CMIP6气候变化情景下青海三江源区雪灵芝潜在适宜分布预测

青海省三江源区是我国重要的生态安全屏障,气候变化严重影响区域植被的生长与分布。雪灵芝(Arenaria kansuensis)作为三江源区典型高山植物,其分布动态变化对高山生态系统稳定具有重要指示意义。基于物种分布数据和WorldClim气候环境因子,采用刀切法与相关分析确定影响雪灵芝分布的主导环境因子并构建MaxEnt模型,结合第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)中的4种共享社会经济路径(SSPs)预测未来中期(2041-2060年)和远期(2061-2080年)雪灵芝潜在适宜分布区域,探求雪灵芝气候变化响应的空间格局。结果表明:1)当前气候条件下,中部地区更适合雪灵芝生存。在未来中、远期区域竞争路径(SSP370)气候情景下适宜区面积扩张,而其他情景下适宜区面积均下降,适宜区质心整体向东南迁移。2)大部分地区在中间路径(SSP245)气候情景下不适宜生存,尤其是西部治多县、格尔木市南部(唐古拉山乡)、曲麻莱县及东部的兴海县和共和县。3)影响其空间分布的主要气候因子为年降水量和最冷季降水量。最适宜生长的地区条件是年降水量500~750 mm和最冷季降水>15 mm。研究结果为预测未来气候变化情景下高寒地区指示植物物种的空间分布及其生态系统变化提供了方法参考,也为青海省濒危植物物种保护政策提供了理论依据。

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。

未来气候情景下青藏高原草地净初级生产力时空演变特征

[目的]揭示SSP126和SSP585两种气候情景下,不同气候因素(气温和降水)对青藏高原草地净初级生产力的影响,阐明青藏高原地区影响草地净初级生产力时空分布特征的主控气候因素,为未来青藏高原地区植被生态系统的综合治理提供理论依据。[方法]基于青藏高原48个气象站点基准期(1971—2020年)的日值气象数据、土壤类型数据以及模型所需要的站点管理数据,利用DAILY CENTURY(DAYCENT)模型,结合文献中对应站点的NPP实测值和MOD17A3遥感数据,对模型参数进行了校准,利用均方根误差、可决系数、效率系数等统计指标对模型模拟结果进行了评价。其次单向嵌套BCC-CSM1.1气候模式,对未来气候SSP126和SSP585情景下的青藏高原草地净初级生产力进行预测,并对预测结果进行了时空统计分析。[结果](1)在SSP126和SSP585情景下青藏高原草地NPP均呈现出由东南向西北递减的分布特征,且NPP值较高的区域主要位于青藏高原的东南部,NPP值较低的区域则位于青藏高原以西的区域;(2)在SSP126情景下,青藏高原草地净初级生产力总体呈现出下降趋势,波动范围最大的是长远期(2081—2100年),减小幅度为12.1%;在SSP585情景下,NPP总体呈现出平稳的上升趋势,其中近期(2021—2040年)的增长速率最高为12%;(3)与基准期(1971—2021年)相比,在SSP126和SSP585情景下,青藏高原85%以上的草地NPP呈现下降趋势,其中SSP126和SSP585与基准期(1971—2020)相比NPP值分别相对减少28%,23%。[结论]两种不同气候情景下,温度与NPP的相关性均高于降水。低温少雨是造成青藏高原西北地区草地NPP减少的主要原因。

