SSP-RCP情景下京津冀城市群夏季热环境空间网络识别与评估

全球气候变化加剧和城市高温热浪频发,严重影响人居环境健康和社会可持续发展。该文综合GIS、形态学空间格局分析、电路理论和图论法等理论与技术,基于共享社会经济路径(SharedSocio-economicPathways,SSPs)与典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)联合情景框架的未来气候数据,定量识别2021-2100年低辐射强迫情景(SSP1-RCP2.6)、中等辐射强迫情景(SSP2-RCP4.5)和高辐射强迫情景(SSP5-RCP8.5)下京津冀城市群夏季热岛斑块时空格局并评估热环境空间网络时空演变过程和结构特征。结果表明:①2021-2100年京津冀城市群夏季热岛斑块类型以核心型和边缘型为主导,热环境源地数量、面积以及廊道数量、总长度和电流密度随时间和情景强迫性提升呈增加趋势,其中源地和廊道集中增长区域由南向北迁移,而廊道高密度区域始终位于城市群东南部;②京津冀城市群热环境空间网络的电流密度之和、夹点稳定性、网络闭合度、节点连接率和网络连接度与情景强迫性呈正相关,城市群发展的时空不均衡性是影响城市群热环境空间网络结构特征变化的重要原因。研究结果可为未来情景城市群热环境空间网络分析提供技术范式,也可为城市群空间协同发展主动应对气候变化风险提供理论参考。

SSP-RCP耦合情景的城市局地气候分区模拟--以南京市为例

基于情景的土地利用变化模拟能够展现未来城市的多种可能性,是当前土地覆被变化领域的热点。现有研究地表分类体系中的建设用地无法精确刻画城市内部空间形态,且土地模拟研究中不统一的模拟情景将影响土地模拟结果的可比性,因此,本文采用了国际耦合模式比较计划(CoupledModelIntercomparisonProject,CMIP)最新提出的三种典型SSP-RCP耦合情景,以南京市为研究区,开展了未来近期(2030年)、中期(2060年)和远期(2090年)的局地气候分区(local climate zones,LCZ)时空模拟。结合马尔可夫模型和多目标规划预测未来耦合情景下各LCZ类型的数量需求,并通过未来土地利用变化模拟模型实现LCZ的空间分布模拟。结果表明:①SSP126情景下生态用地(LCZA/B/D/G)得到了有效保护,且建筑用地(LCZ1~6、LCZ8~10)在主城区的扩张得到有效控制。②SSP245情景中,经济发展的同时也顾及了生态环境保护,尽管建筑用地扩张明显,但生态用地(LCZA/B/D/G)的面积仅出现了轻微下降。③SSP585情景建筑用地(LCZ1~6、LCZ8~10)和耕地(LCZ D)扩张态势十分显著;21世纪中、后期的林地(LCZ A、LCZ B)和水体(LCZ G)将遭到严重破坏。本文首次开展了自然与人文双重驱动下的城市LCZ时空模拟,研究成果能够直接应用于城市气候与规划领域。

西南地区生态系统服务供需历史变化与SSP-RCP情景预测

生态系统服务的供需平衡对实现可持续发展至关重要。为了更好地了解过去气候变化和社会经济发展对生态系统服务的影响,并对未来不同气候和社会经济发展情景做出正确响应,有必要对生态系统服务的供需变化进行系统的评估和预测。研究对我国西南地区2000、2010、2015年的水源涵养、食物生产和固碳3项生态系统服务的供给和需求进行了定量的空间评估,然后基于IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)提出的社会经济发展和气候变化联合情景框架,即SSP-RCP情景(Shared Socio-economic Pathways-Representative Concentration Pathways),对此3项生态系统服务在未来2035年和2050年的供给和需求进行了SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5、SSP4-RCP6.0和SSP5-RCP8.5 4个情景下的预测。结果显示,西南地区水源涵养和固碳服务的供给和需求具有显著的空间不匹配特征,且其需求从2000—2015年分别增长了11.49%和252.41%。根据SSP-RCP情景预测结果,水源涵养供给服务受到不同情景下气候变化的影响最大,而固碳服务面临的不确定性最大。4个情景中,SSP5-RCP8.5情景下各项生态系统服务从2035—2050年的变化最为剧烈,而SSP1-RCP2.6和SSP2-RCP4.5情景下各项生态系统服务的变化相对较小。采用了一套系统地评估生态系统服务供给和需求的方法,对生态系统服务供需的定量化研究具有指示意义,并创新地应用了SSP-RCP情景框架,综合考虑了未来不同情景下的气候变化和社会经济发展,对生态系统服务供需进行了预测。

