P-σ区域海气耦合模式对中国东部地区降水的模拟

以P-σ9层区域气候模式（P-σRCM9）和普林斯顿海洋模式（POM）为基础,建立了一个区域海气耦合模式P-σRCM9-POM,对1958—1997年40年中国东部降水进行数值模拟．通过分析耦合模式的模拟结果和没有耦合POM的P-σRCM9的模拟结果及其与中国气象局整编的1951—2001年720站逐日降水资料之间的差异,评估区域海气模式对我国东部地区降水的模拟能力．结果表明,耦合模式能较合理地模拟降水的季节变化及中国主要雨带的季节性进退,非耦合模式降水量偏大,耦合模式对此有一定改善,并且耦合模式模拟的降水空间分布比非耦合模式更接近观测．通过进一步分析不同等级雨量的模拟结果,发现江淮流域50～100mm／候的降水出现频数较多,是耦合模式中江淮流域降水量模拟偏大的主要原因．另外耦合模式和非耦合模式模拟的强度较小的降水（小于25mm／候）出现频数都偏少．非耦合模式模拟的华南地区大于100mm／候的降水出现频数偏多,耦合模式对此有所改善．     

用区域气候模式对1951—2000年我国夏季降水的模拟

为了检验区域气候模式对我国夏季降水的模拟能力,利用高分辨率区域气候模式RegCM3对1951—2000年的夏季中国区域降水进行了数值模拟。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料。每年的模拟积分时段从5月1日开始到9月1日结束,但是每年降水量的分析只使用6—8月的模拟结果。主要结论如下:(1)从全国平均总降水量看,该区域模式的模拟结果与观测比较接近,明显好于NCEP的降水资料,但模拟的降水量空间分布不理想;(2)从降水量距平的空间分布来看,该区域模式对我国的东北夏季降水的模拟结果明显好于全国其他地区,黄河中下游最差;(3)从时间分布上看,该模式模拟能力呈现出明显的年代际变化,20世纪60年代及90年代模拟较好,也比较稳定,70年代及80年代的模拟能力呈大起大落不稳定状态;(4)模式未能模拟出70—80年代我国降水偏少的观测事实,说明模式对我国夏季降水年代际变率的模拟能力不足。     

用区域气候模式对1951——2000年我国夏季降水的模拟

为了检验区域气候模式对我国夏季降水的模拟能力,利用高分辨率区域气候模式RegCM3对1951?2000年的夏季中国区域降水进行了数值模拟。初始值及边界值取自美国国家环境预测中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料。每年的模拟积分时段从5月1日开始到9月1日结束, 但是每年降水量的分析只使用6?8月的模拟结果。主要结论如下: (1) 从全国平均总降水量看,该区域模式的模拟结果与观测比较接近,明显好于NCEP的降水资料,但模拟的降水量空间分布不理想; (2) 从降水量距平的空间分布来看,该区域模式对我国的东北夏季降水的模拟结果明显好于全国其他地区,黄河中下游最差; (3) 从时间分布上看,该模式模拟能力呈现出明显的年代际变化,20世纪60年代及90年代模拟较好,也比较稳定,70年代及80年代的模拟能力呈大起大落不稳定状态; (4) 模式未能模拟出70—80年代我国降水偏少的观测事实,说明模式对我国夏季降水年代际变率的模拟能力不足。     

PRECIS对华南地区气候模拟能力的验证

分别采用ECMWF 1979-1993再分析数据作为准观测边界条件和由HadAM3P模拟的大尺度场驱动英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,将华南地区的模拟结果与实测资料进行比较,验证PRECIS对华南地区区域气候的模拟能力,并检验GCM模拟的大尺度边界场的误差对PRECIS模拟能力的影响。结果显示PRECIS模拟的年平均气温、降水的区域分布和频率分布与实测数据均有较好的一致性,气温的相关系数为0.95,降水超过0.6。通过统计学方法的分析,表明PRECIS能较好的模拟出华南地区气候的周期变化和时空特征分布。通过比较分析GCM模拟的大尺度场作为边界条件驱动PRECIS的模拟结果,显示GCM产生的边界值的偏差对PRECIS的模拟效果没有明显的影响。     

