顶尖科技智库德国波茨坦气候影响研究所的实践与启示

[目的/意义]科技智库是驱动科技创新的有力支撑。我国科技智库建设已取得显著成效,但在体制机制创新、智库成果产出、影响力提升等方面仍存在一些问题亟待解决。德国波茨坦气候影响研究所作为国际顶尖科技智库,其经验做法值得我国借鉴。[方法/过程]针对我国科技智库存在的问题,对德国波茨坦气候影响研究所进行文献和网络调研,应用单案例研究方法深入剖析其在体制机制、高质量智库成果产出和影响力提升方面的实践,总结经验做法。[结果/结论]研究发现,德国波茨坦气候影响研究所拥有开放、交叉、多元的体制机制,依托高水平科学研究产出智库成果,并通过多渠道提升智库影响力。由此本文提出了该研究所对我国科技智库,特别是资源环境类科技智库建设的5点启示。

鄂尔多斯市2022年气候影响评价

文章选取了鄂尔多斯市8个旗区国家气象观测站(东胜、准格尔旗、达拉特旗、伊金霍洛旗、杭锦旗、乌审旗、鄂托克旗、鄂托克前旗)2022年的气温、降水和日照等气象资料,对鄂尔多斯市2022年气候进行分析评价,旨在为鄂尔多斯市生态建设和防灾减灾提供决策依据。

基于改进CASA模型的晋北地区植被NPP时空动态及气候影响研究

【目的】探究晋北地区气候和植被类型等因子对植被净初级生产力(NPP)的影响,对于明晰干旱半干旱地区植被对气候变化的响应,以及保障生态脆弱地区植被恢复和可持续发展具有重要参考价值。【方法】基于改进的CASA模型模拟了晋北地区2000-2020年植被NPP,量化了其时空分布格局、变化趋势和空间变异性,并分析了研究期间气候因素与植被NPP的相关关系。【结果】2000-2020年研究区植被NPP年均值(以C计)介于225.28~484.09 g/m^(2)之间,平均值为349.76 g/m^(2),年均增速为8.75 g/m^(2)。植被NPP年均值呈现出东高西低、南高北低的格局,NPP年均值主要集中在200~400 g/m^(2),占研究区总面积的65.15%,各植被类型NPP年均值的大小为:林地(691.79 g/m^(2))>灌丛(492.97 g/m^(2))>耕地(378.39 g/m^(2))>草地(343.85 g/m^(2))>未利用地(277.45 g/m^(2))>建设用地(223.96 g/m^(2))。研究区植被NPP各变异程度面积比例大小顺序:稳定性一般(46.4%)>稳定(30.9%)>稳定性较差(17.9%)>非常稳定(4.8%),稳定性在空间尺度上呈现出由东南向西北逐渐递减的趋势。研究期间植被NPP与降水呈显著正相关关系,与温度相关性不显著,与太阳辐射整体呈正相关关系。【结论】研究期间晋北地区植被NPP呈现出波动上升的趋势,空间分布异质性明显,整体波动性较大。在降水、气温和太阳辐射3个气象因子中,降水和太阳辐射均会影响植被NPP变化,其中降水对晋北地区植被NPP年均值的影响最为显著。

南雄市水稻产量关键影响气象因子识别与气候影响估算

对广东省南雄市水稻产量关键影响气象因子识别与气候影响进行估算分析,提取南雄市2003—2021年水稻生产数据及气象数据,将5个气象要素和5个生育期作为水稻产量的影响因子,分析这些因子对产量的影响,采用多重线性分析和回归方式分析对产量影响较大的因子。通过分析可知,降水、日照、温度对南雄市水稻产量影响十分关键,其中积温和最高气温对水稻播种、苗期、分孽期、拔节期、成熟期的作用更为关键,种植户需要结合关键气象因子对不同水稻生长阶段的影响做好生产管理。