基于RCP情景的黄河流域未来气候变化趋势

根据国家气候中心提供的7个气候模式的情景资料和黄河流域108个站点的实测气候要素资料,评估了不同气候模式对黄河流域历史（基准期1961～1990年）气候要素的模拟能力,在此基础上,采用较为适合黄河流域的气候模式资料,分析了不同RCP排放情景下黄河流域未来的气候变化趋势.结果表明,MPI-ESM模式能够较好地模拟黄河流域气温降水的历史变化.黄河流域未来气温将持续升高,线性升率约为0.28～0.45℃/10a,未来降水变化具有较大的不确定性,与基准期相比,未来黄河流域降水与基准期基本持平或偏少.气温降水变化的季节分配和空间分布差异明显,2、8、9月份升温幅度较大,5月份升温幅度较小;2、5、12月份降水普遍增多,6～8月份降水减少;黄河源头及宁夏内蒙河段升温幅度较大;黄河源头降水以增多或减少幅度较小为主,中游下段及下游地区降水以减少为主.

基于Java拓扑模型和RCP的GIS平台研究

基于传统地理信息系统开发周期长、拓展不灵活、应用平台单一等问题,给出使用Java拓扑模型与Eclipse富客户端平台整合开发的实例,同时研究利用Java拓扑模型提供的空间分析算法和空间对象的处理功能,简化系统的复杂程度并且规范化开发流程,并且通过Eclipse富客户端平台组织和管理各部分组件,快速构建易于拓展的产品,以及如何充分发挥两者优势进行系统开发,构建结构清晰、具备强大扩展性和稳定性的跨平台地理信息系统。

RCPs情景下珠江流域气候变化预估分析

针对珠江流域,分析了在全球气候模式(BCC_CSM1.1)驱动下,区域气候模式RegCM4进行的中国区域气候变化模拟中,珠江流域在RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下,未来2010—2099年的气候变化。结果表明,RegCM4对珠江流域气候特征具有很强的模拟能力。未来RCPS情景下珠江流域气温将持续增大。与参照时段(1980—1999年)相比,RCP4.5和RCP8.5情景下的年平均温度在2020s分别增加0.7℃和0.8℃,2050s分别增加1.0℃和1.6℃,2080s分别增加1.6℃和2.9℃。而未来年降水并未表现出显著的变化趋势,但不同情景、不同地区预估的降水呈现不同的变化趋势。RCP4.5情景下,流域降水2020s将减少4.3%,2050s和2080s将分别增加0.7%和0.1%;RCP8.5情景下,未来不同时段流域降水均呈减少趋势,2020s、2050s和2080s分别减少1.7%、2.9%和0.2%,表明降水预估具有更大的不确定性。两种排放情景下未来降水在东南沿海增加、西北部减少,变化率为±8%。此外,两种排放情景下未来珠江流域的日平均温度统计特征发生改变,揭示未来高温事件可能增加,同时,大雨级别以上的降水发生频率增加,可能导致洪涝事件增加。

RCPs情景下中国21世纪气候变化预估及不确定性分析

利用CMIP5提供的26个全球气候系统模式的集合模拟结果,预估新代表性浓度路径情景下,中国区域21世纪温度和降水的变化,并采用泰勒图和模式离差法对多模式预估结果进行不确定性分析。预估结果显示到21世纪末期(2081—210年),三种浓度路径情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下中国年均温增幅分别为1.87℃、2.88℃、5.51℃;年降水的增幅分别为0.124 mm/d、0.214 mm/d、0.323 mn/d。21世纪中国增温增湿的主要贡献区为青藏高原和东北地区。不确定性分析结果表明,大多数CMIP5模式对21世纪中国区域温度的预估有较好的一致性,而对降水预估的差异性相对较大。集合模式离差分析结果表明,中国80%以上区域的温度预估结果信号大于噪音,而降水预估的有意义信号区域不足20%,CMIP5集合模式对温度变化预测结果的可信度较高,而对降水变化的预测结果则存在很大的不确定性。

