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CMIP6模式对青藏高原极端气温指数模拟能力评估及预估

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高原气象 2023年第2期42卷 305-319页

作者：李宛鸿徐影重庆市气候中心重庆401147 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)28个全球气候模式模拟的历史和多SSP排放情景下的模拟结果以及国家气候中心制作的CN05.1格点化的观测数据,在评估28个全球气候模式对青藏高原极端气温相关指数模拟效果的基础上,预估了多个SSP情... 详细信息

利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)28个全球气候模式模拟的历史和多SSP排放情景下的模拟结果以及国家气候中心制作的CN05.1格点化的观测数据,在评估28个全球气候模式对青藏高原极端气温相关指数模拟效果的基础上,预估了多个SSP情景下青藏高原未来极端气温指数的变化趋势。评估结果表明多模式集合平均模拟结果更稳定,且能模拟出极端气温指数的时间分布以及空间分布特征,但与观测相比,不同指数存在不同偏差。预估结果表明,相对于1995-2014年,青藏高原上日最高气温最高值(TXx)、日最低气温最低值(TNn)、暖昼指数(TX90p)未来呈上升趋势,霜冻日数(FD)、冰冻日数(ID)、冷夜指数(TN10p)呈减少趋势,其中高原极端低温比极端高温增温明显,暖昼指数在高原西南部增加明显,霜冻日数、冰冻日数、冷夜指数在高原东南部减少明显。SSP1-1.9情景下,极端气温指数在21世纪的变化幅度较小,随着辐射强迫增大,指数的变化趋势也增大。SSP1-2.6情景下,2030年前中国实现碳达峰时,青藏高原地区TXx、TNn、TX90p增长分别不超过1.12℃、0.84℃、8.4%,FD、ID、TN10p减少分别不超过9.1天、9.7天、2.6%;2060年前中国实现碳中和时,青藏高原地区TXx、TNn、TX90p增长分别不超过1.72℃、1.48℃、15%,FD、ID、TN10p减少分别不超过15.6天、17天、3.4%。

关键词：青藏高原 CMIP6 极端气温指数预估

基于OGGM模型的萨吾尔山冰川面积和储量预估

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冰川冻土 2023年第2期45卷 497-508页

作者：赵卫博李忠勤牟建新李宏亮杨淑静徐春海中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室天山冰川观测试验站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 石河子大学理学院新疆石河子832003

基于全球开放冰川模型(OGGM),结合第六次气候模式比较计划(CMIP6),在5种气候模式(BCC-CSM2-MR、CESM2、CESM2-WACCM、FGOALS-f3-L、NorESM2-MM)模拟的3种气候情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)下,系统分析了萨吾尔山冰川2020—2100年间面积和储量的变化。结果显示,3种气候情景下,萨吾尔山冰川面积和储量都呈现退缩趋势,其中SSP5-8.5气候情景下的冰川面积和储量损失最大,对应面积和储量变化为-0.154 km^(2)·a^(-1)和-5.11×10^(6) m^(3)·a^(-1),其次是SSP2-4.5,对应面积和储量变化为-0.150 km^(2)·a^(-1)和-5.05×106m^(3)·a^(-1),SSP1-2.6气候情景下面积和储量损失最小,面积和储量变化为-0.139 km^(2)·a^(-1)和-4.93×106m^(3)·a^(-1)。萨吾尔山中国境内冰川面积和储量变化要大于哈萨克斯坦境内,其中冰川面积变化基本符合从相对平稳到快速变化,最后再放缓的过程,但是储量变化相对平缓。2020—2050年间,萨吾尔山冰川主要以冰川减薄为主;2050—2100年间,该地区冰川主要以冰川面积退缩为主。截至2060年,萨吾尔山47.8%的冰川将会退缩,该比例在2080年将上升至78.2%。

关键词：萨吾尔山冰川面积冰川储量 OGGM CMIP6 预估

云南初夏干湿演变特征和基于CMIP6模式模拟的预估分析

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气候变化研究进展 2022年第4期18卷 482-491页

作者：周建琴黄玮李蒙郑建萌罗蒙符睿云南省气候中心昆明650034 云南省气象科学研究所昆明650034

使用1961—2020年的观测数据和2021—2080年的模式预估数据,首先分析了云南初夏干燥度指数(aridity index,AI)的演变特征和影响因子相对贡献,然后采用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中的20个全球模式,对SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP... 详细信息

