全球气候指标、气候影响驱动因子与全球变暖

在地球系统气候变化研究中,经常考虑全球气候指标,在研究气候影响时,经常用到气候影响驱动因子[1-2],本文简述全球气候指标和气候影响驱动因子,并给出它们与全球变暖和人类强迫的关系。1全球气候指标在气候研究中,使用了许多指标来表征和量化由于自然变化或由于系统的长期变化而发生的气候现象的一个或多个方面。

气候变暖背景下汉江流域降水和气温时空变化特征

为探究气候变暖背景下汉江流域降水和气温的时空发展规律,基于汉江流域及其周边地区29个气象站点逐日降水(P_(re))、最高气温(T_(max))、最低气温(T_(min))和平均气温(T_(ave))的观测资料,利用线性拟合、Mann-Kendall突变检验和空间插值等方法,分析1960~2019年汉江流域降水和气温的时空变化特征,以及对变暖停滞现象(Hiatus)的响应。结果表明:①在全球变暖背景下,汉江流域气候表现出降水不显著减少(p>0.05)、气温显著上升(p<0.05)的暖干化趋势。1960~2019年汉江流域P_(re)变化幅度夏季(0.582 mm/a)>秋季(-0.477 mm/a)>春季(-0.403 mm/a)>全年(-0.184 mm/a)>冬季(0.125 mm/a);全年升温幅度呈T_(min)(0.028℃/a)>T_(max)(0.025℃/a)>T_(ave)(0.022℃/a),四季T_(max)、T_(min)和T_(ave)一致呈上升趋势,多数升温趋势通过了显著性检验(p<0.05),但升温幅度存在明显差异。②汉江流域全年和夏季P_(re)均未发生突变,春、秋季P_(re)在1970年代中后期发生突变下降,冬季P_(re)在1984年突变增加;除夏季T_(max)和T_(ave)外,其余时序气温集中在1990年代中后期至2000年代前期发生了突变上升。③汉江流域全年P_(re)自东南向北递减,四季P_(re)空间分布规律各异,全年和四季T_(max)、T_(min)和T_(ave)皆自南向北递减;全年及四季P_(re)、T_(max)、T_(min)和T_(ave)变化趋势具有较强的空间异质性。④1998~2012年汉江流域出现Hiatus现象,尤其以冬季最为明显;停滞后春夏季快速增温,秋冬季依旧呈降温趋势。研究成果对于制定汉江流域防灾减灾、供水保障应对策略具有重要的科学意义。

全球变暖与季风

全球很多地区是季风气候,季风带来风和雨对人类生产和生活以及社会与经济发展有明显影响,因此,长期以来,季风是热门研究课题。根据有关研究,本文简述观测到的全球和区域季风变化,人类活动的影响,以及预估未来全球变暖背景下,全球和区域的季风变化。

人类排放情景的设计与全球变暖预估

1气候变化的原因全球气候变化除地球系统内部变率外,自然强迫和人为强迫是重要的外部驱动力。其中自然强迫包括太阳活动和火山活动。人为强迫即人类活动,包括大量化石燃料燃烧排放温室气体、土地利用,以及气溶胶与污染排放等,其强度取决于人口发展与变化、社会经济发展、技术变化及其内部的协调性等。本文重点给出人类强迫的影响。IPCC第六次评估报告明确表明,近百年特别是近几十年来观测到的全球变暖归因为人类活动的影响。

气候变暖对稻米品质的影响与杂交组合及其亲本的关系

探明气候、杂交组合与亲本对稻米品质的互作效应,可为进一步优化水稻品质改良策略和提升水稻防灾减灾能力提供科学依据。本文于2021年和2022年以3个不育系和5个恢复系配组的15个杂交组合为试验材料,在早季常温和晚季高温2种生态条件下进行裂区试验,研究了杂交组合及其亲本对稻米品质的影响。结果表明,年度间8项稻米品质的差异均达极显著水平。与2022年相比,2021年水稻长宽比、垩白度、蛋白质、直链淀粉、胶稠度、精米率和整精米率分别显著提高8.41%、99.36%、13.76%、2.54%、125.12%、11.92%和144.00%(P<0.05),但垩白粒率显著降低37.91%(P<0.05)。就不同种植季节来看,晚季的长宽比、蛋白质和整精米率分别比早季显著提高3.96%、7.34%和14.08%(P<0.05),而晚季垩白粒率、胶稠度和精米率则分别显著下降15.43%、5.21%和1.85%,垩白度和直链淀粉在两个季节间差异不显著。不同不育系和不同恢复系分别配制的杂交组合间各品质指标差异均达显著水平,3个不育系配制的杂交组合中‘椰香A’的综合品质相对较好,5个恢复系配制的杂交组合中‘泸恢127’和‘泸恢276’的综合品质相对较好。由2021年和2022年合计分析结果可见,两个亲本对长宽比、垩白度、垩白粒率、蛋白质和直链淀粉的特殊配合力方差较高(52.07%~92.39%),对胶稠度、精米率和整精米率的一般配合力方差较高(73.90%~86.20%),8项品质指标的广义遗传力均较高(48.29%~98.01%);早季与晚季长宽比、垩白粒率、蛋白质、胶稠度、精米率和整精米率差异均达显著或极显著水平,且早季与晚季间呈极显著正相关,垩白度虽然在早季与晚季间差异不显著,但两季间仍呈极显著正相关。综上,未来杂交水稻优质育种策略是选择垩白度低,胶稠度、整精米率和垩白粒率高的恢复系,以及长宽比大、垩白度和垩白粒率低、蛋白质含量8%左右和直链淀粉含量16%~18%的不育系杂交,并从杂交后代中选择优质杂交稻品种。

