GCM模式中斜压波包的动力学特征

利用时间滞后相关和波包的复分解方法 ,分析了GCM模式资料 30 0hpa的经向风扰动。计算了波包的波长、波数、相速和群速等物理量 ,揭示了波包的基本动力学特征。斜压波包的波长为数千公里 ,相速为 10m s左右。波包包络的传播速度为相速的 2～ 3倍 ,下游发展仍是斜压波包的主要特征。同时 ,斜压波包在传播过程中显示出较好的相干性 ,即波包的包络能较长时间内维持其形状不变。详细分析了波包性质的季节变化和南北半球的差异 ,并将模式资料的结果与实测资料做了比较。

大气环流模式在黄河流域的适用性评价

本文以国际上较流行的5个大气环流模式（HadCM3、GFDL、ECHAM4、CSIRO-Mk2以及CGCM2）对黄河流域1961-1990年温度和降水的模拟结果为基础，通过与该流域同期观测值比较，分析了各大气环流模式（GCM）在黄河流域的适用性。研究结果表明：HadCM3、GFDL两个模式对黄河流域温度的模拟结果较好；ECHAM4、HadCM3两个模式对黄河流域降水的模拟结果较好。5个大气环流模式对温度的模拟明显优于对降水的模拟。总体而言，英国的HadCM3模式在黄河流域的适用性最好，可为黄河流域水文水资源、水土流失对全球气候变化响应等相关研究，提供未来气候变化情景的借鉴。

全球1.5℃和2.0℃升温下潮白河流域气候和径流量变化预估

潮白河流域为北京主要供水源,其水资源量对北京用水保障至关重要,因此开展该流域在全球1.5℃和2.0℃升温下的径流预估研究具有现实意义。利用1961—2001年WATCH数据对SWAT水文模型进行率定和验证,在此基础上,应用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)中5个全球气候模式在典型浓度路径(RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5)下预估的全球1.5℃和2.0℃升温下的数据驱动SWAT模型,开展了潮白河流域气温、降水及径流量的变化预估研究,并量化评估由气候模式和RCPs导致的水文效应的不确定性。结果表明:(1)SWAT模型基本能较好地模拟潮白河流域的月径流特征,应用该模型进行气候变化对径流量的影响评估是可行的。(2)在全球1.5℃和2.0℃升温下,潮白河流域年平均温度较基准期(1976—2005年)分别增加1.5℃和2.2℃,年平均降水量也增加4.9%和7.0%。预估的年径流量在全球1.5℃升温下总体略有增加,盛夏和秋初的径流量占全年的比例也有所增加;在全球2.0℃升温下,年径流量增幅达30%以上,但夏季径流量占全年的比例明显减少。(3)在全球2.0℃升温下,潮白河流域极端丰水流量明显增加,洪涝发生风险增大。(4)未来气温、降水量和径流量的预估都存在一定的不确定性,在全球2.0℃升温下不确定性更大;相对而言,径流量的不确定性要远大于降水量的不确定性;无论是全球1.5℃升温下还是2.0℃升温下,预估不确定性主要来源于全球气候模式。

黄河源区未来地面气温变化的统计降尺度分析

大气环流模式(GCMs)模拟预测的气候变化情景,必须经过降尺度处理后才能得出次网格尺度上未来气候变化的时空分布细节,才能满足评估气候变化对资源、环境和社会经济等影响的需要。本文在简单介绍了目前降尺度模型的研究现状后,重点分析了统计降尺度方法的优缺点及适用性,并应用黄河源区7个站点1961—1990年的实测地区最高气温和最低气温资料,对统计降尺度模型(SDSM)的应用进行了分析和验证。首先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3 SERS B2)的输出,分别生成了黄河源区7个站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温变化情景。在此基础上,应用Arc/GIS的Kriging插值方法获得整个区域的气温变化情景进行分析。结果表明,日最高气温模拟值随时间推移增幅很快,3个时段(2020s,2050s和2080s)的平均气温变化情景分别为1.34,2.60和3.90℃,而日最低气温变化相对不明显,3个时段的平均气温变化情景分别为0.87,1.49和2.27℃。表现在每个季节和每个月的变化情景又各不相同,日最高气温以春季和秋季变化最显著,而日最低气温则以夏季和秋季的变化最为明显。

气候变化影响下的流域水循环:回顾与展望

随着全球气候变化的影响日益加剧,气候变化对流域水循环影响的研究成为普遍关注的焦点.数理统计和水文模拟两大手段的运用贯穿于过去30余年的研究当中,本文就其中所涉及的水文气象要素趋势分析、大气环流模式(GCMs)评估、降尺度技术及其选择、水文模型及其选择、不确定性分析5大内容的研究成果进行回顾与展望,以拉萨河流域为例综合运用前述技术分析区域气候变化特征及其对流域径流的影响.结果表明,在未来经济社会发展与气候变化情景下,流域径流时空分布不均匀性更加显著,具体表现为集中性增强,这给区域防洪抗旱与水资源配置等都带来了巨大挑战.通过系统阐述如何开展气候变化对流域水循环的影响研究及所包含的关键问题,可为后续相关研究和区域水资源管理提供科学依据与决策支撑.