使用1961—2020年的观测数据和2021—2080年的模式预估数据,首先分析了云南初夏干燥度指数(aridity index,AI)的演变特征和影响因子相对贡献,然后采用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中的20个全球模式,对SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下云南初夏未来干湿变化进行了预估研究。结果表明:(1)1961—2020年云南初夏气候整体湿润,但为变干燥的趋势,有明显的年代际变化特征,1960s、1970s以及2000s气候相对湿润,其余年代相对干燥,2000s(2010s)为1961年以来最湿润(干燥)的10年。(2)2021—2080年在3种排放情景下,云南初夏气候较1995—2014年均为变干燥的趋势,SSP1-2.6、SSP2-4.5以及SSP5-8.5情景下,AI分别减少13.9%、17.9%以及24.9%,西南部将可能是湿润度降幅最大值中心。(3)1961—2020年,降水对云南初夏气候干湿变化的贡献大于潜在蒸散量;而2021—2080年,潜在蒸散量对气候变干燥的贡献大于降水量,且随排放情景的增高和时间推移,其贡献将逐渐增大。

关键词：云南干湿变化预估干燥度指数(AI)

CMIP6模式对中国西南地区气温的模拟与预估

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中国农业气象 2022年第8期43卷 597-611页

作者：晋程绣姜超张曦月北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

应用1961-2014年CN05.1月平均气温观测数据集,以及国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的19个全球气候模式数据,基于泰勒图、泰勒指数和年际变化技巧评分,系统评估了CMIP6模式对中国西南地区气温的气候态空间分布以及年际变化的模拟能... 详细信息

应用1961-2014年CN05.1月平均气温观测数据集,以及国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的19个全球气候模式数据,基于泰勒图、泰勒指数和年际变化技巧评分,系统评估了CMIP6模式对中国西南地区气温的气候态空间分布以及年际变化的模拟能力,并预估该地区未来气温在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下的变化特点。结果表明:(1)与其他季节相比,大多数CMIP6模式对研究区1961-2014年秋季气温气候态空间分布的模拟表现最好;CMIP6模式模拟四季和年平均气温年际变化的结果整体偏低。19个模式中对西南地区气温模拟较好的模式有ACCESS-CM2、 CMCC-CM2-SR5和CMCC-ESM5。(2)3个较优模式的等权重集合,在模拟气温的气候态空间分布和年际变化方面优于19个模式的等权重集合。(3)与1961-2014年同期观测结果的多年平均气温相比,未来西南地区四季及年平均气温在4种情景下均呈升高趋势,四季和年平均气温升高0.94~3.48℃。4种气候情景下均表现为夏季升温最多(2.17~3.48℃),且夏季平均气温的年际波动幅度最小;冬季升温最少(0.94~2.24℃),其年际波动幅度最大。(4)在21世纪初,4种情景间季节和年平均气温的升高趋势差异不大,随着时间的推移,到21世纪中期,高辐射强迫情景下气温的升高趋势逐渐高于低辐射强迫情景。(5)在4种情景下,21世纪初期(2015-2034年)、中期(2045-2064年)及末期(2081-2100年)的多年平均气温与历史(1961-2014年)观测气温的距平值均呈现西北大于东南、高纬度高海拔地区大于低纬度低海拔地区的空间分布特点。随着时间推移,在21世纪末期,同一地区高辐射强迫情景的气温距平值明显高于低辐射强迫情景。

关键词： CMIP6模式西南地区气温变化评估预估

利用区域气候模式预估未来登陆中国热带气旋活动

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气候变化研究进展 2023年第1期19卷 23-37页

作者：聂心宇谭红建蔡榕硕高学杰自然资源部第三海洋研究所厦门361005 中国科学院大气物理研究所北京100029

鉴于热带气旋(TC)对我国沿海地区的影响,研究全球变暖背景下未来登陆我国TC活动的变化,对于我国沿海地区的防灾减灾具有重要意义。基于CMIP5中全球气候模式HadGEM2-ES数据,文中利用区域气候模式RegCM4开展了历史时期和3种情景(RCP2.6、R... 详细信息