气候变暖对天气预报的影响及应对策略

天气预报与社会经济和人们的生活息息相关。随着全球气候变暖日益加剧,极端天气事件呈现广发、频发和强发的“新常态”,传统的天气预报将面临更大的挑战。文中首先阐述了气候变化与极端天气事件的关系,然后分析了全球气候变暖对常规天气预报和极端天气预报的影响,发现气候变暖将加大极端天气预报的难度,同时也更加强调“新常态”下提高极端天气预报准确率在防灾减灾方面的作用,并进一步分析气候变暖将使天气预报面临新的挑战。在此基础上,提出了适应气候变化的未来天气预报业务发展新动向以及应对措施和建议,如大力发展高分辨率和多圈层嵌套的数值预报模式、深入开展气候变暖背景下极端天气事件发生机理和可预报性研究、大力发展基于物理机制的动力-统计相结合的新模型、建立人工智能与数值预报技术融合的新方法以及提高预报员的科学素养和业务能力等。

全球变暖与中国变暖

近百余年全球变暖,尤其近20余年变暖更明显,人类活动是引起全球变暖的主要驱动因子,预测和预估未来全球将继续变暖[1]。在全球变暖背景下,中国的气候变化是政策制定者与公众关心的问题,近5年出版的中国气候变化的国家评估报告及气候与环境变化的综合报告给出了国内主要研究成果[2-3],本文简述全球变暖与中国变暖观测的主要特征、归因以及对未来的预测与预估。其中,全球结论来自文献[1],中国结论来自文献[2-3],下文不再标注。

全球变暖与城市

城市(city)、城镇(town)和都市(urban)都是城市的考虑范围。城市的界定是一个复杂的问题,直到目前为止,没有一个确定城市边界的国际标准。一般以大量人居住与生活和工作的地方,政府、商业与运输的枢纽为城市,考虑“城市本身”“城市聚集”“大城市区”等作为界定。世界上超过一半人口生活在城市,处在气候变化的前沿。据联合国统计,2022年城市人口占54.5%,预计到2030年将可能达到60%,2050年将可能达到68%。城市的分级也很复杂,一般城市分级从万人极小城市,到千万人特大城市,城镇人口则可能小到仅有百十人。据联合国统计,人口至少101万的城市,在2022年全球有512个,预计2030年全球将达到662个。观测到的不利影响特别集中在经济和社会边缘化(低收入或无收入)的城市居民中(高信度)。人口1000万或以上的特大城市群(megacity)是人为造成的,更值得注意[1-2]。

全球变暖背景下融合思政教育的《地球科学概论》课程教学策略探讨——以自然灾害与减灾对策为例

本文通过分析全球变暖对自然灾害和环境的影响,首先强调在地球科学教育中融合思政教育元素的重要性,然后通过对我校大气科学学院《地球科学概论》课程章节内容的分析,针对自然灾害与减灾对策教学中思政教育的融合策略进行了探讨。预期通过本部分内容的学习,培养学生的自然灾害应对、环境和地球保护意识,以及社会责任感和使命感。

气候变暖背景下万荣县1957—2022年季节变化特征

以万荣县1957—2022年气温观测资料为基础,根据国家标准《气候季节划分》(GB/T 42074—2022)进行季节划分和等级评价,采用Mann-Kendall及相关检验方法进行季节变化趋势和突变分析。结果表明:伴随气候变暖,万荣县在2000年前后各季发生突变,其中春季和夏季起始日表现出显著提前的趋势,冬季起始日表现出显著推迟的趋势,气候倾向率分别为-2.760、-2.391、1.290 d/10 a;秋季表现出起始日推迟的趋势,但未通过0.05水平的显著性检验。万荣县夏季季节长度表现出显著增长的趋势,冬季季节长度表现出显著缩短的趋势,气候倾向率分别为2.987、-4.434 d/10a;春季和秋季季节长度变化趋势不明显。

