1991—2015年三江源河曲高寒草甸干湿状况及牧草产量变化的气候归因研究

以三江源东部河曲高寒草甸为研究对象,通过分析1991—2015年气温、降水、潜在蒸散、湿润指数和牧草产量变化特征,探讨了地区干湿状况对牧草产量的影响。研究表明:1991—2015年河曲高寒草甸潜在蒸散以3.5 mm·a^(-1)的速率增加(P<0.01),在年降水量按2.3 mm·a^(-1)呈非显著性(P>0.05)增加的趋势下,地区干湿状况基本保持平稳(多年均值为0.52),隶属于半湿润气候区。25年来牧草干重产量平均为303.7 g·m^(-2),并以3.0 g·m^(-2)·a^(-1)的速率下降。分析牧草产量与影响干湿状况的气候因素之间的相关性发现,气温对牧草产量影响不明显(P>0.05),降水量表现为正相关关系(P>0.10),说明该区域降水是牧草产量提高与否的主导因素;牧草产量与潜在蒸散表现为负相关关系(P>0.10),与湿润指数表现为正相关关系(P>0.10);在生长季时期,牧草产量与降水量、潜在蒸散和湿润指数的相关性关系达到了显著水平(P<0.10),说明牧草产量在生长季对地区环境条件湿润与否较为敏感。

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。

中国极端天气气候研究——“地球系统与全球变化”重点专项项目简介及最新进展

全球变暖背景下,极端天气气候事件频发,并表现出群发性、持续性、复合性等特点,不可预测性增加;持续性强降水、极端低温、复合型极端高温干旱、群发性热浪和台风等极端天气气候事件对我国经济社会和可持续发展影响巨大。然而,上述极端天气气候事件的新特征、关键过程和机理尚不完全清楚,重大极端事件的预报预测水平亟待提升。文章首先简要介绍“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”的基本情况。项目拟在分析全球变化背景下对我国造成重大影响的极端天气气候事件新特征的基础上,深入研究多尺度海-陆-气耦合过程影响极端天气气候事件的机理,挖掘极端天气气候事件次季节-季节预测的前兆信号;发展动力与物理统计相结合的极端事件预测新方法,研制针对中国极端事件的新一代高分辨率数值预报与检测归因系统。文章重点总结了自2022年12月项目立项至今取得的最新研究成果和进展。

2023年中国气候异常特征及主要天气气候事件

2023年,我国气候主要表现为暖干的特征,全国平均气温10.71℃,较1991—2020年气候平均偏高0.82℃,为1951年以来最暖;全国平均降水量615.0 mm,较常年偏少3.9%,为2012年以来第二少。四季气温均较常年同期偏高,其中夏、秋季分别为历史同期次高和最高;除秋季降水偏多外,其余三季降水均偏少。汛期(5—9月),全国平均降水量较常年同期偏少4.3%,为2012年以来第二少,我国中东部降水总体呈“中间多南北少”的分布。2023年,我国区域性气象干旱多发,西南地区遭遇冬春连旱;春季北方沙尘天气过程偏多;夏季前期,华北和黄淮遭受1961年以来最强高温过程;7月底至8月初,受台风杜苏芮影响,京津冀地区发生历史罕见极端强降水过程,华北地区出现“旱涝急转”;华西秋雨开始早、结束晚、雨量多;1月中旬发生年内最强寒潮过程;秋末冬初冷空气频繁入侵,12月华北和黄淮等地降雪日数偏多、积雪偏深。