关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

Nio指数和SOI是表征ENSO事件的两个主要特征值。根据Nio3.4区指数变化,1950年以来共发生15次ElNio事件和11次LaNia事件。ElNio年,热带中、东太平洋上的岛屿及沿岸国家多暴雨洪涝,印度、印度尼西亚、澳大利亚等国家发生持续干旱,中国东北地区夏、秋季降水及年降水都偏少,江南地区降水偏多;太平洋和大西洋地区发生的热带风暴以及登陆中国的台风数都比常年偏少;加拿大西南部和美国北部暖冬,东亚夏季低温,中国常出现暖冬凉夏。LaNia年则基本上相反,赤道太平洋中、东部地区干旱少雨,西太平洋上的台风和大西洋飓风及登陆中国的台风明显增多,中国汛期主要雨带偏北,易出现热夏寒冬。

西伯利亚高压对亚洲大陆的气候影响分析

西伯利亚高压是冬季影响亚洲大陆地区的重要环流因子 ,本文用冬季 (1～ 3月 ) 70°～ 12 0°E ,40°～ 6 0°N区域平均海平面气压值代表其强度 ,分析其变化特征。结果表明 ,从 192 2年到 1970年代中期 ,西伯利亚高压略有增强趋势 ,但并不显著。但近 2 0多年来的显著减弱非常突出。用NCAR资料计算的线性趋势是 - 1.78hPa/ 10a(1976— 2 0 0 0年 ) ,用CRU气压资料计算的趋势是 - 2 .15hPa/ 10a(1976— 1995年 )。西伯利亚高压对中高纬亚洲大陆平均 (30°～ 140°E ,30°～ 70°N)温度和降水都有显著影响 ,与两个要素的相关系数分别达到 - 0 .5 8和 - 0 .44。如果同时考虑其他的影响因子 (如北极涛动、欧亚遥相关型等 ) ,72 %的温度变化及 2 6 %的降水变化能得到解释。其中北极涛动对亚洲大陆的温度贡献最高达到 30 % ,西伯利亚高压的贡献为 2 4%。而区域平均降水变化的 9.

植被变化对中国区域气候影响的数值模拟研究

用高分辨率区域气候模式(RegCM-NCC)模拟了中国区域植被发生改变后引起的局地或区域气候变化。结果表明:大范围区域植被变化对区域降水、温度的影响非常显著,内蒙古地区土地荒漠化可导致中国北方大部分地区降水减少,尤其加剧了华北、西北地区的干旱,西北地区绿化有利于黄河流域降水增加,而长江流域和江南地区降水却有不同程度的减少,因此可在一定程度上减少这里的洪涝灾害;气温的变化比降水更显著,植被退化使当地气温明显升高,使中、低层大气变得干燥,近地层风速加大,而植树造林却使当地及周围地区冬偏暖、夏偏凉,大气变得湿润,近地层风速减小,有利于在一定程度上减少沙尘暴的发生。另外,植被变化对东亚冬、夏季风强度也有一定程度的影响,从而影响到中国东部地区降水的分布和冬季低温、冷害事件发生的强度。

东北冷涡及其气候影响

基于自动识别、追踪方法得到的近50年东北冷涡数据集,本文研究了东北冷涡的年际变率及演变趋势,并分析了其持续性活动对我国气候的影响及相关联的大尺度环流异常特征。结果表明,东北冷涡具有很明显的年际变率,且存在2.5年左右的主振荡周期,但没有显著的长期变化趋势。东北局地在持续性冷涡控制下,四季气温均明显偏低,并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季,长江流域往往降水显著偏多;而在冬季东北冷涡频繁活动时,我国大部分地区往往低温少雨,这与强盛的东亚冬季风密切相关。研究结果表明,冬季东北冷涡活动和东亚冬季风强度之间的相关系数达到99%的信度水平。在东北冷涡活跃的夏季,东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常,高空急流向南偏移并略加强,低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合,进而有利于降水的偏多。

气候影响评价中统计降尺度若干问题的探讨

全球气候模式是目前研究未来气候变化的重要工具,然而其较低的空间分辨率使其难以被直接用于区域尺度的气候影响评价中,统计降尺度常常被用于弥补这一不足。对统计降尺度的3种主要方法:转化函数法,天气分型法和天气发生器法的最新研究进展进行了归纳;论述了统计降尺度中的各种不确定性;总结了统计降尺度在中国的发展和应用。统计降尺度与动力降尺度的比较和结合、极端事件的降尺度以及统计降尺度的不确定性将成为未来的主要发展方向。