不同代表性浓度路径(RCPs)下21世纪长江中下游强降水预估

利用政府间气候变化专门委员会第5次评估报告(IPCC AR5)耦合模式相互比较计划第5阶段(CMIP5)中所包含的8个模式资料,对长江中下游强降水的气候特征在21世纪的变化进行预估,并与此前基于第3阶段(CMIP3)的7个模式的预估结果进行了对比。所用资料既包括模式对20世纪的历史模拟,也包括它们在未来高、中、低三种排放情景(即RCP8.5、RCP4.5、RCP2.6三种代表性浓度路径)下的预估试验资料。结果表明:1)不同模式的预估结果有较好的一致性。相对于20世纪最后20 a(1980—1999年),21世纪不仅强降水事件频次、强降水事件的平均强度增加,且年际变率也有所增强。就增加幅度而言,西部强度较小,东部强度较大。2)就不同排放情景相互比较而言,在低排放情景和高排放情景(RCP2.6和RCP8.5)下,降水强度和频次的增长均比在中等排放情景(RCP4.5)下大。3)与之前CMIP3的结果相比,尽管二者均预估未来降水强度和频次增长,但二者增加幅度的空间分布并不一致。在CMIP5中,表现为自西向东幅度递增的特点,而在CMIP3中则中部地区增幅最大。

RCPs气候情景下三江平原典型流域耕地动态模拟

选取三江平原典型流域挠力河流域为研究区,以1990、2002和2014年3期Landsat影像、DEM数据和社会经济统计资料等多源数据为基本信息源,结合3S技术,运用FLUS模型定量模拟代表性浓度路径情景系列(RCPs)下耕地动态变化特征。结果表明:24 a间挠力河流域的旱地面积变化幅度较小,水田面积持续增加,1990—2002年水田扩张剧烈,2002—2014年扩张速度趋于缓和;3个时点的旱地均沿东北-西南轴方向进行分布,主轴沿顺时针缓慢旋转,空间变化稳定,分布范围逐渐减小。水田沿东北-西南走向分布,1990—2002年其主轴逆时针旋转,后顺时针旋转至45.31°,整体分布较为离散,极化特征不明显;通过对比不同空间分辨率及时间尺度下模拟精度,确定最优模拟空间分辨率为200 m,最优模拟时间点为2038年;MESSAGE气候模式下,未来挠力河流域的旱地面积先减少后增加,水田继续维持扩张态势,2029年后面积将以2%速度逐年下降,其分布将更加聚集,主轴沿顺时针旋转,重心逐渐向东北方向进行偏移;AIM气候模式下,气候波动对水田的影响程度大于旱地,旱地面积持续缓慢增加,水田面积在波动中下降,空间分布的极化特征突出。

RCP情景下长江中下游地区水稻生育期内高温事件的变化特征

基于1981-2009年历史气象数据和全球气候模式HadGEM2-ES输出的未来2021-2050年RCP气候情景数据,采用日最高温度大于35℃的高温日数(HSD)、高温最长持续日数(MCD)和高温有效积温(HDD),分析过去和未来长江中下游地区水稻生育期高温事件频率、持续时间和强度的变化特征。结果表明:1981-2009年,长江中下游地区水稻生育期内温度升高,各高温指标均一致显著增加,Tmax(平均日最高气温)、HSD、MCD、HDD的气候倾向率分别为0.51℃·10a-1,3.9d·10a-1,0.6d·10a-1和8.2℃·d·10a-1,空间上表现为由北向南递增。除MCD外,Tmax、HSD和HDD均在2001-2002年发生由少到多的突变。2021-2050年两种RCP情景下,长江中下游大部分地区水稻生育期间日最高气温持续升高,高温日数增多,持续时间延长,高温强度增强。RCP2.6情景下,水稻生育期内Tmax、HSD、MCD、HDD较基准时段(1981-2009年)分别增加1.5℃、11.3d、5.6d和45.3℃·d,RCP8.5情景下分别增加1.7℃、15.4d、6.2d和61.1℃·d,且各高温事件在高值区的概率进一步加大。各指标的空间变化特征具有差异性,Tmax、HSD和MCD的增加幅度由东南向西北递增,湖南西部和江苏北部等基准期温度相对较低的地区增幅更大,而HDD的增幅以中部地区较大。湖北、安徽、湖南和江西中北部是未来高温事件频率、持续时间和强度均大幅增加的地区,防灾减灾工作严峻,需采取调整水稻播期,更替耐高温品种等措施减轻高温对水稻的危害。