鉴于热带气旋(TC)对我国沿海地区的影响,研究全球变暖背景下未来登陆我国TC活动的变化,对于我国沿海地区的防灾减灾具有重要意义。基于CMIP5中全球气候模式HadGEM2-ES数据,文中利用区域气候模式RegCM4开展了历史时期和3种情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下未来东亚区域气候的动力降尺度模拟,检验了模式对历史登陆我国TC活动及其相关大尺度环境场的模拟能力,并预估了3种情景下2030—2039年、2050—2059年和2089—2098年,登陆我国TC的路径、强度和频率的变化特征。结果表明:模式能合理地再现东亚区域历史时期(1986—2005年)大气环流场的空间结构以及登陆我国TC的特征;在3种情景下未来登陆我国TC的平均强度和数量均有不同程度的增加,尤其是台风及以上级别TC的总数明显增加,其中RCP8.5情景最突出,到21世纪末期(2089—2098年)登陆我国TC的平均强度、台风及以上级别TC总数的年平均值较历史时期将分别增加7.56%和1.05个;不同情景下未来登陆我国TC的路径均有不同程度的北移趋势,且全球升温的幅度越大,北移趋势越明显,这可能与未来中国近海显著变暖和垂直风切变减弱有关。未来我国沿海地区尤其是中高纬度很可能将面临日益严峻的TC灾害风险,亟需尽快开展防灾减灾及对策研究。

关键词： RegCM4模式中国热带气旋(TC) 路径北移预估

CMIP6模式对亚洲陆地生态系统的模拟评估与预估

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气候变化研究进展 2023年第1期19卷 49-62页

作者：孙晓玲谢文欣周波涛南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/大气科学学院南京210044

基于国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式模拟以及观测数据,评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数(LAI)、总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)的模拟性能。模拟评估结果表明,9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系... 详细信息

基于国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式模拟以及观测数据,评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数(LAI)、总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)的模拟性能。模拟评估结果表明,9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系统LAI、GPP和NPP的时空分布特征。综合来看,多模式集合(MME)模拟效果最佳,其模拟的LAI、GPP和NPP与观测的空间相关系数分别达到0.90、0.81和0.89,均方根误差在0.5左右。在此基础上,利用MME结果进一步预估了亚洲地区陆地生态系统在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的未来变化。总体而言,亚洲地区LAI、GPP和NPP到21世纪末都呈现上升趋势。其中,温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势,亚洲中高纬度地区的增幅大于低纬度地区的增幅。从区域平均来看,到21世纪末期,与当今气候态相比,北亚LAI、GPP和NPP的增幅最大,其在SSP5-8.5情景下分别增加68%、106%和90%;东南亚增幅最小,分别为15%、34%和39%。在SSP1-2.6情景下,北亚LAI、GPP和NPP在21世纪末的增幅分别为23%、29%和26%;东南亚分别为3%、10%和11%,意味着未来全球变暖背景下亚洲区域陆地生态系统变绿和固碳幅度加强。

关键词：亚洲地区陆地生态系统 CMIP6 评估预估

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新疆温度和降水变化的CMIP6模式预估

大气科学 2023年第2期47卷 387-398页

作者：张晓璐王晓欣华丽娟姜大膀中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大气物理研究所北京100029

本文使用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中对新疆当代温度和降水模拟能力较好的20个模式的试验数据,在三种共享社会经济路径(SSPs)情景下,预估了新疆21世纪温度和降水的年和季节变化。根据多模式中位数,相对于1995~2014年,新疆21... 详细信息