气候和土地利用变化情景下闽江流域水沙变化模拟

[目的]模拟未来土地利用和气候影响下的流域水沙变化有利于制定适合的流域管理计划。[方法]基于土地利用和气象数据,结合CMIP6气候模式数据、PLUS模型和SWAT模型,定量模拟2030年土地利用及不同气候情景下径流和泥沙的时空变化。[结果](1)SWAT模型在闽江流域月尺度模拟精度较好,其中径流模拟的R 2范围为0.80~0.95,NSE范围为0.75~0.91;泥沙模拟的R 2范围为0.75~0.98,NSE范围为0.64~0.94。(2)利用2020年土地利用数据对PLUS模型进行精度评估的Kappa系数为0.77,模拟2030年闽江流域建设用地和耕地将分别增加325.64,1157.51 km^(2)。(3)SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2025-2035年平均降水量分别增加0.15%和2.18%,年平均气温分别增加0.23,0.62℃。(4)低碳情景和高碳情景下,仅土地利用变化导致年平均径流量相较于基准期分别增加0.08%和0.07%,年平均输沙量分别增加0.24%和减少0.05%;仅气候变化导致年平均径流量相较基准期分别减少4.76%和4.11%,年平均输沙量分别增加18.12%和0.13%;土地利用和气候综合影响导致年平均径流量相较于基准期分别减少4.57%和3.93%,年平均输沙量分别增加18.28%和0.33%。(5)未来气候和土地利用综合变化情景下,地表径流和产沙量较高且增幅较大的区域集中在以南平邵武市为中心的流域西北部和以三明将乐县为中心的流域西南部。[结论]研究结果为未来闽江流域的合理开发建设提供一定参考依据。

未来气候情景下生态系统服务价值空间异质性分析——以柯柯牙为例

基于CMIP6未来情景下的气候变化通过耦合FLUS模型,运用InVEST模型、CASA模型分析研究区的水源涵养、固碳释氧、土壤保持价值时空变化趋势,并利用R语言、GeoDa模型对研究区生态系统服务价值进行空间异质性分析。结果表明:在SSP245、SSP585情景下单位面积水源涵养价值分别为17.34万元/km^(2)、14.28万元/km^(2);单位面积固碳释氧价值分别为107.13万元/km^(2)、101.75万元/km^(2);单位面积土壤保持价值分别为40.18万元/km^(2)、44.61万元/km^(2)。本研究结论:在未来情景下,生态系统服务价值总体呈增加趋势,SSP245情景下生态系统服务价值增加幅度更大;全局Moran s I指数整体呈波动增加趋势,其中土壤保持、水源涵养功能在空间上具有较高聚集性,固碳释氧功能聚集性相对较差,研究区北部生态系统服务价值聚集性更高;研究区内生态系统服务价值均呈协同关系,未来情景下整体协同值呈增加趋势。厘清生态子系统之间的依赖关系,形成更完善的代谢循环,对于生态系统的稳定性以及可持续发展具有重要意义。

气候风险情景分析与压力测试概述:基础概念与监管框架

未雨绸缪地防范气候相关金融风险的前提是能够准确识别与评估气候风险,气候风险情景分析和压力测试则恰如其分地成为有效工具之一。经过主要国际组织和部分前瞻性金融监管机构的积极实践,气候风险情景分析与压力测试正逐渐被纳入宏微观审慎监管评估工具箱之中。宏观上,监管机构定期召集金融机构开展系统性气候风险压力测试,并积极引导金融机构建立气候风险管理框架;微观上,监管机构鼓励金融机构适时地自行测试,可率先从定性的描述性情景分析开始,逐步过渡至定量的压力测试。我国将气候相关风险纳入宏观审慎监管框架的趋势日渐明朗,监管机构也积极推动气候风险情景分析和压力测试的开展,未来定期组织测试的概率很大。另外,虽然已有形式为统一化测试框架,但未来要求金融机构自行开展测试也不无可能。

气候变化情景下北江流域骤发干旱特征变化预测

以北江流域为研究对象,利用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型与CMIP5全球气候模式耦合构建了流域水循环模型,基于模型输出的蒸发和潜在蒸发数据,构建基于SESR指数的骤发干旱(简称骤旱)识别方法,评估2021—2050年三种排放情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)骤旱特征(频次、历时、强度)相对于基准期(1971—2000)的变化及不确定性。结果表明,在RCP情景下:(1)流域呈持续增暖趋势,且排放情景越高升温幅度越大,降水、蒸发和潜在蒸发呈总体呈减小趋势,但潜在蒸发减小幅度小于蒸发;(2)骤旱频次在流域西部(东部)减少(增加),且增幅随排放情景上升而增大(<80%),流域东北部和南部预计会遭遇强度更高、历时更长的骤旱过程;(3)不同骤旱特征预测的不确定性差异较大,且均呈现出较强的空间异质性。