RCPs情景下贵州省气候变化预估分析

使用国际耦合模式比较计划第五阶段CMIP5的模式结果,在不同RCP情景下对贵州省未来气温、降水进行了预估。通过对气温、降水的模拟值和实测值的标准化均方根误差的评估得知,模式对贵州省气温的模拟能力较强,对降水的模拟能力相对较差。预估结果表明:未来在RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6情景下贵州省气温均是明显的上升趋势,降水小幅度增加,增温(增湿)速率分别为0.5℃/10a(1.0%/10a)、0.2℃/10a(0.9%/10a)和0.1℃/10a(0.6%/10a),到了21世纪末期相对于基准期气温(降水)分别增加4.5℃(5.2%)、2.3℃(5.4%)和1.3℃(4.2%)。空间分布总体上增温幅度从西南向东北逐渐变大,而降水相对于基准期变化的区域性差异较大。总体来说,21世纪温室气体浓度越高,增温增湿速率越快。

西部公益型水利建设项目应用RCP融资模式的探析

为了解决西部地区公益型水利建设项目融资困难的问题,引入RCP(资源—补偿—项目)融资模式,分析了我国现行水利项目融资基本模式和存在问题,对RCP融资模式进行了概述,并运用SWOT分析法论证了西部公益性水利建设项目中应用RCP融资模式的可行性。这种融资模式能够吸引更多民间资本参与水利项目的建设,提高社会资金的使用效率,为解决水利建设中的融资难题提供了途径和可能。

RCP情景下河南省夏玉米产量的变化及适应措施

【目的】准确预估未来气候变化条件下河南省夏玉米产量的变化,探索保障河南省夏玉米生产可持续发展较为有效的适应措施。【方法】将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景数据,分别为基准气候条件(RCP rf,1951-2005)和未来(2006-2050)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径(RCPs)情景。利用CERES-Maize模型模拟未来气候变化对河南省夏玉米潜在产量和雨养产量的影响。以作物模型和气候情景数据为基础,分别模拟改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式3种适应措施的增产效果。【结果】未来不同气候变化情景下,河南各地区夏玉米潜在产量较基准条件降低6.1%~18.1%(RCP 4.5)和14.3%~24.6%(RCP 8.5),其中RCP 4.5情景下豫北减产最高(15.9%),RCP 8.5情景下豫东减产最高(21.1%);夏玉米雨养产量较基准条件降低5.1%~28.5%(RCP 4.5)和8.3%~28.9%(RCP 8.5),豫东减产最高,减产率分别为20.1%(RCP 4.5)和24.4%(RCP 8.5);不同气候变化情景下,夏玉米潜在和雨养产量差在0~2814 kg/hm 2(RCP rf),0~1868 kg/hm 2(RCP 4.5)和0~2132 kg/hm 2(RCP 8.5),豫北产量差最高,豫西南降水较充足产量差最低,豫北和豫西产量差较基准条件降低,豫东产量差略增加。通过改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式等措施,探讨不同适应措施的应用效果表明,种植密度每增加1万株/hm 2,夏玉米潜在产量增加3.8%~4.0%(豫北和豫东)和5.2%~5.6%(豫西和豫西南);雨养产量增加3.2%~3.7%(豫北和豫东)和5.2%~5.5%(豫西和豫西南)。播期推迟10 d,夏玉米潜在产量各区分别提高1.6%~9.5%(RCP 4.5)和2.7%~8.5%(RCP 8.5),雨养产量各区分别提高3.8%~13.2%(RCP 4.5)和5.4%~13.1%(RCP 8.5)。优化灌溉措施更适用于豫北和豫东,最高可分别增产31.4%,19.4%(RCP 4.5)和34.2%,16.9%(RCP 8.5)。【结论】未来RCP情景夏玉米潜在产量、雨养产量较基准气候条件均降低;增加种植密度、播期推迟10 d可实现增产,在播种期和拔节-抽雄期2个阶段同时灌溉,可提高水资源利用效率。