湖北学者4年研究揭开排放甲烷机理 水葫芦长得越密,对气候变暖影响越大

水葫芦长得越密,对全球变暖影响越大?是的。8月27日,笔者从湖北省林业科学研究院获悉,每亩区域的水葫芦每年排放甲烷158kg。近日,由该研究院主持的国家自然科学基金资助项目“凤眼莲入侵对湖泊湿地甲烷排放的影响及其控制机理”,顺利通过国家自然科学基金委员会结题验收。这一研究成果填补了我国在凤眼莲加剧温室效应研究领域的空白,为洪湖湿地每年减少碳排放34万吨奠定了理论基础。

中国降水再循环率对全球变暖的响应

中国地域广阔,涵盖了多种气候类型和地形特征,这为降水再循环过程提供了复杂的环境条件,使得在研究降水再循环率特征时难以对区域进行划分和比较。本文利用优化后的降水再循环率评估模型计算中国地区降水再循环率,研究了中国地区降水再循环率的变化特征及其对全球变暖的响应。结果表明,1979—2020年,中国降水再循环率具有明显的区域和季节性差异,其中青藏高原的再循环率最高,降水再循环率的大值区和线性增长的区域主要位于非季风区的内陆湿润地区;但在干旱半干旱的西北地区东部,降水再循环率整体偏低的情况下,其线性趋势增加非常显著。通过经验正交函数(EOF)分解的结果发现,降水再循环率的第一模态在2000年之前以负位相为主,而2000年之后以正位相为主,且从九年滑动平均来看降水再循环率呈先增加再减少的趋势。本研究依据降水再循环率的大小和气候倾向率的正负,将中国分出四类降水再循环率区域:降水再循环率较大且呈上升趋势(Ⅰ类),降水再循环率较大且呈下降趋势(Ⅱ类),降水再循环率较小且呈上升趋势(Ⅲ类),降水再循环率较小且呈下降趋势(Ⅳ类),并在四类区域中筛选出八个典型区域来研究降水再循环率对全球变暖的响应。在Ⅰ类和Ⅱ类区域的典型区域中的降水主要受到本地蒸发的影响,在Ⅲ类和Ⅳ类区域的典型区域中,降水与外来水汽输送之间的关系更为密切。在同一类型区域中内外循环各变量对全球变暖的响应值不同,蒸发量和水汽通量散度的变化会影响降水平流贡献和局地蒸发贡献对全球变暖的响应强弱。研究中国不同类型区域内外循环变量对全球变暖响应差异,有助于深化对气候变化影响的认识,为制定相应的气候适应策略提供科学依据。

全球土壤加速变暖

利用ERA5-Land陆面再分析资料探究土壤温度的变化规律,发现最近几十年全球土壤温度正在加速变暖,2000~2023年的年平均变暖速率超过1980~1999年变暖速率的2倍。1980~2023年全球土壤变暖的热点地区主要呈现在北极地区、地中海—中国华北一带、非洲中北部、北美南部和南美中南部。2023年不只是陆地气温最热的一年,也是土壤温度最热的一年,2023年8~12月陆地气温和土壤温度为历史同期最热。本研究揭示出全球土壤温度正在加速变暖,对更好理解全球变暖具有重要意义。

气候变暖下基于绿色技术进步的社会最优资源配置研究

全球变暖导致自然灾害频发,绿色技术水平影响社会最优资源配置。首先建立考虑绿色技术水平、碳减排、气候灾害等的动态模型,利用动态优化理论推导出价值函数满足的哈密尔顿-雅克比-贝尔曼(HJB)方程。通过数值模拟找到了在已有的资本累积和资源约束下使得代表性家庭预期效用最大化的最优资源配置策略,并且得出结论:绿色技术的进步虽然对投资和公司价值有负面影响,也使得经济增长增速减缓,但是它降低了碳减排成本和减灾成本,同时刺激了消费,使社会总消费增加。

全球变暖背景下中国海域风速长期变化趋势分析及风资源评估

采用第六阶段国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)数据对未来我国海域风速长期变化趋势进行分析,并评估风能资源分布的变化。研究表明SSP126、SSP245、SSP370和SSP585共四种代表性情景下,2015—2100年东海风速呈显著减小趋势;南海海域风速随外辐射强迫的增加呈显著增长趋势;黄海、渤海地区增长趋势较弱。未来南海北部海域风功率密度显著增加,相对历史数据最大增长12%,东海则有所下降,最大降幅为11%。4种代表性情景下,近岸风能总体变化较小,随着人为辐射强迫增加呈现略减小趋势,长江口附近海域风功率密度及年均风能随外辐射强迫增加而出现较为明显下降,黄海、渤海、南海沿岸大多基本维持不变。

基于分位数回归模型和经验模态分解的全球变暖问题研究

利用分位数回归模型和经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法对气候及其变化进行分析和预测.首先,采用全球热力图对气温数据进行描述统计,并采用经验模态分解方法降噪获取趋势项来引入全球气温周期概念,探究全球气候变暖趋势;然后,基于多元线性回归模型及分位数回归模型寻找全球气温的影响因素,并对气温进行建模及预测.研究结果可为全球气候分析提供统计学支撑.

