影响青藏高原植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用。结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高温和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长。高原植被也可通过生理过程,产生净CO2呼收,降低大气CO2含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气CO2增加时,这种作用更加有效。青藏高原地区大气CO2浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显。植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化。文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型。     

影响青藏高原植被生理过程与大气C02浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用.结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高湿和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长.高原植被也可通过生理过程,产生净C02吸收,降低大气C02含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气C02增加时,这种作用更加有效.青藏高原地区大气C02浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显.植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化.文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型.     

改则地区气候变化对植被生理过程的影响及反馈效应的模拟研究

利用1997年10月1日至1998年9月30日设置在青藏高原西部改则的自动气象站观测资料作为强迫场,采用大气-植被相互作用模式(AVIM)对改则地区气候变化对植被生长过程的影响及反馈效应进行了模拟研究。结果表明,AVIM模式对青藏高原西部陆面过程具有一定模拟能力,能够较真实地模拟出地表特征量的变化特点。通过敏感性试验发现,青藏高原气候变化对植被生理生长过程有明显影响:降水增加有利于植被生长,尤其在雨季最为明显,其他季节无太大变化;气候变暖对植被生理过程的综合作用是植被净光合作用的变化,即春季增强,夏季减弱,秋季和冬季变化不大;"暖湿化"对高原植被生态系统的影响主要是春季和夏季植被活动增强,尤其春季最为明显。植被物理特性参数可以在相当大程度上改变陆面过程,进而导致高原热源发生变化,因此,为准确估计地表能量收支,对模式陆面参数进行深入研究是必要的。     

三江源地区草地退化对中国区域气候影响的数值模拟研究

人类活动导致的土地利用变化是区域气候变化的一个重要驱动因素.位于青藏高原腹地的三江源地区,生态系统十分脆弱,其独特的地理位置决定了源区的生态环境对中国乃至全球的气候变化、生态环境均有十分重要的影响.该研究应用区域气候模式RegCM3,通过两组数值模拟试验结果的对比分析,探讨三江源地区的草地退化对中国区域气候的影响.模拟试验的区域模式水平分辨率为60 km,模拟区域中心位于35°N,105°E,水平格点数为92×82,相当于5520 km×4920 km的范围.研究结果表明:RegCM3对中国区域气候具有较好的模拟能力,能够用于定量研究土地利用变化对区域气候的影响.三江源地区的草地退化引起的气候变化在不同的地区是不一致的,变化最明显的地区是青藏高原地区.草地退化将会引起青藏高原地区的冬季降温和其他季节升温,气温变化最显著的季节是春季(0.46℃),冬季变化最小(0.03℃);三江源地区的草地退化对中国中、东部地区的气候影响较复杂,主要表现为夏季长江以北地区有不同程度的升、降温现象.由于青藏高原夏季热源作用的加强,导致夏季青藏高原低层大气的热低压有所加强,太平洋副热带高压向东退缩.降水量的变化主要表现在夏季降水的普遍减少.草地退化后,青藏高原地区的气候有向暖于方向发展的趋势.     