本文使用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中对新疆当代温度和降水模拟能力较好的20个模式的试验数据,在三种共享社会经济路径(SSPs)情景下,预估了新疆21世纪温度和降水的年和季节变化。根据多模式中位数,相对于1995~2014年,新疆21世纪不断升温,盆地增幅大于山区。在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2015~2099年年平均增温趋势分别为0.1℃(10 a)^(-1)、0.3℃(10 a)^(-1)和0.7℃(10 a)^(-1);2080~2099年区域平均分别升温1.3℃、2.6℃和5.3℃,其中夏季增幅最大。各模式预估的年和季节温度变化符号的区域平均一致性大于90%,模式结果间不确定性范围随时间增加,SSP5-8.5情景下的不确定性较SS1-2.6和SSP2-4.5的更大;除春季外,模式对其它季节温度预估的不确定性高于年平均。新疆21世纪降水不断增加,降水百分比变化的大值区位于塔里木盆地中部,末期SSP5-8.5情景下增幅超过50%。在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2015~2099年年降水增幅分别是0.2%(10 a)^(-1)、2%(10 a)^(-1)和4%(10 a)^(-1);2080~2099年区域平均降水分别增加5%、13%和25%,其中冬季降水增幅更大。各模式预估的新疆降水变化符号的一致性较好,且随时间有所提高,但仍较温度的小;对新疆降水百分比变化预估的不确定性范围随时间增加,其中在SSP5-8.5情景下的最大;各季节降水预估的不确定性较年平均偏大。

关键词： CMIP6 温度降水预估新疆

《巴黎协定》未来气候情景下“一带一路”沿线区域气候舒适度预估

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地球科学进展 2022年第5期37卷 505-518页

作者：贾明瑞张晋韬王芳中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与过程模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 复旦大学大气与海洋科学系上海200438

基于最新一代耦合气候模式比较计划全球气候模式的预估模拟结果,采用净有效温度指标,分析《巴黎协定》未来气候情景下“一带一路”沿线区域气候舒适度格局的变化。结果表明未来气候情景下研究区整体的热不舒适日数增多,冷不舒适日数减少... 详细信息

基于最新一代耦合气候模式比较计划全球气候模式的预估模拟结果,采用净有效温度指标,分析《巴黎协定》未来气候情景下“一带一路”沿线区域气候舒适度格局的变化。结果表明未来气候情景下研究区整体的热不舒适日数增多,冷不舒适日数减少,且二者存在明显的空间错配,舒适日数的增减则存在明显的空间分异。高纬度、高海拔寒冷区域(例如中东欧、西伯利亚和青藏高原)的冷不舒适日数大幅减少,舒适日数略有增加,低纬度温暖区域(例如东南亚和南亚)的热不舒适日数强烈增加,舒适日数明显减少。进一步结合人口分布来看,热不舒适天气的人口暴露度急剧增加,舒适和冷不舒适天气的人口暴露度减少,且前者的增量大大超过后两者的减量,导致“一带一路”沿线区域整体的气候舒适度水平呈下降态势。若在当前气候政策的基础上进一步加强减排力度,可以缓解这种不利影响。

关键词：有效温度舒适度 CMIP6 预估国家自主贡献一带一路

基于三生空间的博斯腾湖流域生境质量时空演变及预估

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干旱区地理 2023年第11期46卷 1792-1802页

作者：翟玉鑫张飞云马丽娜新疆农业大学公共管理学院新疆乌鲁木齐830052

生境质量是衡量区域生态环境优劣的重要指标,对干旱半干旱流域地区的生境质量进行研究具有重要的理论和现实意义。基于自然地理、遥感影像等多源数据,运用重心迁移、InVEST模型等研究方法,揭示1980—2020年博斯腾湖流域生境质量的时空... 详细信息

生境质量是衡量区域生态环境优劣的重要指标,对干旱半干旱流域地区的生境质量进行研究具有重要的理论和现实意义。基于自然地理、遥感影像等多源数据,运用重心迁移、InVEST模型等研究方法,揭示1980—2020年博斯腾湖流域生境质量的时空演变规律,采用FLUS模型对2025年和2030年的土地利用时空演变进行模拟,阐明不同土地利用变化情景下生境质量时空演变格局。结果表明:(1)1980—2020年,博斯腾湖流域生境质量平均值由0.546降至0.521。高质量区域面积大幅缩减,区域重心向北迁移;生境低质量区域面积增加且重心向东北方向迁移。流域总体生境退化强度有所减弱。(2)自然发展情景下,流域工业生产用地和其他生态用地面积大幅增加;生态优先发展情景下,流域水域生态用地发展趋势由减转增,并向草地生态用地和其他生态用地迁移;经济优先发展情景下,焉耆盆地与绿洲平原的城镇生活用地和工业生产用地边界得到扩张。研究结果可以为干旱半干旱流域地区土地利用规划及生境质量改善提供科学依据。

关键词：生境质量时空演变预估 FLUS-InVEST模型博斯腾湖流域