关于“气候智慧林业”研究的思考

气候智慧林业于2020年之后兴起,是集智慧林业、气候林业和生态林业于一体的协同发展新组合。气候智慧林业是利用智能化和数字驱动的新一代信息与人工智能(AI)技术,通过改变传统的林业科学科研与管理范式,更好地理解森林生态系统与气候变化相互影响的机制;在此基础上,提出基于自然的气候解决方案,实现森林生态系统功能的高效、稳定、可持续目标,最终达到人与自然和谐发展。与传统林业和生态林业相似,气候智慧林业也需要强大的科学研究基础。气候智慧林业研究需要回答的核心科学问题是森林生态系统与气候变化相互影响的机制,其研究方向包括:1)森林生态系统碳汇的监测、计量与核算,以及碳汇对减缓气候变化的时间效应;2)森林生态系统韧性(抵抗力、恢复力、适应力)的形成及其对气候变化和自然干扰的响应机制;3)森林生态系统碳汇的形成、维持与提升机制,包括管理措施和木材生产利用对碳汇的影响、碳汇与其他功能之间的平衡;4)人工智能和多源遥感驱动的森林智能数据采集系统;5)基于信息化+AI和专家决策的气候智慧林业管理系统。加强上述研究,有利于增强森林生态系统韧性,以更好适应气候变化或减缓气候变化的负面影响,提升森林缓解气候变化的能力,为增强森林的多种生态功能与林产品供给能力提供科技支撑。

气候变化与碳中和

工业化以来化石燃料的广泛使用使大气中的二氧化碳浓度急剧升高,造成全球气候变暖、极端天气气候事件频发。为有效应对和减缓气候变化,国际社会通过《巴黎协定》设定了2℃和1.5℃温控目标,由此提出了碳中和的概念。文章介绍了全球变暖的基本事实、人类碳排放对工业化以来全球变暖的作用,归纳了关于未来气候变化的主要结果,阐释了1.5/2℃温升阈值与碳中和的关系,概述了国际社会为有效应对全球变暖而在减少碳排放方面的努力。

气候变化和人类活动对中国生态敏感性的影响分析与改善路径——基于响应曲面法

生态敏感性是指生态系统对外界干扰的反应程度。随着气候变化和人类活动日益加剧,二者分别以单独和交互作用的方式影响生态敏感性,进而暴露出整体或区域性的人口、资源与环境问题。因此,厘清气候变化和人类活动对生态敏感性的影响程度,并分级进行改善,有利于提升地区生态环境的韧性和可持续发展水平。该研究以中国31个省份为研究对象,基于2001—2020年的气象、遥感和统计数据,构建气候变化、人类活动和生态敏感性指标体系,运用主成分分析提取气候变化和人类活动的影响因子,利用响应曲面法(response surface methodology,RSM)分析各地区气候变化和人类活动单因子及交互作用对生态敏感性的影响,并以包含生态和气候敏感性的复合敏感值为依据,划分优化区、管控区和治理区,探究了敏感值较高的治理区的改善路径。结果表明:(1)中国生态敏感值在时间上呈波动下降态势,2001—2020年总体下降了2.2%;空间上呈现出“西高东低、北高南低”的空间布局,与2001年相比,2020年重度敏感及以上的省份数量减少了7.1%。(2)经济发展、气候变化、人口规模对不同省份生态敏感性的影响存在差异,受单因子影响的省份占比分别为77.4%、67.7%和54.8%;因子交互作用中,负交互效应占比为69.6%,说明大部分因子对另一因子影响生态敏感性的效应产生反向作用。(3)为减少气候变化对生态敏感性的负面影响,针对治理区内自然条件和发展速度不同的区域,需要有针对性地协调经济发展或人口增长,以确保在生态承载范围内推动经济社会可持续发展。

极端气候对区域金融风险的影响

通过采用中国省份面板数据构建空间计量模型,分析了极端气候灾害对区域金融风险的影响机制。结果表明:第一,极端气候能够提升区域金融风险水平,且这种影响具有空间溢出效应;第二,极端气候对不同区域金融风险的影响具有异质性,中西部地区金融市场受极端气候事件的冲击更大;第三,极端气候主要通过居民部门、企业部门两种渠道提升区域金融风险水平,其中中西部地区居民部门中介效应最明显。