鄱阳湖流域水资源量预测

针对气候变化条件下鄱阳湖流域未来水资源量的问题,分析了鄱阳湖流域历史水资源量、降水量、蒸发量的变化趋势,确定了影响水资源量的主要气候因素,建立了水资源量多元逐步回归预测模型,然后采用全球气候模式(GCM)下的CMIP3数据,预测了鄱阳湖流域3种SRES情景下未来的水资源量,结果显示鄱阳湖流域的水资源量将有小幅增加。该研究结果可为鄱阳湖流域经济社会发展的中、长期规划提供理论支撑。

赣江上游流域未来气温与降水的降尺度分析

大气环流模型预测气候变化情景,须经降尺度处理后才能满足气候变化对水资源水环境等影响进行评估的需要.本文为研究气候变化影响下的赣江上游流域未来气温与降水的变化情景,先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3,SERSA2,B2)的输出,分别生成了赣江上游流域7个气象站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温和降水变化情景.结果表明,赣江上游流域未来3个时段的未来日最高气温和日最低气温有明显的增加趋势,降水有微弱的增加趋势.研究结果为该流域水资源的综合管理及防洪减灾提供了决策支持.

国家基金委资助西藏高原能量水循环研究项目

近日，中科院青藏高原研究所申请的国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目——“西藏高原能量水循环降雨共同观测研究”获得了国家基金委资助。

大气环流模式在长江流域的适用性评价

利用IPCC第四次评估报告中推荐的23个气候模式(GCM)输出的相对湿度、气温等10个不同高空变量,对比相应NCEP数据进行统计分析。根据各个模式的模拟表现对不同气候要素进行秩打分(Rank Score),评价指标包括模拟场与观测场均值和标准差平均值的相对误差、归一化均方根误差、时间序列相关系数和空间序列相关系数,综合不同要素的评分从而得出每个GCM在长江流域的适用性评分,定量地检测各个GCM在长江流域的可信度。分析结果表明:大气纬向风速和经向风速的模拟效果很大程度上影响流域内相对湿度的时空分布;来自大气物理研究所(FGOALS)、德国马普研究所(ECHAM4和ECHAM5)、英国哈德莱气候中心(HadCM3和HadGEM1)和日本气象研究中心(MRI)的大气环流模式在长江流域有较高的可信度,可为该流域将来相关研究提供一定的参考依据。

古气候研究中气候模式的发展与应用

气候模拟是利用模式研究气候演变的学科。根据气候研究的实际需要,产生和发展了大批模式,主要包括大气环流模式(GCMs)、地球系统模式(EMICs)和简单气候模式。3类模式在模拟的时-空尺度和能力上表现出各自的特点,适用的研究领域也有一些差异。运用上述模式分析过去气候变化原因及机理、进一步认识气候系统以及气候政策的制定都发挥了重大作用。各类气候模式在模拟应用过程中都有相应的局限性,应该根据实际应用情况选择合适的模式进行研究应用。

大容量直流输电系统的受端接入模式比较

首先分析了大容量直流输电(large-capacity high voltage direct current,large-capacity HVDC)系统常规接入模式(general connection mode,GCM)、分极接入模式(separate poles mode,SPM)和分层接入模式(hierarchical connection mode,HCM)的结构特点,对比了3种接入模式对系统中其他直流系统多馈入短路比(multi-feed short-circuit ratio,M ISCR)的影响,并得到落点选择的约束条件,使受端交流系统对直流系统的电压支撑能力整体提升,较好地平衡了限制短路电流与增加多馈入短路比间的矛盾。之后,提出了基于最大功率曲线法的静态稳定接纳系数指标用于判断受端电网接纳直流功率的能力。最后,结合南方电网2020年的规划数据,从多个方面对比分析了3种接入模式的优缺点,为直流系统接入模式的规划提供决策参考和技术支撑。

黄河源区未来气候变化的水文响应

借助大气环流模式(GCMs)进行区域气候影响评价往往受气候模式的分辨率限制,缺少对应尺度的气候情景,目前一般的做法是通过降尺度方法弥补GCMs气候情景的不足。本文集成GCMs输出数据、降尺度模型和分布式水文模型SWAT(Soil and Water Analysis Tool)建立了气候-陆面单向连接系统。将未来气候情景(日降水量、最高和最低气温情景),输入到SWAT模型模拟径流,重点预测评估黄河源区未来不同时期的径流变化情况,并分析讨论气候变化情景下径流深的空间分布及响应。其结果表明,SWAT模型可以较好地模拟黄河源区的流量过程,未来气候变化对黄河源区径流量变化影响很大,而且不同的降尺度情景对模拟结果会产生不同的影响。统计降尺度(SDS)情景模拟表明,黄河源区未来径流量的减少趋势不可避免,未来3个时期(2020s、2050s和2080s)将分别减少88.61m3/(s24.15%)、116.64m3/(s31.79%)和151.62m3/(s41.33%),而Delta情景下研究区年平均流量变化相对较小,与基准期相比未来2020s和2050s分别减少63.69m3/s(17.36%)和1.73m3/s(0.47%),而2080s将增加46.93m3/(s12.79%)。