“亚洲水塔”的近期湖泊变化及气候响应:进展、问题与展望

青藏高原分布的众多封闭湖泊是"亚洲水塔"的重要组成部分.最近几十年,青藏高原的升温速率是全球平均升温速率的2倍,并且呈现了明显的降水增长.作为中低纬度分布的最大冰冻圈系统,青藏高原的气温和降水变化对湖泊变化产生了深刻的影响.湖泊水量和盐度变化是气候变化下湖泊水量平衡形成的结果,是定量反映气候变化影响程度的重要指标,而变化的时空特征可能反映了西风季风环流对地表水循环的影响.湖泊水体的物理化学参数是影响湖泊生态系统的重要因素,其在气候变化下的改变深刻地影响着湖泊生态系统的组成与变化趋势.本文基于大量的青藏高原湖泊面积、水位、水量、水体物理化学参数与气候变化关系研究的分析,梳理了青藏高原湖泊变化对气候变化响应的研究进展,提出了第二次青藏高原综合科学考察研究任务中湖泊考察研究的主要目标和内容.     

矿物增效的生物泵:基于矿物-微生物作用的水体CO2增汇策略

<正>2015年12月,人类应对全球气候变化危机的重要国际公约——《巴黎协定》(Paris Agreement)在巴黎气候变化大会上通过.《巴黎协定》提出,要将全球21世纪的平均气温上升幅度(相比前工业化时期)控制在2°C(甚至1.5°C)以内.目前,中国、美国、德国、法国等世界主要大国已签署了该协议,部分国家还提出了“碳中和”甚至碳负排放的中期目标与完成时间表.     

20世纪后期东亚夏季风年代际减弱的自然属性

文中使用1948~2002年美国国家环境预测中心/大气研究中心的再分析资料, 通过计算呈现了始于20世纪60年代中期的东亚夏季风年代际尺度减弱事实、以及东亚夏季风系统在20世纪60年代中期和70年代中后期发生的两次年代际突变事件. 而后, 基于政府间气候变化专门委员会资料分发中心提供的SRES A2温室气体和气溶胶排放情景下六套全球海气耦合气候模式的数值模拟结果, 从定性的角度上揭示了此次东亚夏季风年代际衰减过程与20世纪后期人类活动引发的全球变暖之间没有明显的联系, 应该为一次自然的气候变化过程. 模式结果还显示, 如果21世纪温室效应在20世纪后期的基础上进一步加剧, 东亚夏季风系统可能会受此影响而趋于增强.     

80年代全球气候突然变暖

由于气候变化对经济及社会有重大影响,因此受到国内外学者的广泛关注。过去100年来全球气候变暖是气候变化研究的热门话题之一。许多学者认为20世纪全球变暖,特别是80年代的全球变暖,可能是由于温室气体(如CO_2等)增加使温室效应加剧造成的。我们根据全球及中国的温度资料,对80年代气候的突然变暖进行专门的分析,这种分析将有助于对温室效应的检测。     

卫星遥感监测近30年来青藏高原湖泊变化

湖泊是揭示全球气候变化与区域响应的重要信息载体.以青海省、西藏自治区2005~2006年的408景CBERS CCD影像和5景Landsat ETM+影像为主要数据源,在1975年前后的1177幅1:10万地形图和82幅1:5万地形图的支持下,完成青藏高原1 km2以上湖泊的卫星遥感调查,并将其结果与20世纪60~80年代第一次全国湖泊调查进行比较,对青藏高原湖泊数量、面积、空间分布的变化情况进行分析.确定截至2005~2006年,青藏高原共有1 km2以上湖泊1055个,占同期全国湖泊总数量的30%以上,其中青海省222个,西藏自治区833个;青藏高原湖泊总面积为41831.72 km2,占全国湖泊总面积的50%以上.发现面积大于1 km2的新生湖泊共30个,原面积大于1 km2的湖泊消失5个.13个面积大于500 km2的大湖中,羊卓雍错在调查期内萎缩严重且目前仍在继续萎缩;青海湖在调查期内总体呈萎缩状态,但另有研究表明自2004年后呈扩张趋势.色林错、纳木错和赤布张错的面积也有较大的扩张.新生湖泊按照成因可归纳为河道扩展、沼泽转化等6种类型,消亡湖泊则多是由于自然条件变化导致的干涸.在3个典型的气候与生态环境敏感区中,那曲地区和可可西里地区的湖泊总体呈扩张趋势,而黄河源区的湖泊则总体呈萎缩状态.区域湖泊变化特征是近几十年来青藏高原气候变化导致的温度升高、冰川融化、冻土消融、雪线退缩等现象的显著响应.调查和分析结论可为青藏高原湖泊变化及其对气候波动的响应等研究提供参考.     

