年代际气候事件的归因及预估研究进展

年代际气候变化对人类生存环境具有重要的影响,会引发一系列重大灾害事件,造成严重的生命财产损失,危及人类粮食和水资源安全。因此,研究年代际气候变化的规律,预知年代际重大气候事件,是人类社会可持续发展的迫切需求。基于此,国家重点研发计划全球变化及应对重点专项项目"气候多尺度变化与年代际重大事件的归因及预估"于2016年7月正式立项。该项目旨在:(1)厘清全球气候多尺度变化的时空格局及年代际气候变化的规律;(2)揭示人类活动和多尺度气候变率对气候整体变化的作用及不同尺度气候变化的主控因子;(3)认识人类活动对年代际气候变化的调制作用,诊断年代际重大气候事件的早期信号。本文将对该项目2016～2018年取得的主要进展进行总结。     

北半球千年尺度气候高分辨率数据集研制及可靠性研究

过去千年半球尺度高质量气候环境数据是揭示全球增暖机理、预测预估未来情景及影响的重要基础;利用代用指标,研制北半球千年尺度气候高分辨率数据集,评估其可靠性一直是全球变化研究关注的核心内容之一。本文简述了开展北半球千年尺度气候高分辨率数据集研制及可靠性研究的必要性、紧迫性和发展动向;分析了其研究现状和存在问题;阐述了下一步的研究目标、思路和需解决的关键科学与技术问题,以及主要研究内容,包括:代用指标物理意义诊断与数据挖掘技术研发、气候与海平面、冰雪、土地利用与动植物分布变化数据集研制等4个方面;并对预期产出及意义进行了简要展望。     

湿地功能与湿地科学研究的方向

湿地是由陆地系统和水体系统相互作用形成的自然综合体.湿地具有的特殊性质即地表积水或土壤饱和、淹水土壤、适应湿生环境的动植物,是湿地系统既不同于陆地系统也不同于水体系统的本质特征.湿地具有物质"源"、"汇"及"转换器"的功能,一般认为湿地是二氧化碳的"汇"和全球尺度上的气候"稳定器",在全球环境变化研究中有重要意义.目前,要加强对湿地系统的基础理论研究,对湿地的功能有明确的认识,清楚湿地科学研究的方向.     

科技快讯

2001年是有记录以来的第二高温年世界气象组织的最新公报显示,2001年全球地表平均温度比1961～1990年间的平均温度高出0.42℃。气候项目主任肯·戴维森介绍说,太平洋地区的拉尼娜现象结束后,东部和中部太平洋赤道地区海水表层的温度开始回升,这是年平均温度升高的一个重要原因。据世界气象组织的材料显示,在过去的100年中,全球年平均气温增高了0.6℃。     

高影响海-气环境事件预报模式的高分辨率海洋资料同化系统研发

由于国家安全与社会经济可持续发展的迫切需求,MJO、ENSO、IOD和PDO等高影响海-气环境事件的预测一直是一个重要的研究领域。多尺度、多过程的复杂性使这些海气环境事件的预测至今仍然是气候科学最具挑战性的问题之一。由于海洋成分的长期记忆能力,耦合模式海洋成分的预报初始化对它们的预报有非常重要的作用。然而,国内现有的气候预测系统缺乏耦合模式框架下先进的海洋资料同化系统,同化的海洋资料种类也亟待增加。而针对MJO等季节内尺度和PDO等年代际尺度气候变率,现有气候预测系统的研究水平和业务能力更处于薄弱或空白状态,滞后于国际发展水平。针对全球变化的背景,需着重开展耦合模式的海洋资料同化研究,发展全球耦合模式的海洋资料同化系统,从而提高气候预测能力,增强我国气候防灾减灾的手段,提升我国全球变化研究的竞争力和国际地位。基于我国自主研发的海气耦合模式,项目将开展全球和区域多源海洋观测资料同化技术研究,突破耦合资料同化中海洋和大气之间的动力、热力平衡的关键技术问题,发展耦合模式框架下的参数估计和约束系统,研制具有业务化前景的高分辨率海洋模式的耦合同化系统,并开展MJO、IOD、ENSO和PDO等高影响海-气环境事件的综合评估和预测示范应用。     

大尺度土地利用变化对全球气候的影响

全球变化研究国家重大科学研究计划"大尺度土地利用变化对全球气候的影响"项目集中了国内外土地利用、气候、生态等领域的高水平研究机构,从"全球视角"出发,通过国际对比揭示与评估局地、区域和全球尺度土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)过程对气候变化与生态系统的影响,不仅可以为全球变化与地球系统模式研究提供理论基础,而且对于科学调控人类土地利用行为,缓减与适应全球气候变化具有重要意义。本文简要介绍了该项目近5年取得的重要研究成果。     