1991~2020年中国地面气候值数据集研制

基于国家气象信息中心归档的中国地面观测数据,研制了1991~2020年中国地面气候值数据集。数据集研制期间,对1991年以来的地面台站观测数据集元数据进行了系统的质量检查和核实订正。在基于站址迁移信息对所有要素进行了分段处理基础上,基于非均一性检验结果完成了气温序列的分段处理。依据人工、自动观测调整信息完成了能见度观测数据的分段处理,提供了一套与当前能见度观测方式一致、代表性更好的气候背景场。采用傅里叶级数理论对气温、降水累年日值序列进行了谐波处理,在体现气象变量季节性转换的同时,避免了日与日之间的异常突变特征,具有更好的气候代表性。最终建立的1991~2020年中国地面气候值数据集提供了中国2438个站点的气温、降水、气压、风向风速、相对湿度、水汽压、云、天气现象、能见度、蒸发、积雪、地温、冻土、日照共14个要素的气候背景信息,为天气气候业务提供了数据支撑。

世界气候归因组织:气候变化将加剧非洲极端气候灾害

世界气候归因(World Weather Attribution)组织发布的一项研究表明,气候变化加剧了非洲东南沿海热带风暴期间极端降水事件的强度和频率。2022年初,马达加斯加、马拉维和莫桑比克的5场风暴引起的极端降水和洪水已使100多万人受灾,230人死亡。世界气候归因组织来自马达加斯加、莫桑比克、南非、法国、荷兰、新西兰、英国和美国等国研究机构的22名科学家。

气候变化和人类活动对云南省植被净初级生产力的影响

深入理解气候变化和人类活动对植被变化的驱动机制对于生态保护和可持续发展有重要的科学意义。本研究基于MOD17A3/NPP产品数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall显著性分析、Hurst指数和二阶偏相关分析,探讨云南省2001-2021年植被NPP的时空分布特征和未来持续性以及植被NPP与气候条件的关系。采用偏导趋势残差法分离和量化气候变化和人类活动对植被NPP的影响。结果发现,空间上,2001-2021年云南植被NPP年均值南高北低。不同植被类型NPP值(单位:gC∙m^(-2))从大到小依次为:林地(1106.7 gC∙m^(-2))、灌木(964.4 gC∙m^(-2))、农田(946.6 gC∙m^(-2))和草地(878.8 gC∙m^(-2))。植被NPP随海拔上升先增后降。(2)在研究时段内,植被NPP年均值为1020.8±30.7 gC∙m^(-2),最小值和最大值分别出现在2010年(950.0)和2019年(1062.1)。植被NPP呈显著增加趋势,增加率为2.1 gC∙m^(-2)∙a^(-1)(p<0.05),增加和显著增加的面积分别占研究区总面积70.0%和26.3%。不同植被类型NPP的增加率(单位:gC∙m^(-2)∙a^(-1))从大到小依次为:草地(4.1 gC∙m^(-2)∙a^(-1))、农田(3.5 gC∙m^(-2)∙a^(-1))、灌木(2.8 gC∙m^(-2)∙a^(-1))和林地(1.3 gC∙m^(-2)∙a^(-1))。Hurst指数均值为0.60,植被NPP未来变化趋势持续增加和由减少转为增加的面积占总面积的55.5%和9.3%,表明大部分地区植被NPP未来仍将持续增加。(3)2001-2021年云南省平均气温显著增加,降水和太阳辐射波动减少。大部分地区植被NPP与气温、降水和太阳辐射正相关,气温对植被NPP的影响大于降水和太阳辐射。(4)气候变化和人类活动对云南植被NPP变化的相对贡献率分别为27.1%和72.9%,正贡献的面积分别占研究区总面积的59.4%和64.6%,相对贡献率>60%的面积占比分别为12.7%和73.4%。大部分地区人类活动对植被NPP的影响大于气候变化。云南植被改善主要受气候变化和人类活动的共同作用的影响,植被退化则主要受人类活动主导和两者共同作用的影响,生态保护、恢复工程对云南植被改善有着显著的促进作用。