整合分析(Meta-analysis)方法及其在全球变化中的应用研究

整合分析是一种专门对单个研究进行统计综合、找出普遍结论并发现差异的定量研究方法. 自20世纪90年代初引入生态和进化生物学以来, 得到了迅速的发展. 随着对全球变化问题的日益关注, 近年来该方法在全球气候变化研究中也开始得到广泛的应用. 介绍了整合分析方法的原理、步骤和优缺点, 并综述了其在气候变化研究中的应用, 包括生态系统对CO₂ 浓度升高和全球变暖的响应、生态系统对O₃的响应、土地利用和管理对气候变化的影响及干扰对生态系统生物地球化学循环的影响等方面. 尽管整合分析存在一些不足和风险, 但仍然优于传统的文献综述方法. 整合分析中的一些方法如累计整合分析、敏感性分析等仍未在全球气候变化中得到应用; 需要定期对某一主题的整合分析进行更新; 全球气候变化研究中尤其要重视交互作用的影响和长期实验. 因此, 整合分析在全球气候变化研究中仍有很大潜力, 它能在更大的时空尺度上回答单个研究无法完全回答的问题. 中国科研工作者在气候变化方面进行了大量的实验, 建立了研究和观测网络, 积累了大量的原始数据和实验结果, 迫切需要应用整合分析将这些研究进行集成, 从而为政府部门应对气候变化的决策提供科学依据. 可以预料整合分析将在中国的全球气候变化研究中得到更多的应用和发展.     

人类必须戒掉化石燃料的“毒瘾”

加拿大皇后大学水生态学家、＂气候变化、变化地球＂一文作者约翰·P·斯莫尔（John P.Smol）,长期从事湖泊沉积物分析以及气候变化对环境影响等相关研究。《自然》杂志为此专门采访了他,并与读者一起分享他的工作经历。     

找出"真凶"

综合前述各种信息,科学家重建了过去1000多年中北半球的气候变化情况.结论是,20世纪以来的全球变暖是过去1000多年中都从未有过的异常现象,而到了20世纪90年代以后,全球变暖更是变本加厉.这一研究结果如今虽然仍存争议,但已为大部分科学家所接受.     

找出"真凶"

综合前述各种信息,科学家重建了过去1000多年中北半球的气候变化情况.结论是,20世纪以来的全球变暖是过去1000多年中都从未有过的异常现象,而到了20世纪90年代以后,全球变暖更是变本加厉.这一研究结果如今虽然仍存争议,但已为大部分科学家所接受.     

历史气候学趋向成熟的标志--评《中国三千年气象记录总集》

由张德二研究员主编的《中国三千年气象史料总集》(以下简称《总集》)的出版,是中国历史气候学研究走向成熟的一个标志. 这与时代的迫切需要、对我国优秀文化遗产的重视与几代人的努力, 特别是课题组的周密筹划与全心全意的投入有密切的关系. 《总集》是在当前环境退化、灾害急增, 特别以全球增温为代表的气候变化趋势被视为地球各大圈层灾害增加的重要原因的情况下出版的. 这本书的出版给气候变化的研究和制定走出当前困境的对策提供了新的依据与希望, 无异于起到雪中送炭的作用. 众所周知, 现代气象记录的年代过短是气候变化研究的重要瓶…     