气候风险压力测试之情景设计概述

气候风险情景设计是气候风险压力测试的首要工作,其合理性决定了压力测试结果的可参考性。气候风险情景的设定需要考虑覆盖范围、时间跨度、情景的创设方式与构成、变量的选择与设定等要素。通过对比国内监管机构、商业银行的实践情况,笔者认为我国监管机构可逐步拓宽测试对象,将中小银行以及保险、证券等非银金融机构纳入测评,同时进一步纳入更广泛的行业以及多类别主体,以更全面地分析气候相关金融风险;虽然当前采用公开气候情景框架已成为主流,但因公开情景具有“普适性”的特点,如何将其本土化也是需要考虑的问题;我国目前气候压力测试实践聚焦于碳排放成本升高因素,日后可借鉴国外先进经验,利用多维度的变量刻画不同类型的转型风险,强化气候情景设计的合理性。

SRES A2情景下中国气候未来变化的多模式集合预测结果

采用政府间气候变化委员会资料中心的模式预测结果 ,本文分析了SRESA2温室气体和气溶胶排放情景下中国大陆 2 1世纪前 30年的 10年际气候变化趋势 .研究揭示 :大陆冬季和夏季表面温度、表面最高温度和最低温度分别升高 0 .3～ 2 .3℃、0 .1～ 2 .0℃、0 .5～ 2 .7℃ ,增幅大体上呈现东西向带状分布 ,由南至北升温逐渐加强 ,且增幅随时间加大 .此外 ,上述三气候要素冬季升温幅度要大于同期夏季、表面最低温度升幅要强于同期表面最高温度 ,冬季和夏季表面温度的季节内变化范围减小 .冬季东亚地区海平面气压异常幅度在 - 1.0hPa至 0 .4hPa之间变化 ,呈东西向带状分布 ,表现为南正北负、随时间推进异常幅度有所加大 ,正负交界面向南扩展 ;同时 ,东北、华北和西部海平面气压负异常较大 .夏季海平面气压异常空间分布与冬季相似 .2 0 0 1～ 2 0 30年 ,青藏高原大部、大陆东南部和河套大部分地区降水量增加 0 .1～ 0 .8mm/d .

中国21世纪气候变化情景的统计分析

利用区域气候模式系统PRECIS,分析SRESA2、B2情景下21世纪的三个时段中国地面气温和降水的变化,并对B2情景下中国区域地面气温和降水可能的变化趋势进行统计分析。结果表明,未来极端高温和降水事件将会增加,而极端低温事件将会减少。对全国七大区平均地面气温和降水变化的分析显示:未来东北、华北和西北地区夏季增温大而降水增加少,暖干化趋势较明显;华中、华东和华南地区的夏季降水增加明显而冬季增加较少,尤其是华南冬季的降水明显地减少,这表明这些地区夏季的洪涝和冬季的干旱都会加重。

未来不同气候变化情景下我国玉米产量的初步预测

玉米是我国重要的粮食和饲料作物,研究气候变化对我国玉米产量的影响有重要意义。采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟了基准气候(BS,1961—1990年)和A2、B2两种温室气体排放方案下2011—2100年我国雨养和灌溉玉米产量,初步预测了未来不同气候情景下玉米产量的变化状况。结果表明,如果保持现有的玉米生产状况,气候变化将导致我国玉米主产区的玉米单产普遍降低,总产下降,给玉米生产带来一定经济损失。A2气候变化情景对我国玉米产量的负面影响要大于B2情景。CO2肥效作用可以在一定程度上缓解这种负面影响,其缓解作用对雨养玉米更明显。未来全国玉米主产区的雨养和灌溉玉米的稳产风险及低产出现的概率将会增大,总产的年际波动更剧烈。由于目前研究结果是未考虑农业生产的适应措施而得出的,可能会高估气候变化的负面影响。

气候变化情景下我国水稻产量变化模拟

利用中国随机天气模型将 IPCC最新推荐的气候模式 Had CM2 和 ECHAM4 与作物模式CERES- RICE3.5相连接 ,模拟了未来 4种气候情景下我国主要水稻产区产量的变化趋势。结果表明 :(1)未来气候情景下 ,水稻产量大多表现为不同程度的减产趋势 ,其中早稻减产幅度最大 ;地区上以东北地区减产幅度最大。 (2 )若不采取温室气体减排措施 ,2 0 56年我国水稻产量较 2 0 30年减产程度更加明显 ;即使采取温室气体减排措施 ,水稻产量下降的趋势也没有大的改变。 (3)高海拔地区在未来气候情景下表现出一定的增产趋势。