四川地区参考作物蒸散量的变化特征及气候影响因素分析

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉具有重要的现实意义。本文利用1961-2009年四川地区5个盆地站点和5个高原站点的逐日气候资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),分析了当地ET0的日值、月值、季值和年值的变化特征,并采用偏相关分析方法,对影响ET0变化的主要气候因子进行了探讨。结果表明:(1)四川盆地与高原地区参考作物蒸散量的日均值、月均值呈单峰或双峰型曲线变化,有明显的季节特点,最小值出现在冬季,最大值出现在夏季。(2)盆地地区各站点的年ET0呈波动递减趋势,且下降趋势通过了显著性检验;高原地区木里、松潘两站点的ET0呈上升趋势,其他站点呈减少的趋势。(3)四川地区的年、季参考作物蒸散量与日照时数、风速、相对湿度、平均温度、最高温度、最低温度、气压等要素关系密切,但近50a来日照时数的显著下降是导致盆地地区参考作物蒸散量减少的主要原因,风速的变化是导致高原地区参考作物蒸散量变化的主要原因。

人类活动对气候影响的研究 Ⅱ.对东亚和中国气候变化的影响

系统总结和介绍了20世纪90年代以来作者所开展的有关人类活动对东亚和中国气候影响的一系列研究活动、其中包括温室气体辐射强迫及其气候效应,大气微量气体的全球增温潜能,对流层和平流层气溶胶的辐射气候效应,气候系统外部因子对中国气候影响的总体评估,人类活动对中国和东亚地区未来气候变化的影响,以及20世纪和21世纪东亚及中国的气候变化。同时给出了一系列研究成果,这些研究成果对于正确认识和准确预测东亚地区以及中国气候变化具有十分重要的意义。

孟印缅地区农田生产力脆弱性变化及气候影响机制——基于1982—2015年GIMMS3g植被指数

农田生产力对气候变化的敏感性决定了其脆弱性,全球气候变暖及极端气候频发将严重影响农业粮食生产,进而将可能影响区域粮食安全。科学评估农田生产力脆弱性并分析其气候影响机制有助于积极应对气候变化,保障区域粮食安全,具有重要的现实和科学意义。以“一带一路”区域的“孟中印缅经济走廊”为研究区,基于1982—2015年卫星遥感数据的归一化植被指数,根据IPCC脆弱性定义,采用年际变率及其变化趋势计算农田生产力对气候变化的敏感性、适应性和脆弱性指数,分时段分析研究区农田生态系统脆弱性空间格局变化及气候影响机制。结果表明:(1)较之1982—2000年,2000—2015年期间研究区农田脆弱性程度略有提升,高度和极度脆弱面积略有增加(分别增加0.42%和1.12%),但其分布格局发生北移。(2)年降水、年平均气温和年辐射与年累积NDVI间线性回归分析表明,孟加拉和缅甸地区与气候因素显著相关的区域面积在本国农田面积中的比例分别增加21.3%和16.7%,而印度地区减少10.5%,全区减少8.1%;(3)线性回归方程的复相关系数(R2)表征气候变化的解释能力,整个研究区增加12%,其中印度气候解释能力从48%提升至64%,增加16%。(4)农田生产力脆弱性受气候影响的范围略有减小,但影响程度增大,且存在较大的区域性差异;高温和降水季节不均引发的旱涝灾害是农田高脆弱度形成的两个关键气候因素。为该地区农业应对气候变化适应性管理措施的提出及决策提供了科学依据,有效支撑“一带一路”建设;也为其他地区应用卫星遥感开展脆弱性研究提供了方法参考,为生态系统对全球变化响应研究提供重要知识参考。