气候行动最前线的高标准农田生产气象保障

以变暖为主要特征的全球气候变化已经严重威胁到全球粮食安全,高标准农田建设作为农业适应气候变化的重要措施已经在中国推广实施。为助力气候变暖影响下的高标准农田生产,文章梳理了国际土地整理与我国高标准农田建设历程,并从高标准农田适宜性评价、土地要素配置的粮食效应、高标准农田监督管理和高标准农田建设效益评价四个方面综述了高标准农田的最新研究进展,指出目前缺乏高标准农田生产气象保障相关研究。在此基础上,针对高标准农田旱涝保收、抗灾能力强和生态良好“三位一体”的要求,提出气象助力高标准农田生产应加强三个方面研究:农田生态系统气候水资源相互作用与农田节水灌溉;主要粮食作物气象灾变精准监测模拟与快速解析归因;农田生态气象风险敏感因子检测及其气象监测评价,以实现气象为农服务提质增效,助力高标准农田高产增效。

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。

近62 a三峡地区区域性暴雨过程气候特征及长期变化规律

【目的】充分认识三峡地区区域暴雨过程的气候特征及长期变化规律对于科学防汛以及合理利用水资源具有重要意义。【方法】基于三峡地区33个国家级气象观测站1961—2022年逐日降水量资料和目前重庆市气候中心业务采用的区域性暴雨过程监测指标,对三峡地区区域性暴雨过程进行客观识别,并利用多种数理统计方法分析区域性暴雨过程的气候特征和长期变化规律。【结果】结果表明:(1)三峡地区近三分之二的暴雨以区域性过程形式出现,平均每年区域性暴雨过程有8.4次,主要出现在5—9月,尤以6—7月为集中发生时段。区域性暴雨过程首次开始日期多年平均为5月8日,末次结束日期为9月17日。平均每次过程的暴雨覆盖范围为8.6站,持续时间1.3 d,平均暴雨强度为74.7 mm/d。(2)三峡地区区域性暴雨过程年频次存在2~3 a和8 a左右的变化周期,年平均区域性暴雨过程覆盖范围存在4~6 a和8~11 a周期变化。(3)近62 a三峡地区区域性暴雨过程的首次开始日期显著提前,末次结束日期无明显变化,发生期显著变长;发生频次没有明显变化趋势、平均持续时间、平均覆盖范围、平均综合强度也均没有明显变化趋势,但平均暴雨强度呈增强趋势。(4)近62 a,三峡地区区域性暴雨过程的各项指标均未发生突变现象。【结论】研究成果为三峡地区防汛减灾、水资源管理以及回应三峡工程对局地气候影响的社会关切等提供科学支撑。

联合国全民早期预警目标下中国气候风险管理前景分析

全球气候变暖对自然生态系统和人类社会产生了广泛而深远的影响,特别是加剧了气候变化风险,未来这种风险将更加复杂且难以管理。早期预警是减轻灾害风险和适应气候变化的重要手段。文章系统回顾了国内外早期预警发展及早期预警技术的全球演变历程,归纳总结了国际早期预警从概念提出到多灾种早期预警系统发展的4个阶段,剖析了气候变化背景下联合国全民早期预警倡议的3方面内涵。结合我国早期预警服务的现状和发展模式,以及新形势下面临的气候风险、预警需求和技术差距,提出了在联合国全民早期预警目标下,我国在气候风险管理方面的3个优先方向。一是加强对复合型极端天气气候事件发生发展机理和预报预警的科学研究,以及人类社会经济系统中潜在临界要素的研究,评估极端事件和临界要素引爆后的潜在级联影响和规模,提高灾害风险认知能力,拓深、拓广已有多灾种早期预警系统,提升防范新型气候灾害风险能力;二是识别气候变化对行业、领域和区域绿色低碳转型可能造成的产业风险,加快构建面向气候和气候变化尺度的国家级气候安全早期预警平台,提升全社会应对气候风险的能力;三是开展多灾种早期预警国际合作,帮助尚无早期预警系统或早期预警系统效力不足的国家建立和完善早期预警系统,重点是厘清区域和国家存在的主要气候灾害风险和等级,以及适应气候变化的紧迫需求,提供多品类气象防灾减灾公共产品,提高国际影响力。