PRECIS模式对宁夏气候变化情景的模拟分析

使用英国Hadley气候中心区域气候模式PRECIS,分析了B2温室气体排放情景下,相对于气候基准时段1961～1990年宁夏2071～2100年(2080s)地面气温、降水量等的变化。结果表明:PRECIS模式能够很好地模拟宁夏气温的分布特征,对夏季最高气温的模拟效果好于冬季最低气温;较好地模拟出了宁夏降水南多北少的空间差异特征,且对夏季降水的模拟能力明显强于年均降水和冬季降水。相对于气候基准时段,在B2情景下,2080s宁夏年平均、冬季和夏季平均气温均明显上升,宁夏北部和南部的部分地区气温上升幅度最大,夏季平均气温和最高气温上升幅度大于冬季平均气温和最低气温;未来宁夏年、冬季和夏季平均降水较基准时段均有所增加,但降水随年代际却呈减少趋势,由于气温和降水的气候变率加大,2080s宁夏出现高温、干旱、洪涝等异常天气事件的可能性增大。

新疆气候与环境的过去、现在及未来情景

在分析近年来新疆地质时期与历史时期气候与环境研究方面大量的文献资料与成果，并对现代器测时期的气候变化问题进行讨论的基础上，利用综合分析法构画了新疆下世纪上半叶气候与环境的可能情景，认为新疆气候与环境初建于的晚白垩世，主要形成于第三纪，至今总的干旱情势并未改变。但在漫长的地质时期中也存在过由于气候波动而出现冷暖与干湿的变化。预计下世纪上半叶新疆干旱的总格局不会改变，但比目前会略显湿润，气温将略有增加，此后会向百年尺度冷的方向发展。

气候变化情景下宁夏马铃薯单产变化模拟

将DSSAT-SUBSTOR马铃薯模拟模型与PRECIS区域气候模式相嵌套,在25km×25km网格尺度上,模拟未来气候情景下宁夏马铃薯产量变化,分析影响未来马铃薯产量变化的主要原因。结果表明:在目前的品种、种植方式、田间管理不变的情况下,两种温室气体排放方案下,从2020s到2080s宁夏马铃薯单产均降低8.7%～41.3%,A2情景下马铃薯减产幅度大于B2情景,中部干旱带减产幅度大于南部山区。造成马铃薯减产的主要原因是,(1)未来宁夏马铃薯主产区马铃薯生育期内降水量减少,而马铃薯需水量显著增加,马铃薯缺水量加大;(2)马铃薯块茎膨大期气温显著升高,不利于块茎养分积累。

未来气候变化情景下江苏水稻高温热害模拟研究Ⅰ:评估孕穗-抽穗期高温热害对水稻产量的影响

将江苏省气候、土壤、水稻产量、田间试验等相关资料作为CERES-Rice模型的输入文件,通过校准和验证获得江苏水稻品种徐稻2号的遗传参数,利用WCRP耦合模式CMIP3的多模式数据下的A2和A1B两种方案,并结合CERES-Rice模型,模拟分析A2和A1B两种情景下2020s(2011-2040)时段不同高温强度及其持续时间的热害对水稻产量的影响。结果表明,CERES-Rice模型在江苏地区具有较好的模拟能力;A2和A1B两种情景下高温热害会使江苏省水稻产量下降,最高减产率为17%。高温强度一定时,高温持续日数越长,水稻减产率越大。高温持续日数一定时,温度越高对水稻造成的危害越重。可见,未来气候情景下孕穗-抽穗期高温热害将使江苏省水稻减产,研究结果可为合理制定江苏水稻生产防灾减灾措施提供理论支撑。