东亚干旱、半干旱区夏季降水的模拟研究

将IPCC第5次评估报告国际耦合模式比较计划中的18个气候模式模拟结果与美国气候预报中心的观测资料进行对比,系统评估了18个气候模式对东亚干旱、半干旱区过去58 a(1948-2005年)夏季降水变化的模拟能力,并根据分数值的大小选取模式G1和G2进行对比分析.结果表明,G1对东亚干旱、半干旱区夏季降水变化趋势的模拟与观测资料较为一致,其中中国西北地区的降水增加,而中国东北及蒙古地区的降水表现为减少的趋势,模拟的蒙古西部地区的降水变率偏小;G2的模拟结果与观测值相差较大,尤其中国东北、西北局地及蒙古地区夏季降水的变化趋势与观测值相反.合成分析结果表明,在季风偏强年,G1模拟的夏季降水变化与观测值具有较好的一致性,即中国东北和蒙古地区降水明显偏多,但在季风偏弱年,G1模拟的夏季降水变化与观测值相比偏差较大,尤其在中国东北及蒙古地区,模拟的降水变化比观测值明显偏弱.在RCP4.5和RCP8.5排放情景下,G1的模拟结果表明到2100年大部分东亚干旱、半干旱区夏季降水呈增多趋势,其中以中国西北南部及东北地区最为显著.     

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.     

云微物理参数化方案对青藏高原一次对流云降水模拟的影响

利用WRF V3.9.1中尺度数值天气预报模式(mesoscale numerical weather forecast model,WRF)7种云微物理参数化方案,对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行数值模拟,对比分析不同云微物理参数化方案对降水、环流以及相关物理量模拟的影响.结果表明:WRF模式能够较好地模拟本次对流云降水过程,但不同云微物理参数化方案对降水、环流场等物理量的模拟有明显影响.在降水落区方面,各方案模拟的雨区范围普遍偏大,仅Lin和CAMS方案较好地模拟出那曲中部的降水中心,而对于降水量,除WSM5、Morrison和New Thompson方案模拟值偏低外,其余方案模拟结果与实况值较为一致.此外,不同云微物理参数化方案模拟的降水日变化同样存在差异,大部分方案能够再现本次降水过程的前两次降水峰值,但均未能模拟出第3次降水峰值.对于大气环流和水热物理量场,各方案也可较好地再现其基本特征,但方案间的差异不可忽视.总体来说,Lin方案对本次高原对流云降水过程降水以及环流等相关物理量的模拟效果最佳.     

区域气候模式RegCM3产流方案的改进及数值试验

用改进的水文模型与详细陆面方案、大气模式耦合的区域气候模式模拟研究了夏季风气候陆面水文、气候特征．针对区域气候模式RegCM3中陆面方案BATS地表产流方案的不足，将更符合观测实际地考虑入渗和降水非均匀性的地表产流方案VXM并入BATS，利用改进后的区域气候模式模拟了我国1990、1991和1998年的夏季风气候，并采用我国160站的月降水资料及UNH-GRDC（University of New Hampshire，USA-Global Runoff Data Center）月径流资料对1990、1991模拟结果进行了验证．结果表明，地表产流方案的改进对区域气候模式RegCM3模拟降水的影响不大，但模拟的径流有较大提高目与实测更为一致．     

近10 a来青藏高原地表温度时空变化特征分析

基于2008—2017年青藏高原地区133个地面气象站的地表温度观测数据和五套地表温度模拟资料(ERA-5、ERA-Interim、GLDAS2.1-Noah、JRA-55、MERRA-2),分析了近10 a以来青藏高原地区地表温度的时空变化特征以及多种地表温度模拟资料在青藏高原的适用性。结果表明:①青藏高原地区的地表温度呈现边缘地区高、中心地区低,由边缘地区向中心地区递减的变化趋势,地表温度的空间分布主要受海拔高度影响,同时服从纬度的地带性规律;②五套地表温度模拟资料均能够描述青藏高原地区地表温度的空间分布特征,但是均出现了低估现象,可以基于模拟资料所使用的高程数据与实际观测之间的高程差,对地表温度模拟结果进行修正;③近10 a,青藏高原地区的地表温度呈现变暖趋势,且随着海拔高度的降低,地表温度增暖趋势越剧烈;④在青藏高原多年冻土区3个地面气象站,五套地表温度模拟资料与观测资料呈显著相关(相关系数0.96),模拟误差具有季节性特征,在夏季和冬季偏差较大,在春季和秋季偏差较小。     

