东亚降水格局:季风与瞬变涡动的竞争

利用再分析资料ERA-40计算了东亚气候平均对流层水汽输送(MT)、平均气流水汽输送(MMT)、瞬变涡动水汽输送(EMT)及其散度,并同降水场进行比较分析.结果表明,季节平均水汽散度场同东亚降水分布型存在一定的配置关系,水汽辐合区对应于降水大值区,辐散区降水较少.东亚大部分地区MMT散度大于EMT,但符号相反,即MMT是MT的主要部分,决定了后者散度空间分布特征.夏季风期间,东亚MMT表示季风水汽输送,其大尺度辐合区对应于季风降水区,辐散区覆盖了西北内陆干旱区.中高纬EMT四季均为恒定向北的水汽输送,是内陆干旱区和非夏季风控制区降水水汽的主要供给者.从夏到冬EMT水汽辐合区扩大,MMT辐合区缩小,后者的散度决定了东亚干湿气候区分布.因而季风与瞬变涡动竞争形成东亚独特的降水格局.这些特征的揭示为东亚区域气候形成与变异机理研究提供了新思路.1 998年夏季案例分析表明,长江、松花江和嫩江发生流域性洪涝灾害主要是大尺度夏季风水汽输送异常辐合造成,瞬变涡动贡献不大.

未来30年亚洲降水情景预估及偏差订正

借助第五次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)多模式集合数据及英国气候研究所(Climatic Research Unit Time-Series version 4.0,CRU TSv4.0)的格点降水资料,分析了多模式集合平均降水在亚洲的偏差分布特征,检验了三种偏差订正统计方法,并且预估了2021~2050年亚洲降水的可能变化。结果表明,在CMIP5历史气候模拟中,多模式集合降水在亚洲存在明显偏差,北方降水偏多,南方偏少,其中在青藏高原、内蒙古、蒙古国等地明显偏多达30%~40%,南亚偏少30%~40%,在越南和华南沿海偏少20%~30%等。2006~2015年预估降水偏差型与历史气候模拟相似,具有准定常性,可以通过二者之差将其消去。偏差订正检验表明,单纯除去模式气候漂移后的降水距平太小,尽管距平符号一致率较高。在暖季(5~10月),一元对数回归偏差订正结果在北方略优于一元差分回归,在冷季(11月至次年4月)与此相反,二者结合可以构成区域组合回归偏差订正法。最后,用组合订正法订正了RCP4.5情景下20个CMIP5模式集合2021~2050年亚洲降水预估偏差,又利用某些区域的去除模式漂移后的订正结果对其盲区进行了补充订正。结果表明,相对于1976~2005年气候平均,在暖季,中国南方、南亚东北部、中亚南部、阿拉伯半岛东北部等地降水可能减少10%~20%;从中国的三江源区到淮河流域带降水会增加约20%,东北南部的降水会增加约10%;新疆北部降水增加约10%,南部约20%;华北和东北大部降水减少约10%~20%;中南半岛北部降水增加约10%;亚洲高纬度地带降水也略有增加。在冷季,亚洲降水呈现北方增加,南方减少的格局,其中南亚降水减少最明显,达-10%左右,中国西南部减少约-5%;中国西部降水增加幅度为20%~40%,华北和东北增加约5%;亚洲高纬度降水增加约为10%~40%。因此,随着气候暖化,未来30年中国的淮河流域、长江和黄河上游可能降水增多,而西南地区的旱情可能会持续,建议有关部门提前做好应对部署。

羊啃食动力学模拟与内蒙古西部气候变化适应

将定性分析、民主参与式评估和定量数值模拟方法结合起来,对阿拉善气候变化适应问题进行了简要评估并重点分析了土地退化、放牧和草原管理策略之间的关系。阿拉善主要的适应政策是禁牧和生态移民。禁牧后荒漠草原植被得到恢复,但移民增加了绿洲压力,过度开垦又造成周边土地沙化;过度抽取地下水致使水位下降并伴随咸水入侵和地表盐碱化。禁牧的另一个副作用是造成草原鼠害加重及火灾风险增加,生物多样性也呈现先升后降趋势。一些灌木因缺乏啃食出现退化迹象等,说明一定程度的啃食有利于维持草原生态平衡。因此,动物是草原生态系统不可或缺的成员之一。我们用一个包含动物啃食等的森林生态动力模式模拟了啃食动力学,结果表明,有限的放牧有利于草场更新并能充分利用草原资源;过度放牧导致草场退化并伴随羊群死亡。因此,需要将圈养和限制性放牧结合起来,制定可持续性适应政策。