未来不同排放情景下气候变化预估研究进展

概述未来不同排放情景下气候变化预估研究的主要进展。首先,对用于开展气候变化预估研究的不同复杂程度的气候系统及地球系统模式及其模拟能力进行了简要的介绍,指出虽然目前气候系统模式在很多方面存在着较大的不确定性,但大体说来可提供当前气候状况的可信模拟结果;进而介绍了IPCC不同的排放情景,以及不同排放情景下全球与东亚区域气候变化预估的主要结果。研究表明,尽管不同模式对不同情景下未来气候变化预估的结果存有差异,但对未来50～100年全球气候变化的模拟大体一致,即全球将持续增温、降水出现区域性增加。在此基础上,概述了全球气候模式模拟结果的区域化技术,并重点介绍了降尺度方法的分类与应用。同时对气候变化预估的不确定性进行了讨论。最后,对气候变化预估的研究前景进行了展望,并讨论了未来我国气候变化预估研究的重点发展方向。

全球气候模式对宁夏区域未来气候变化的情景模拟分析

利用多个全球气候模式（GCM）的情景模拟结果分析只考虑温室气体效应的IS92a GG情景和同时考虑温室气体效应和硫化物气溶胶辐射效应的IS92a GS情景以及SRES A2、B2情景下宁夏区域21世纪地面气温和降水量的可能变化，并进行不确定性分析。气候基准时段（1961～1990年）模拟结果与观测资料的对比分析表明，GCM对宁夏气候具有一定的模拟能力；整体上讲，GCM对地面气温的模拟值偏低，对降水量的模拟值偏高，其中ECHAM4和HadCM3对宁夏基准时段地面气温和降水量的模拟结果与观测比较接近。各GCM模拟值的平均结果显示，4种温室气体排放情景下21世纪宁夏区域气温持续升高，至21世纪末宁夏升温幅度可达4～6℃，与全国平均的增温幅度大致相当；与升温趋势相应的是降水量的增加，但降水变化呈现出很大的波动性，至21世纪末宁夏的降水变化幅度可达10％～40％。各个GCM模拟的宁夏气候变化的总趋势是一致的，但各模式在不同情景下模拟结果的差异很大，存在较大的不确定性。

IPCCA2情景下中国区域气候变化的数值模拟

在政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2情景下,利用CSIRO Mark3海气耦合模式模拟现代和未来2个10年的模拟结果,驱动MM5区域气候模式进行中国未来区域气候变化的数值模拟试验,研究了IPCC A2情景下未来中国温度、降水和环流等的变化趋势。结果表明,(1)区域气候模式MM5V3能够再现气候平均环流、降水和温度分布的主要特征,具有较好的区域气候变化模拟能力;(2)IPCC A2情景下,未来中国平均地面气温将有明显的升高,特别是中国的东北、西北和西南地区增幅超过了1℃。冬季,地面平均气温的增幅由南至北逐渐增加;夏季,在内蒙和中国西南地区有明显的增温。伴随温度的升高,降水也有明显的变化,年平均降水在中国的东北地区、江淮流域及以南大部分地区都有明显的增强,而中国华北部分地区及西南、西北大部分地区降水将呈减少趋势。不同季节不同地区的降水变化也不同,秋季华北、华南和江淮地区降水都增加,而冬季减少。降水的年内变化也有所增强。

未来气候情景下西藏地区的干湿状况变化趋势

旱灾是西藏地区重要的气象灾害之一,每年均有不同程度的发生,对农牧业生产的影响极大,气候变化背景下开展西藏地区干湿状况变化趋势的预测研究对于预防和减轻该区干旱所造成的损失具有重要意义。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景(2011-2050年)以及基准气候条件(1961-1990年)逐日资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith方法计算了参考作物蒸散量,基于湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把西藏分为干旱、半干旱、半湿润、湿润4个气候区,预估了西藏地区2011-2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明:与基准气候条件相比,未来A2气候变化背景下,除零星地区外,2011-2050年西藏地区降水量、参考作物蒸散量均呈增加趋势,且参考作物蒸散量增加的幅度小于降水量增加的幅度,但地区间差异都很显著;未来40a西藏气候总体上呈暖湿化趋势,干旱、半干旱区的缩小趋势非常明显,且年平均气温上升的幅度远远大于湿润指数增加的幅度,环境水热要素相对提高,干旱化程度在逐步减小,较利于生态环境的改善;但是,不同气候区在不同时段干湿状况变化趋势不同。2021-2030年干旱、半干旱地区的缩小趋势以及湿润、半湿润的扩大趋势都很明显;2031-2040年、2041-2050年,干旱、湿润区的缩小趋势以及半干旱、半湿润的扩大趋势均很明显。