气候系统模式MIROC对中国降水和地面风场日变化的模拟

本文利用日本东京大学气候系统研究中心、日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合开发的MIROC 3.2气候系统模式模拟的当前情况下(以1991-1995年为代表)和全球增暖情景(A1B假设)下(以2091-2095年为代表)3小时平均降水和地面风场资料,检验模式对中国地区降水和青藏高原、中国东部沿海等地区地面风场日变化模拟能力并分析全球增暖情景下日变化与20世纪末的差异.结果表明:模式对中国地区降水日变化有较好的模拟能力,模拟的青藏高原东侧最大降水出现在午夜,南部沿海地区最大降水出现在晚上,东北地区降水最大值出现在下午等日变化特征与观测资料基本一致,对青藏高原大地形山谷风和东部沿海地区海陆风日循环也有较好的模拟,但对江淮流域夏季降水日循环上午和傍晚双峰结构的模拟与观测差异较大.全球增暖情景下,中国大部分地区日降水总量增大,但各时刻降水占日总降水比例改变很小,青藏高原、东部沿海等地区各个时刻差值风场风向角明显改变,风速差异增加.     

Testing the ability of RIEMS2.0 to simulate multi-year precipitation and air temperature in China

RIEMS2.0 （Regional Integrated Environment Modeling System, Version 2.0） is now being developed starting from RIEMS1.0 by the Key Laboratory of Regional Climate Environment Research for Temperate East Asia, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, China. In order to test RIEMS2.0’s ability to simulate long-term climate and its changes, as well as provide a basis for further development and applications, we compare simulated precipitation and air temperature from 1980 to 2007 （simulation duration from Jan. 1, 1979 to Dec. 31, 2007） under different cumulus parameterization schemes with the observed data. The results show that RIEMS2.0 can reproduce the spatial distribution of precipitation and air temperature, but that the model overestimates precipitation with the rainfall center moving northwestward and underestimates air temperature for annual simulations. Annual and interannual variations in precipitation and air temperature for different climate subregions are well captured by the model. Further analysis of summer and winter simulations shows that precipitation is overestimated, except for the Jianghuai-Jiangnan subregions in the winter, and the air temperature bias in the summer is weaker than in the winter. There are larger biases for precipitation and air temperature in semiarid subregions. Anomalies in precipitation and air temperature are also well captured by the model. Although a similar distribution can be found between observed data and simulated results under different cumulus parameterization schemes, these show differences in intensity and location. In sum, RIEMS2.0 shows good stability and does well in simulating the long-term climate and its changes in China.     

Spatiotemporal vegetation cover variations in the Qinghai-Tibet Plateau under global climate change

Empirical Orthogonal Function （EOF） analysis and the related Principal Components （PC） analysis are used to extract valuable vegetation cover derived information from the National Oceanic and Atmos-pheric Administration （NOAA-AVHRR）＇s Leaf Area Index （LAI） satellite images. Results suggest that from 1982 to 2000 global climate change has contributed to an increase in vegetation cover in the Qinghai-Tibet Plateau. The correlation between rainfall and LAI EOF PC1 and PC2 indicates that rainfall is the major climatic factor influencing interannual variations of average vegetation cover throughout the entire Plateau. However, annual mean vegetation cover trends in the Qinghai-Tibet Plateau are mainly out of phase with air temperature increasing, which is primarily responsible for nonsynchro-nous changes of vegetation cover. In the southern ridge of the Qinghai-Tibet Plateau, recent warming trends contribute to humid weather and favorable conditions for vegetation growth. By contrast, higher temperatures have led to arid conditions and insufficient rainfall in the northern part of the Plateau, leading to drought and other climatic conditions which are not conducive to increased vegetation cover.     