未来RCPs情景下珠江流域降水特征的模拟分析

利用全球模式（BCC_CSM1.1）驱动区域模式RegCM4,模拟分析了RCP8.5和RCP4.5排放情景下未来2010—2099年珠江流域降水基本特征、强度分布和极端降水事件的变化特征。研究表明,RegCM4区域气候模式可刻画出珠江流域极端降水的特征。RCP4.5和RCP8.5排放情景下降水变化特征一致,未来不同时段（2020s、2050s和2080s）珠江流域的年平均降水量减少,春季和冬季减少,夏季和秋季增加,而且年平均和四季的降水频率均减少,强度增加（春季除外）。降水基本特征的变化导致降水强度分布改变,春季除外,不同时段的年和四季的降水极值（降水90th和95th分位值）的年平均值均增加,增幅最大为秋季,表明未来时段极端降水强度增加。未来不同时段珠江流域的年最大日降水量的5年重现期值在柳江流域、红水河、桂江流域和珠江三角洲（珠三角）地区增加,增幅30%-45%。RCP8.5排放情景下,未来2080s时段珠三角地区的年最大日降水量5年重现期值相当于现在时段8-10年的重现值,50年值相当于现在时段100年的重现期值,表明未来这些地区的极端降水事件发生频率增加。

RCPs情景下福建省水稻生产的适应性调整模拟研究

【目的】气候变化对农业生产的影响日趋明显。分析未来气候变化所产生的影响,模拟调整作物耕作和栽培措施,为有效减轻未来气候变化带来的负效应提供参考。【方法】根据联合国政府间气候变化专门委员会第5次工作报告中未来可能的温室气体排放情况,以BCC_CSM模式模拟未来的气候变化情景,选取RCP4.5和RCP8.5两种典型浓度路径情景,与作物模型CERES-Rice耦合,筛选出了未来气候变化条件下福建省各稻区可能的最佳品种和播期,并研究分析了品种更替和播期调整后的水稻单产、稳产性以及全省水稻总产的变化。【结果】在RCP4.5和RCP8.5情景下,闽东南双季稻区早稻的模拟产量较未作适应性调整分别增加1.6%和1.9%,晚稻的模拟产量依次增加13.5%和9.8%;闽西北双季稻区早稻的模拟产量依次提高1.4%和1.0%,晚稻的模拟产量依次提高11.5%和7.9%;闽西北山地单季稻区一季稻的模拟产量分别增加14.1%和13.7%。在综合考虑两种适应性措施后,福建省各稻区总产也较当前明显提高,在RCP4.5和RCP8.5两种情景下,分别提高9.3%和10.5%。【结论】未来气候变化对福建省水稻产量有不利影响,可采取一定的适应性措施缓解负效应。

典型浓度路径(RCP)情景下未来50年鄱阳湖流域气候变化预估

基于典型浓度下BCC-CSM1-1全球模式1980～2060年逐日平均气温、最高气温、最低温度和降水四要素数据,运用双线性插值法将其降尺度到鄱阳湖流域内79个县市级气象站;利用1980～2005年逐日气象观测资料,对模式空间模拟能力和时间趋势模拟能力进行分析和评估;再开展鄱阳湖流域未来2011～2060年气温和降水预估分析。结果表明:①模式模拟能力较强,不仅空间分布而且时间趋势都模拟得较好;②2011～2060年,不同碳排放情景下均呈现升温趋势。在RCP4.5和RCP8.5情景下,升温最快的地区恰好正是流域的高温中心,未来流域高温中心可能进一步加强;③未来流域降水总体趋势不明显,年际间波动较大。RCP2.6和RCP4.5情景下平均年降水量相当,RCP8.5情景下年平均年降水量最少,但RCP8.5情景下年代际降水则呈现一个明显的上升趋势,说明在RCP8.5情景下,鄱阳湖流域可能出现一个明显的"热-湿"化倾向。