欧洲成为全球气候变暖最快的大陆

2024年3月11日,欧洲环境署发布的《欧洲气候风险评估》报告指出,欧洲气候变暖速率是全球平均水平的两倍,目前已经成为全球气候变暖最快的大陆。同时,该报告还总结和分析了当前欧洲在生态系统、健康、食品、基础设施、经济和金融五大领域面临的36项气候风险。其中,8项气候风险已经达到临界水平,欧洲国家必须采取更多紧急应对措施才能避免危机恶化。温室气体过量排放是欧洲气候变暖的根本原因,而极地放大效应、高空双急流、陆地特性等因素则进一步增加了欧洲的变暖速率。为应对气候变暖,欧洲提出和实践了一系列减排目标和措施,为全球气候事业树立了榜样和标杆。为应对迫在眉睫的气候风险,欧洲未来还需要采取更多措施,提升社会气候适应能力,降低极端气候危害。

气候变暖背景下湖北省油菜生长季气候适宜性分析

为明确湖北省油菜生长季的气候适宜性,利用湖北省76个国家气象观测站1963—1993年和1993—2023年2个气候年代的逐日平均气温、降水量、日照时数数据,构建湖北省油菜生长季气候适宜度模型,利用ArcGIS软件对1963—1993年、1993—2023年2个气候年代的湖北省油菜生长季的气候资源和气候适宜度的时空变化特征进行分析。结果表明,湖北省油菜生长季气候资源变化特征为平均气温南部高,西北部、西南部低;累计降水量东南部、西南部多,西北部少;累计日照时数由北部向西南部递减。整体上看,平均气温呈上升趋势,累计降水量和日照时数均呈减少趋势。气温适宜度低值区位于西北部的南部和西南部的西部,其他地区高;降水适宜度中北部高、东南部低;日照适宜度由东北部向西南部递减。气温适宜度和降水适宜度均呈增加趋势,日照适宜度呈减少趋势。利用ArcGIS自然断点法依据综合气候适宜度,将湖北省划分为最适宜、适宜和不适宜油菜种植区域。最适宜区主要分布在湖北省的中部、东部的大部地区以及西北部的十堰,不适宜区主要分布在西部高海拔区域,1993—2023年仅神农架东北部为不适宜区。1963—1993年最适宜区面积约占湖北省总面积的70.8%,1993—2023年有9.7%的区域由适宜区转为最适宜区,而不适宜区面积减少了3.8%。在气候变暖的背景下,湖北省油菜生长季热量资源和降水资源更加适宜油菜的生长,日照资源则逐渐不利于油菜的生长,气候资源总体适宜油菜的生长,且适宜油菜种植的区域面积呈增加趋势。

土壤溶解性有机碳对气候变暖的响应研究进展

针对土壤溶解性有机碳(DOC)特性及其在气候变暖背景下的响应机制这一土壤碳循环研究的关键问题进行综述。首先阐述土壤DOC的特性,并总结其采集和测定方法。土壤DOC主要来源于土壤有机碳的溶解、植物根系和微生物分泌物与残体转化等过程,其浓度和组成往往随土层深度和时间发生变化。多种采样方法(如负压法)与分析手段(如傅里叶变换离子共振回旋质谱仪)用于探讨土壤DOC对增温的响应及其机制。进一步梳理有关植物、微生物及土壤性质对土壤DOC特性的影响及其机制的文献,认为增温不仅能直接改变土壤DOC的浓度,还可以通过影响植物、微生物群落以及土壤理化性质等因素,间接地改变土壤DOC的特性。未来的研究中应加强对土壤溶解性有机碳的土层迁移与时间动态的关注,以便完善土壤碳模型,提升未来气候变暖情景下全球碳循环过程变化的预测精度。

全球变暖对海洋生态系统的影响分析

全球变暖会导致海水变暖和海水酸化,进而威胁海洋生态系统的稳定性及生物多样性。本文以海水变暖和海水酸化为视角,分析全球变暖对海洋生态系统的影响。研究表明,海水变暖会影响海洋动物体内的生物酶,进而影响海洋动物的新陈代谢;海水变暖会导致海平面高度增加,对沿海的河口、滩涂、红树林等生态系统造成破坏;海水变暖会导致南极和北极冰山融化,破坏极地海洋生态系统。海水酸化会影响钙化动物的钙化进程,影响新陈代谢和繁殖等功能,对海洋中钙化生物的生存造成严重威胁;海水酸化还会影响海洋浮游植物的光合作用,从而降低海洋的初级生产力。