气候变化的情景分析

正自1988年政府间气候变化专门委员会(IPCC)成立以来,全球气候变化议题得到越来越多国家和地区的重视。2015年末,巴黎气候变化大会召开,由200多个缔约方达成的《巴黎协定》将成为2020年之后全球应对气候变化的行动纲领。这一协定实现了全球气候治理由争论到行动的转变,被认为是与《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》比肩的人类历史上应对气候变化的里程碑式的国际法律文本。     

史无前例的气候变化健康挑战需要史无前例的应对措施

正气候变化会通过多条直接和间接的路径对人群健康产生深远的影响~([1,2]).因此"柳叶刀健康与气候变化委员会"(以下简称柳叶刀委员会)认为,应对气候变化是21世纪改善全球健康的最大机遇~([1]).为了监测气候变化造成的健康影响,并追踪各国政府在《巴黎协定》下所承诺的应对气候变化行动的进展,柳叶刀委员会启动了一项名为"柳叶刀2030年倒计时:追踪健康与气候变化进展"项目(以下简称柳叶刀2030倒计时)的跨学科国际合作. 2019年度的《柳叶刀2030倒计时》报告呈现了来自全球35家顶尖学术机构和联合国机构的发现与共识~([3]).评估进展的指标涉及五大领域,包括气候变化影响、暴露程度和脆弱性;针对健康的适应措施、规划和恢复力;减缓措施及其健康协同效益;经济和融资;公众和政治参与.     

全球气温变化的千年回顾

由于２０世纪９０年代是有记载以来全球气温最高的年份，就使得“人类活动对自然的影响”这一问题成了研究热点。但是从有记载的年代起，大气就已经不断地被温室气体污染，所以对于引起２０世纪气温剧变的原因很难简单确定。不过我们可以在不考虑现代人类影响的情况下，看一看变暖的２０世纪之前的１０００年里气温是如何变化的呢？表面看来，答案可能很简单，２０世纪变暖之前是一个“小冰期”，再向前就是所谓的“中世纪变暖期”了。不过要深入探讨这个问题，那么答案就不仅仅是这么简单了，还有很多问题需要进一步研究。 莱姆是第一个提…     

树木年轮记录的青海乌兰地区近千年温度变化

过去1000 a气候变化历史是评价当今气候变暖的重要背景资料. 作为全球变化的敏感地区, 青藏高原过去千年高分辨率气候变化重建还很少. 对采集于青海省乌兰地区祁连圆柏林上限的树轮样本进行了气候响应分析, 揭示了上限祁连圆柏生长主要受温度变化限制, 即与上年9, 11月和当年2, 7月的平均温度相关显著(P<0.05), 而与降水量之间不存在显著的相关关系. 基于以上分析, 重建了过去1000 a来上年9月至当年4月平均温度的变化, 转换方程的方差解释量为40.8%. 重建结果显示, 20世纪是过去千年中最暖的百年, 20世纪90年代是最暖的10 a. 重建与邻近地区的树轮、湖泊沉积记录的温度变化具有较好的一致性, 表明该重建是可靠的. 与北半球千年温度变化对比表明, 中世纪暖期时该地区的气候变化存在明显的区域特殊性, 最近400 a来, 该地区对北半球气候变化有较好的响应.     

封面说明

正由科技部、中国气象局、中国科学院和中国工程院牵头组织的《第三次气候变化国家评估报告》自2012年8月启动以来,历时4年,经过400余位专家共同努力完成.该报告全面总结了《第二次气候变化国家评估报告》以来,国内外对气候变化科学问题的新研究、新进展和新认识.中国气象局国家气候中心丁一汇研究员领衔的     