川西高山高原过渡带植被对气候变化的响应

植被是陆地生态系统的主体,被认为是人类环境评价和监测的重要参数,利用遥感技术来监测植被生长及其对气候因子的响应成为当前全球变化研究的热点之一.川西高山高原区是我国地势最高一级的青藏高原向川西南山地和四川盆地的过渡地带,属生态环境脆弱区,对全球气候变化敏感.基于MODIS植被产品及气温、降水站点数据对2001-2010年川西高山高原过渡带的气温和降水的年际变化、NDVI的时空演变及其与气候因子的相关关系,较好的揭示了研究区的植被生长对气候因子变化的响应特点.研究结果表明:NDVI与降水量和气温均呈正相关关系.温度是春季植被生长的主要影响因素,降水量是秋季植被生长的主要影响因素.     

区域高质量发展的内涵与评价体系探索

系统地综述了学者对高质量发展理念的理解和当前国家社会经济发展的主要问题,随后梳理出包含7大内容的区域高质量发展的内涵,基于其内涵构建了中国县域单元高质量发展评价指标体系,以解决针对区域高质量发展内涵不清、指标体系不明等问题．本文以青藏高原地区为例,选取2010和2019年作为研究时间,利用熵权法、头尾分割法,对2010和2019年青藏高原县域高质量发展状况进行评价和结果可视化处理．结果表明:在时间上,县域的高质量发展水平有所提高;在空间上,高原边界县域发展水平普遍高于内部,且存在2个明显的核心区域．本文是首次综合评价青藏高原县域的高质量发展状况．      

基于多源数据产品集成分类制作的青藏高原现状植被图

充分利用多源植被分类/土地覆盖分类产品各自的优势,通过专门设计与青藏高原植被类型相适应的植被分类体系,选用集成分类方法,在数据可靠性的基础上遵循一致性的原则,制作了青藏高原现状植被图,其在现势性、分类体系的针对性和分类精度上均表现更优．从分类结果的现势性来看,青藏高原现状植被图较早期中国植被图能更好地反映青藏高原植被覆盖现状;从分类体系的针对性来看,青藏高原现状植被图采用了针对青藏高原植被专门设计的分类体系,有利于从多源数据产品中充分提取出具备高可靠性和一致性的植被覆盖信息;从分类精度来看,青藏高原现状植被图的总体精度（78.09%,Kappa系数0.75）较已有相关数据产品提高了18.84% ~ 37.17%,特别是对草地、灌丛等植被类型的分类精度有明显提升．      

中国藏北高寒生态遥感植被变化及成因分析

 利用NOAA/AVHRR-NDVI遥感数据研究了近20年藏北高寒生态系统植被变化趋势,发现藏北植被覆盖呈现出东部高,西部低的态势;依次是农作区和森林区>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。空间分布显示NDVI显著增加或减少的区域分布在地势比较低的东部和中部地区的森林区和高寒草甸区,在海拔较高的西部地区的高寒荒漠草原NDVI变化趋势处于轻微变化或无变化。分析造成植被变化的气候原因（温度、降水,风）和人为原因,认为不同区域植被动态变化的主导因素不同;藏北东部地区,植被变化受人类活动因素影响比较显著;中部地区,同期气候条件有所改善,植被覆盖呈增加趋势,年平均最低温度和降水对植被生长具有正效应,而风力和辐射减少引起该区植被蒸散下降也有利于植被生长。藏北地区西部为无人区,不受人类活动太大的影响,因而藏北西北部的植被变化可能更多的表现出藏北高原植被的自然变动。     

黄土高原地区归一化植被指数时空动态变化及其与气候因子的关系

以SPOT NDVI及GIMMS NDVI为数据源,结合RS和GIS地统计空间分析技术,对1998—2007年黄土高原地区植被覆盖的时空差异及1991—2000年归一化植被指数(NDVI)与月均温、降水量的关系进行了研究.结果表明:NDVI值(7、8月平均值)在空间上表现出明显的区域差异性,NDVI指数由北向南递增,南部、东部及西南角部分的NDVI值较高,北部、西北部地区较低;1999—2007年整体呈波动上升态势,区域NDVI值的季节差异特征明显,夏季>秋季>春季>冬季;土地利用类型影响NDVI值,林地的值最大,荒漠最小,土地利用结构的优化将改善黄土高原地区地表植被指数偏低的现状;气温、降水是决定黄土高原地区植被生长的主要气候因子,与NDVI指数呈现较高的正相关关系.     