黄河上游西线调水工程对调出区气候影响的初步分析

在分析南水北调西线工程水量调出区气候特征的基础上,采用定性与定量相结合的方法,重点分析了调水工程对库区与坝址下游临近河段局地气候的影响,以及调水对引水坝址下游“干旱河谷”区的可能影响,并对干旱河谷的分布及其成因进行了较深入的分析。结果表明:调水对库区气候影响不大;对坝址下游临近地区的气温、降水等将不会造成明显的影响;对干旱河谷区的局地气候虽有影响,但很微弱。

火山活动的气候影响及其冰芯记录研究进展

系统地总结了不同时间尺度内火山活动影响气候的机理,回顾了不同区域冰芯记录火山喷发物质沉积信号的研究历史,阐述了不同气候模式对火山活动影响气候的数值模拟结果,并指出了相关研究中存在的不确定性.结果表明:火山活动通过释放大量的火山物质气溶胶影响气候波动,在年际至年代际时间尺度上,这种影响是显著的;然而,在更长的时间尺度上这种影响是否仍然存在,尚需更多研究的证实.冰芯中火山喷发物质沉积记录为研究历史时期火山活动及其气候影响提供了必要的参考资料,相关的气候模式利用该沉积记录较好地模拟了火山活动对区域乃至全球尺度气候的影响,为我们认识火山活动影响气候变化的机理提供了重要的理论支持,同时也为研究未来火山活动对气候的可能影响提供了参照.但是,冰芯中火山喷发物质沉积记录研究及数值模式模拟结果中尚存在诸多的问题和不确定性.

赤道印度洋海温偶极子的气候影响及数值模拟研究

在分析研究印度洋海温变化的基本特征,尤其是在分析赤道印度洋海温偶极子及其影响的基础上,利用IAP9L大气环流模式模拟研究了赤道印度洋海温偶极子异常对亚洲季风区气候变化的影响.其结果表明,印度洋、亚洲南部和东部地区的流场和降水都对印度洋海温异常的强迫作用比较敏感.正位相印度洋偶极子的作用使得赤道东印度洋-印度次大陆南部-阿拉伯海一带出现距平东风,孟加拉湾-中南半岛出现异常反气旋性环流,从而对减少印度南部和中南半岛南部、印度尼西亚地区的夏季降水,以及增加中国南部和东非的夏季降水有十分重要的作用.与此相反,负位相印度洋偶极子的作用将使赤道东印度洋附近出现西风异常,孟加拉湾-中南半岛存在异常气旋性环流,从而使印度次大陆和中南半岛南部、印度尼西亚地区的降水增加,使中国西部和孟加拉湾的降水减少.数值模拟结果与资料分析相互映证,切实地揭示了印度洋海温偶极子对亚洲季风区的气候变化有重要影响.

赤道印度洋海温偶极子型振荡及其气候影响

对近百年观测资料的分析表明赤道印度洋海温（ＳＳＴ）确实存在着偶极子型振荡的变化特征，它在９～１１月最强，而在１～４月最弱；年际变化（４～５年周期）和年代际变化（主要为２０～２５年周期）也十分清楚。这个偶极子主要有正位相型（海温西高东低）和负位相型（海温东高西低）；一般正位相型的振幅强于负位相型。尽管在极个别年赤道印度洋海温偶极子似乎与太平洋ＥＮＳＯ无关，但总体而论，赤道印度洋海温偶极子与赤道太平洋海温偶极子（类似ＥＮＳＯ）有很好负相关。它们的联系主要是赤道大气纬向（Ｗａｌｋｅｒ）环流。资料分析表明，赤道印度洋海温偶极子与亚洲南部流场、青藏高压和西太平洋副高都有明显关系，表明它对亚洲季风活动有重要影响。

青藏高原及其周围植被对夏季气候影响的套网格数值试验比较

利用钱永甫有地形５层原始方程模式，与颜宏等复杂地形条件下有限区域细网格模式进行单向嵌套，即初始场采用前者计算５ｄ后，得到各特征等压面上的高度场和湿度场，向后者每２４ｈ输送一次边界值。地－气模式采用经Ｄｅａｒｄｏｒｆ植被参数化修正的地面热量平衡方程进行耦合。在此基础上进行了夏季（７月）有植被和无植被两种情况的数值试验。有植被情况模拟的高度场、温度场与实测场的相关系数高于无植被的情况。试验发现，有植被比无植被情况的海平面气压场、低层高度场、潜热输送、整层大气湿度和降水量有所增加，而温度场和大陆热低压强度有所降低。