青藏高原湖泊水量与水质变化的新认知

青藏高原湖泊众多,是气候变化敏感的指示器。湖泊作为地表下垫面的重要组成部分,不仅通过陆-气之间的水汽和能量交换影响区域气候(如降水、气温),而且通过沉积物记录了过去的气候变化信息。湖泊的水量和水质是制约湖泊与大气水分能量交换和湖泊沉积过程的基本要素,对青藏高原湖泊水量、水质的基础调查工作是准确认识青藏高原对气候响应与影响的关键。基于最近5年在青藏高原地区开展的湖泊基础调查工作,明晰了过去对青藏高原重要湖泊基础资料的模糊认识,阐述了湖泊面积、水量变化的时空差异及其对气候变化的响应,探讨了基于遥感水色开展大范围长、时间湖泊水质研究的新方法。     

青藏高原湖泊状态与丰度

<正>湖泊的数量与面积变化及其丰度和大小分布对区域及全球水资源、生物地球化学循环和气候变化的评估具有重要的意义.本研究利用Landsat数据,对青藏高原过去40年大于1 km2的湖泊数量与面积变化进行了详细的研究.同时,利用Landsat mosaic数据(空间分辨率为14.25 m),对青藏高原2000年面积大于0.001 km2的湖泊进行了详细的调查(图1).结果表明,在1970s,1990,2000和2010年,面积大     

深海之光

戴·多比勒特１９４６年生于美国纽约，他是２０世纪最伟大的水下摄影师２０世纪５０年代中期，他毅然放弃了自己的运动爱好，戴上氧气面罩，纵身跳入濒临新泽西州的大西洋中，从此开始了长达４５年的水下摄影生涯４５年来．戴维几乎潜遍了世界各地的海洋．他手中的照相机拍下了海洋深处各种各样的大大小小的生物以及它们的生活瞬间有些海底生物的有在是戴维发现的，有些生物的习性．如灰礁鲨的交配仪式。也是戴维首次用相机摄下１９７２年戴维在美国《国家地理》发表了他的处女作红海鳗鱼照片在２０世纪的最后２５年中，他在美国：国家地理…     

南海北部珊瑚灰度及其反映的华南降水年代际变化

利用1789～1992年南海北部逐年珊瑚灰度与1908～1992年广州逐年降水资料，采用Mann—Kendall法、奇异谱分析、相关分析、合成分析等方法对南海北部年珊瑚灰度的年代际变化进行了分析，并探讨了用珊瑚灰度重建的广州降水时间序列所反映的华南降水的年代际变化特征．结果表明：南海北部珊瑚灰度变化存在明显的趋势项、权重很大的年代际变化和较弱的年际变化．1880年代末存在显著的由正异常到负异常转变的世纪尺度突变，突变前后对应的全球海温差值场是：南海及其附近的北印度洋、中西太平洋大部、北大西洋沿岸为负异常，这种大范围的海温异常分布是与南海珊瑚灰度世纪尺度突变相伴随的．南海珊瑚灰度与广州降水在年代际尺度上存在显著的负相关，用年代际尺度南海珊瑚灰度资料反演的广州年代际降水表明了华南降水年代际变化具有明显的阶段性．对寻找研究华南年代际以上尺度气候变化的代用指标有一定的意义．     

人工神经网络在全球气候变化和生态学中的应用研究

近年来, 随着计算机技术和人工智能的发展, 人工神经网络(ANN)的应用领域不断被开拓. 同时, 人们对全球气候变化和生态环境问题也日益关注, 如全球变暖、El Niño和La Niña出现频繁、大气环流异常等, 使得人工神经网络方法在全球气候变化和生态学研究中得到了广泛的应用. 虽然人工神经网络仍存在一些不足和风险, 如模型的参数要求更高的灵敏度、网络结构的选择一般更依赖于个人经验和神经网络对短期的预测研究精确度往往高于中长期预测, 但全球变化研究中尤其要重视交互作用的影响和长期实验等. 不过, 神经网络在处理非线性问题上仍然优于许多传统的方法. 因此, 在全球气候变化和生态学研究中人工神经网络具有很大的应用潜力, 它能在实测过程可能十分困难或者使用不完整的数据难以实现的情况下, 完成其他方法完成不了的问题. 可以预料人工神经网络将在全球气候变化和生态学研究中得到更多的应用和发展.