从蚂蚁社会看全球变暖问题

正刚刚过去的2016年被称为史上最热年,有媒体调侃,姑娘们越来越短的超短裙就是气候变暖的最好证据,其实,气候变暖不仅影响姑娘裙子的长短,同时也可能极大地改变全球物种分布和生态系统功能。其中就包括在全球物种中占比巨大的昆虫,温度则是昆虫生长和分布的重要指标之一。因此,研究气候变暖对昆虫生长发育、代谢速率、生存繁殖及迁移扩散等核心生命活动的影响,有助于从最直观的角度来论证全球变暖的事实。     

高分辨率海洋模式关键物理过程参数化方案的研发

全球气候模式对气候变率的预测存在很大的不确定性,这不仅影响气候研究的本身,也给我国政府相关决策带来困难。海洋是整个地球气候系统的一部分,海洋模式的准确性直接影响全球气候模式的可靠性。参数化是数值模式的动力核心之一,因此开发新的海洋模式参数化方案是改进气候模式的必经之路。针对高分辨率海洋模式,我们需要开展中小尺度海气相互作用、中尺度涡旋诱导的沿等密度面和跨等密度面混合、次中尺度、内波以及海流与海底地形相互作用等关键物理过程的研究,阐明海洋能量级串多重耗散路径和机制,以此建立从海面到海底全深度的适用于高分辨率海洋模式的关键物理过程参数化方案,以改进全球和区域海洋的模拟能力。     

陕西省干旱监测预警评估技术研究

本文着眼于实际业务应用和服务,利用EOS/MODIS卫星遥感信息和地面加密气象与土壤湿度观测资料,综合气候、植被、水文和地质环境等因素,对陕西省生态农业气候环境进行了区划研究,并对各类气象干旱指标在陕西省本地做了适用性研究,建立了适合陕西省不同生态农业干旱区和不同自然天气季节的气象干旱监测评估指标体系;研究建立了基于MODIS卫星遥感资料的干旱监测业务化方法和模型、气象干旱和农业干旱预测预警模型以及干旱影响评估模型,实现了针对不同时间尺度和不同农业生态干旱区的干旱监测、预测和预警,并能够对农业、水文、生态、社会经济等干旱影响的不同方面进行综合评估.     

东亚地区云对地球辐射收支和降水变化的影响研究

云覆盖地球表面约60%的区域。云通过反射太阳辐射造成地气系统变冷和通过吸收地表与云下大气的长波辐射使地气系统变暖,这两种效应显著地影响着地气系统的辐射收支平衡。同时,云通过影响大气水分输送和降水调节大气水循环,是大气中重要的水汽调节器。然而,历次政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估报告和很多研究都指出,云是迄今为止影响气候变化和气候预测诸多因子中非常重要却又不确定性最大的因子。低云增加4%即可抵消二氧化碳浓度加倍引起的2~3℃增温,反之会扩大相应的增温效应。东亚地区处于亚洲季风区,又是温室气体和大气污染物高排放区,使得该地区的云-辐射-降水具有鲜明的区域特征。目前对东亚地区气候模拟的偏差和不确定性均与云辐射过程及其反馈有关。因此,极有必要研究东亚地区云对于辐射收支和温度的影响、揭示其与降水的关系及机制,为准确预估全球增暖情景提供科学基础。进而为国家制定保护环境和减缓全球变化的各项政策、进行国际气候变化外交谈判提供科学支撑。     

起伏地表条件下矿体快速定位的三维直流电场法理论与技术

直流电法勘探是一种重要的地球物理勘探方法，其野外测量目前主要是以二维测量为主，三维测量还只停留在研究阶段。此外，目前直流电法基本理论的主体都是在水平地表假设下建立起来的，没有考虑起伏地表的影响。因此，     

高盐碱高地下水位冲积平原地区绿化改碱保活施工关键技术

东营市北二路沿线及金湖银河片区是东营市2018年提出重点发展的三大片区之一,对于将东营市建设成富有活力的现代化湿地城市具有重要意义.由于东营市地处黄河三角洲,地势低平,地下水位浅,当气候干旱时,土壤有效蒸发量增大,土壤中的含水量下降,土壤毛管水上升运动强烈,导致地下水及土壤中盐分向地表迁移在地表附近形成积盐.随着盐分在...     