气候风险与系统性风险传染——来自中国上市金融机构的经验证据

本文基于2011—2021年中国51家上市金融机构的微观数据,构建了金融机构间系统性风险传染网络,并从微观层面实证研究了气候风险对金融机构间系统性风险传染的影响及传导路径。研究发现,气候风险事件下金融机构间的网络关联度更紧密,彼此间的系统性风险传染水平显著提升。气候风险主要通过加大投资者恐慌情绪提升金融机构间的系统性风险传染水平。相较于大型金融机构,气候风险冲击下中小型金融机构的系统性风险输出与风险输入水平更高;经济政策不确定性的提高会进一步加剧气候风险对金融机构的负面冲击;《巴黎协定》的提出会缓解气候物理风险对金融机构间系统性风险传染的负面影响,但在一定程度上会加剧气候转型风险对金融机构间系统性风险传染的负面影响。本文为防范气候相关金融风险与维护金融体系的稳定提供了政策启示和决策参考。

人类命运共同体视域下的全球气候治理和中国贡献

世界海洋温度飙升和厄尔尼诺现象频发,南极气候加速变暖导致海冰面积创历史新低,2023年成为有气象记录以来最热的一年。气候变化给人类造成难以估量的影响,干旱、洪水、风暴等极端天气严重影响人类生产生活,此起彼伏的气候灾害不断敲响气候危机的警钟。随着人类与生态系统依存度加深、大国地缘政治博弈加剧,气候问题政治化升级,全球气候治理的难度加大、窗口期缩短。面对全球气候治理新挑战,中国坚持以构建人与自然生命共同体理念为指导,引领全球气候治理实践,破解气候治理困局。

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。

近62 a华南“龙舟水”气候特征及变化

每年端午节前后龙舟竞渡之时,是华南前汛期降水最多、最为集中的时段,容易引发严重洪涝灾害,并对早稻生产造成严重影响,称之为“龙舟水”。对华南“龙舟水”期间暴雨过程的频次和强度进行研究是当前防灾减灾的迫切需求。利用1961—2022年华南192个国家气象观测站逐日降水资料,采用EOF、线性趋势、M-K突变等方法,分析了华南“龙舟水”期间降水量的时空特征及变化;构建了一个表征华南“龙舟水”暴雨过程的综合强度指数,由此分析华南近62 a“龙舟水”期间暴雨过程频次、强度以及“龙舟水”强度年景指数的特征和变化。结果表明,华南“龙舟水”一致性变化是其最主要的特点。1961—2022年“龙舟水”期间,华南共出现229次暴雨过程,平均每年3.7次。近62 a来华南区域平均“龙舟水”降水量和暴雨过程频次变化趋势不显著,但“龙舟水”强度年景指数以1.2·(10 a)^(-1)的速率显著上升。评估得到近62 a华南“龙舟水”最强暴雨过程出现在2022年6月4—21日,华南“龙舟水”强年有4 a,分别出现在2022年、2020年、2008年和2006年。

全球气候治理机制复杂化及中国应对

为应对日益严峻的气候变化问题,国际社会构建了众多气候治理机制。随着气候治理机制密度的提升,机制间交叉重叠现象凸显、冲突与合作共存,呈现复杂化发展态势。从参与主体来看,全球气候治理机制复杂化表现为参与主体的多元化;从治理目标来看,全球气候治理机制复杂化表现为阶段性目标与总治理目标之间的博弈;从机制间的互动关系来看,全球气候治理机制复杂化表现为冲突与合作交织。全球气候治理机制复杂化不仅与治理框架、治理能力有关,也与主权国家气候治理话语权转移相关,更与国际秩序持续演化下气候治理国际领导力缺失有关。面对全球气候治理机制复杂化的严峻挑战,中国应积极发挥引领者作用,提升治理安排的系统性,促进机制间的协同互动,推动全球气候治理走向善治。