未来RCPs情景下水稻单产模拟研究——以浙江省宁波市为例

以浙江省宁波市为例,采用IPCC第5次评估报告建议使用的代表性浓度路径(RCPs)情景气象数据,通过EPIC模型模拟未来水稻单产,探讨其变化及其影响因素.结果表明:1)未来4种RCPs情景下宁波地区水稻单产呈下降趋势,每10 a下降0.176~0.383 t/hm^2;单产最大值每10 a下降0.088 8 t/hm^2,最小值每10 a下降0.368 4 t/hm^2,单产波动幅度增大;变异系数上升6~8个百分点,单产不稳定性加强,即不确定性增加,风险加大.2)RCP2.6和RCP4.5情景下水稻单产与日最高温度相关性最大,相关系数分别为-0.708,-0.580;RCP6.0和RCP8.5情景下与太阳辐射相关系数最大,相关系数分别为-0.612,-0.756,未来该地区水稻生育期内日最高温度和太阳辐射量增大是导致水稻产量下降的主要因素.

基于Eclipse RCP的雷电灾害评估系统设计及实现

在基于IEC62305的理论基础上,总结实际的雷电灾害风险评估案例后,首次利用Eclipse RCP技术开发雷电灾害风险管理系统软件。该软件加入闪电数据库模块,建立全国的闪电数据库,实现闪电数据的自动入库、闪电数据的查询。利用JFreeChart技术实现闪电频数的年与日分布图、端须图的自动绘制。另外,结合ArcGIS的二次开发实现闪电强度与密度等值线的自动绘制。软件中的参数管理模块使得软件更加具有实用性,评估人员可以根据需要管理参数。实践表明,该软件具有很好的实用性。

基于气候变化情景的汉江流域景观生态风险变化模拟

景观生态风险评估是识别生态系统脆弱地区并进行重点治理的必要手段。现有方法多采用土地利用变化数据进行生态风险分析,在多因素综合评估方面尚有欠缺,尤其是难以将气候变化和社会经济发展相结合预测气候变化情景下景观生态风险演变。针对此问题,耦合传统景观生态风险评估模型与深度学习模型,构建多因素影响下生态景观风险的预测模型,并模拟汉江流域景观生态风险变化。结果表明:(1)起点期(2000—2015年)情景下,汉江流域较高生态风险等级主要连片集中在丹江口下游地区;(2)SSP370和SSP585情景下均主要以较高生态风险等级为主,比较连片集中分布在丹江口以下区域;(3)SSP370和SSP585情景下汉江流域内高生态风险等级面积在2042年显著增加,其中SSP370情景下的高生态风险等级的面积平均每10 a增加14.58%。研究提出的多因素景观生态风险预测方法可为气候变化条件下流域的生态风险评估和相关生态补偿政策的制定提供借鉴。

RCP与G蛋白偶联在静压力促血管平滑肌细胞增殖中的作用

目的探讨受体组分蛋白(RCP)在静压力促血管平滑肌细胞(VSMC)增殖信号跨膜转导中的作用。方法以鼠源性A10血管平滑肌细胞(A10VSMC)作为研究对象,用静压力处理细胞,噻唑蓝比色法(MTT)检测细胞的活性;Western blot检测增殖细胞核抗原(PCNA)、RCP和G蛋白的表达;RT-PCR检测RCP mRNA表达水平;免疫共沉淀检测G蛋白和RCP间相互作用。结果静压力呈压力和时间依赖性地增加A10VSMC活性、PCNA蛋白表达和RCP表达,并在120 mm Hg静压力和6 h达到最大。静压力在增加细胞pAkt表达水平(P<0.05)的同时,减少RCP与Gαs的相互作用,增加RCP与Gβ的作用,但对Gγ不明确。结论静压力可使VSMC增殖和RCP表达增加,其作用可能涉及到细胞G蛋白信号转导机制。