末次盛冰期以来气候变化和人类活动对我国沙漠和沙地环境的影响

末次盛冰期以来,我国沙漠和沙地经历了气候由冷干向暖湿的变化以及全新世以来人类活动的急剧增强,地表沉积和环境也随之发生了很大的变化。在"全球变化研究"国家重大科学研究计划的支持下,我们对最近21ka以来中国沙漠和沙地环境演化的特征、影响机制以及自然与人为因素的作用等进行了研究,发现在末次盛冰期,中国沙漠和沙地的流沙面积扩张了10%—270%;在全新世暖期,中国西部沙漠的流沙面积缩小了5%—20%,中部-东部沙地基本被植被覆盖、流沙固定。全新世以来,人类活动对沙地地区的影响急剧增强,证据显示,现代的流沙活动受到自然气候和人类活动的双重影响,进一步的分析有望定量区分人类活动和气候变化对沙漠化变化的贡献。在未来的研究工作中,要加强高分辨率气候变化的定量重建、气候-环境-人类活动相互作用的机制、沙漠和沙地对气候变率响应的敏感性以及粉尘释放的定量评估等研究工作。     

维也纳学派与数学哲学

本文对基础主义的数学哲学对于维也纳学派的科学哲学观及其一般哲学思想的重要影响进行了分析。由于维也纳学派在科学哲学的历史发展中占有十分重要的位置，因此，这就从一个方面十分清楚地表明了在数学哲学与科学哲学之间所存在的重要联系；在本世纪上半叶，数学哲学在这两者之中占据主导的地位，而科学哲学则主要处于前者的直接影响之下。     

大西洋经向翻转环流对东亚冬季季风的影响

末次冰期的特点是陡峭的千年尺度的气候变化。这些气候波动在东亚季风系统的记录中表现得特别明显，它似乎与北大西洋环流的变化有关。中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室孙有斌研究组与合作者，获得了中国西北黄土高原的沉积颗粒尺寸变化的记录，     

基于大气、海洋、潮汐和地表水数值耦合模式的地球角动量研究

本文在总结地球总系统角劝量变化的研究现状和所存在问题的基础上，首次给出了一个耦合了大气运动、海洋运动、海洋潮汐和地表水循环的无需通量修正的自由气候耦合模式，该模式的海洋分量考虑了大气压反变效应、固体地球潮汐作用和海洋水体自引力效应，细致地刻画了地球总系统内部的角动量交换过程。数值研究的初步结果表明，上述气候耦合模式的研制非常成功，可以作为进行地球旋转参数研究的新手段。     

中国新型气垫艇跻身世界前列

在中国海南省的亚丁湾，中国海军“昆仑山”舰坞舱尾门缓缓打开，一艘新型气垫艇在引擎的轰鸣声中滑出坞舱，海面立即腾起了巨大的水雾。调整好方向后的气垫艇开足马力向大海深处疾驰而去，远远看去像飞腾在海面上的一团云雾。     

详解高温：暖气团和太阳辐射是主因

7月初,中国北方、黄淮、江淮等地持续遭遇热浪侵袭。特别是7月5日,京津唐大部区域地表温度达到45℃-50℃。高温强度之大、日数之多、范围之广均为历史罕见。不仅中国如此,北半球大部地区也同样遭受着高温袭击。什么原因使得热浪“气焰”如此嚣张？全球气候变暖是否是高温天气的“幕后真凶”？     

极区动量、热量、水汽、CO2和辐射通量自动监测系统

近些年的研究表明，南极大气与冰雪下垫面之间的动力和热力相互作用，不仅影响着大气层结构和局地天气气候，而且对全球大气环流和气候演变也有重要作用。对南极冰-海-气相互作用的观测与研究可以大大加深对全球气候变化的了解。为建立合理、可靠的全球冰-海-气耦合模式提供实验数据支持，     

过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究

本文简要介绍了"过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究"项目取得的主要进展:(1)新建了40余条高分辨率气候序列,显著提高了过去2000年中国气候变化序列的覆盖度和时间分辨率;(2)揭示了暖期气候的空间协同特征及历史典型暖期与20世纪暖期气候格局的差异;(3)诊断了自然驱动的历史暖期与温室气体驱动的20世纪暖期形成机制的差异;(4)量化分析了过去2000年气候变化对中国社会经济的影响与响应过程,辨识了冷、暖期对中国社会经济影响的主要差异。上述研究成果增进了对年代至百年尺度气候变化特征与机制的认识,对我国适应未来气候变化具有参考价值。