青藏高原城市洪涝缓解能力评估

通过耦合FUTURES城市扩张模拟模型和城市洪涝缓解能力评估模型,综合不同气候变化和城市扩张情景对拉萨市洪涝缓解能力的历史及未来变化进行了定量评估．结果发现:1）2000—2015年,拉萨市各区洪涝缓解能力平均降低了5.34%．其中城关区和堆龙德庆区分别降低了4.63%和8.55%,仅达孜区的缓解能力提高了1.13%．2）城关区未来洪涝缓解能力在RCP4.5和RCP8.5情景下分别平均降低了15.01%和29.52%,堆龙德庆区则分别降低了16.16%和31.95%．3）城关区和堆龙德庆区的新增城镇用地造成其缓解能力比原自然地表降低50%以上,在城市扩张中采取保护水体措施,能够有效减少缓解能力的退化．4）未来城市扩张造成拉萨市未来洪涝缓解能力的大幅降低,而气候变化进一步扩大了其退化程度．因此,拉萨市在未来应该遏制城市建设向水体、草地扩张的趋势,提高城市土地利用效率．并且应当加强城市内部绿色基础设施的建设,适度提高防洪排水设施标准,以应对气候变化可能造成的极端降水事件．      

Changes in mean and extreme climates over China with a 2°C global warming

Based on a 153-year (1948-2100) transient simulation of East Asian climate performed by a high resolution regional climate model (RegCM3) under the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A1B scenario, the potential future changes in mean and extreme climates over China in association with a global warming of 2℃ with respect to pre-industrial times are assessed in this study. Results show that annual temperature rises over the whole of China, with a greater magnitude of around 0.6℃ compared to the global mean increase, at the time of a 2℃ global warming. Large-scale surface warming gets stronger towards the high latitudes and on the Qinghai-Tibetan Plateau, while it is similar in magnitude but somewhat different in spatial pattern between seasons. Annual precipitation increases by 5.2%, and seasonal precipitation increases by 4.2%-8.5% with respect to the 1986-2005 climatology. At the large scale, apart from in boreal winter when precipitation increases in northern China but decreases in southern China, annual and seasonal precipitation increases in western and southeastern China but decreases over the rest of the country. Nationwide extreme warm (cold) temperature events increase (decrease). With respect to the 1986-2005 climatology, the country-averaged annual extreme precipitation events R5d, SDII, R95T, and R10 increase by 5.1 mm, 0.28 mm d -1 , 6.6%, and 0.4 d respectively, and CDD decreases by 0.5 d. There is a large spatial variability in R10 and CDD changes.     

Millennial temperature reconstruction based on tree-ring widths of Qilian juniper from Wulan, Qinghai Province, China

The climate of the past 1000 years is an important context for evaluating the recent climate warming. However, there are few 1000-year-long climate reconstructions with annual resolution in the Qinghal-Tibet Plateau. In this paper, a dendroclimatic analysis was conducted for the radial growth of Qilian juniper from the upper forest limit in Wulan, Qinghai Province. The results of correlation analysis between the tree-ring widths and the climate variables indicate that the growth of junipers at the upper forest limit is mainly limited by low temperatures of September, November and February of the pregrowth season, and July of the current growth season. There is no significant correlation between the tree-ring widths and precipitation. A mean temperature from the previous year＇s September to the current year＇s April was reconstructed for the Wulan area since A.D. 1000. The reconstruction can explain 40.8% of the instrumental variance in the calibration period （1856-2002）. The reconstruction shows that the 20th century is the warmest 100 years, and the 1990s is the warmest decade during the past 1000 years, while the coldest 100 years and decade occur at 1600-1699 and 1642-1651, respectively. The variations are verified well by the temperature reconstruction of the middle Qilian Mountain （QL） and the total organic carbon （TOC） in the Qinghai Lake sediments. The comparison of our reconstruction with the annual temperature reconstruction of extra-tropical Northern Hemisphere suggests that the climate of Wulan during the Medieval Warm Period is of obvious regional specialty, but there was a good response to the climate of hemispheric scales during the recent 400 years.