火山活动对气候影响的数值模拟研究

文章系统地总结了火山活动对气候影响的数值模拟研究，主要结论如下：近百年至千年的气候变化和火山活动关系密切，强火由喷发可造成平流层４℃以上的增温和地表年、月平均温度约０．４℃、１℃的下降。地表温度下降的时空分布受许多因素的影响，如火山喷发特征（包括喷发位置、季节、强度等）；海陆分布；火山气溶胶的光学特性；及其由直接辐射强迫引起的经向潜热输送的变化等等。同时还回顾了１９９１年皮纳图博喷发的有关研究及其对全球气候的可能影响的数值模拟工作。

南半球环状模气候影响的若干研究进展

南半球环状模是南半球热带外地区环流变率的主导模态。由于南半球环状模在空间上的大尺度特征,全球多个地区的气候均与南半球环状模的变化有关。探讨南半球环状模的气候影响,是近几十年来得到广泛关注并迅速发展的新方向。围绕这个方向,分别回顾了南半球环状模对南半球和北半球气候影响的研究进展,重点阐述了南半球环状模对中国气候影响的相关工作,并从长期变化尺度上,列举了南半球环状模与气候变化方面的研究成果。纵观近几十年的研究发现,针对南半球环状模对南半球的气候影响,目前已有比较系统的认识。总体而言,在年际尺度上,南半球环状模可以通过影响垂直环流和风暴轴的位置,改变表面风速对下垫面的热力和动力驱动作用,进而对南半球的海-气-冰耦合系统产生调控。这种调控多表现出纬向对称性,同时也存在纬向非对称的局地特征。在气候变化的尺度上,南半球环状模是过去半个世纪里南半球气候变化的主要驱动力之一。关于南半球环状模对北半球尤其是中国气候的影响问题,目前也取得了许多有意义的结果。例如,南半球环状模对东亚、西非、北美的夏季风和东亚冬季风均有作用,并且可以调控中国春季华南降水等。海-气耦合过程在南半球环状模对北半球气候的影响中扮演着重要角色,与南半球环状模信号的跨季节存储和由南半球向北半球的传播均有密切关系。但是,与南半球相比,南半球环状模对北半球气候影响的研究,还有许多问题值得深入讨论和研究:一是体现在对南半球环状模信号向北传播机制上的深入认识,二是将南半球环状模的信号作为因子在季节气候预测中的实践。

陆面过程对气候影响的数值模拟:SSiB与IAP/LASG L9R15 AGCM耦合及其模式性能

利用陆面过程模式 SSi B与 IAP/LASG发展的 L9R1 5AGCM的耦合 1 0 a积分试验 ,研究了全球尺度大气与地表的水分和能量交换以及陆地与大气环流和气候的相互作用。模拟表明 :SSi B模式可模拟出陆地上较为真实的表面通量及其日变化 ,较好地定量描述土壤 -植被 -大气连续体系 ( SPAC)中能量和水分的传输过程。因此 ,将其引入气候模式中能够模拟出比 CTL- AGCM更合理的气候平均状态、水汽分布以及水汽输送的气候特征 ,特别是亚洲夏季风水汽输送独特的地域性 ,再现了大气环流 ,尤其是陆面气候的基本特征。并指出 ,陆面过程参数化的引进及其陆面状况的变化显著地改善了全球陆地上的水分平衡状况。利用改进的再循环降水模式 ,进一步研究了陆面过程参数化明显改进降水模拟的物理机制。指出全球陆地 ,特别是盛夏北半球干旱、半干旱地区的再循环降水率明显减小 ,与陆面上表面潜热通量的显著减小区一致 ,从而克服了许多未耦合陆面过程的 AGCMs因对地表水过程非常简单地参数化导致的普遍存在着整个陆地降水偏高 ,改善了全球陆地上的水分平衡状况。因此 ,在充分耦合的陆气环流模式中模拟的降水分布与实况接近。