青藏高原未来气候变化的热动力成因分析

利用第五次国际耦合模式比较计划(the Fifth Phase of Coupled Model Inter-comparison Project,CM IP5)的8个模式在高浓度排放路径RCP8. 5下的输出资料对青藏高原(下称高原) 21世纪未来气候变化进行预测,基于水汽收支方程对高原局地地表水通量P-E(降水-蒸发)变化进行热动力过程分解,求取平均环流(动力因子Mean Circulation Dynamic,MCD)、水汽辐合项(热动力因子,Thermal Dynamic,TH)等对P-E通量变化的相对贡献率,建立大尺度环流变化和高原局地气候变化的定量关系,探讨高原未来气候变化的热动力成因。研究结果表明:(1)高原未来整体变暖湿,与历史参考时期1986-2005年相比,21世纪末P-E通量增加17. 9%,增湿梯度呈西北-东南向分布,以高原东南部林木分布区增加最显著;(2)在高原湿季(5-9月,也即高原植被生长季)内,因平均环流变化导致的水汽输送变化是高原未来变湿的主要原因,贡献了约53%的P-E通量增加,这与气候变暖后Hadley环流下沉支和中高纬西风环流的极向扩展有关;热动力因子贡献了12%P-E通量的增加,对高原未来的整体变湿贡献相对较小,但在三江源区热动力贡献较大,这与该区未来植被覆盖增加,植被对气候变化的正反馈加强有关。值得注意的是,受CMIP5多模式分辨率粗糙、模拟性能在高原地区差异较大等的影响,分析结果存在一定不确定性,结论比较初步,未来使用分辨率更高、物理过程更完善的模式,结合统计方法提高预测精度可进一步改善研究结果。     

全球2℃温升背景下青藏高原植被对气候变化的响应

《巴黎协定》提出全球暖化程度在21世纪末相对工业革命前控制在2℃以内的目标。青藏高原高寒植被对全球变暖非常敏感，在2℃温升这个边界增温条件下研究高原植被对气候变化的响应关系到高原生态安全问题，有重大现实意义。本文基于CMIP5多模式模拟预测结果研究了高原植被对2℃温升的响应，并探讨了高原植被对于气候因子变化的敏感性，得到主要结论如下：在全球2℃温升背景下，高原植被叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）较历史参考期显著增加，高原变绿，其中高原中部LAI和植被碳存储增加最为显著，三江源是植被LAI增加较快的区域。增温后裸地面积迅速减少，植被覆盖率总体增加，大部分地区草地呈增加趋势，森林减少趋势变缓，说明在2℃温升期高原植被有所改善。在全球2℃温升背景下，高原植被覆盖率表现出对温度和降水率等气候因子更强的依赖性和敏感性，在增暖环境中，气温仍是影响高原植被生态系统变化的主控因子。     

新书架

《气候变化与青藏高原大气水分循环》该书从青藏高原气候变化趋于暖湿化的视角出发,综合论述了气候变化对青藏高原大气水分循环机制产生的重要影响;提出了青藏高原特殊的大气水分循环结构及其概念模型;分析了影响青藏高原大气水分循环变化的驱动和调制因素;剖析了青藏高原水汽输送的变化特征及其对气候变化产生的响应;归纳总结出在气候变暖背景下,青藏高原冰川、湖泊、冻土、湿地对气候变化的响应及其对该地区水资源与生态系统的影响;提出了进行青藏高原多圈层综合观测的设计思路和实施方案,为系统地认识和理解多圈层过程总体效应提供了科学数据。另外,本书还给出了气候变暖背景下青藏高原区域气候和水资源未来趋势预估。在上述综合分析基础上,提出了一系列具有战略性意义的青藏高原气候变化应对决策建议。本书可为青藏高原科学考察和研究提供理论依据,可供大气科学工作者及相关院校师生参考。     

陆地生态系统与全球变化相互作用的研究进展

全球变化及其对生态系统特别是陆地生态系统的影响已经严重地影响到人类生存环境与社会经济的可持续发展 ,引起了各国政府、科学家及公众的高度关注。文中从CO2 浓度倍增、温度变化、水分变化、水热与CO2 协同作用、辐射变化、臭氧变化以及人为干扰等气候环境变化对植物光合生理、生长发育、物质分配、水分利用、碳氮代谢等的影响方面阐述了全球变化影响生态系统的过程与机理 ;从地理分布范围、物候、结构与功能、生态系统的稳定性等方面分析了中国植被、森林生态系统、草原生态系统与农田生态系统对全球变化的响应 ;从植被变化引起的动力条件与热力条件的变化及植被固碳潜力的变化探讨了植被对于气候的反馈作用。在此基础上 ,基于当前全球变化研究前沿 ,提出了未来关于陆地生态系统与全球变化相互作用研究需要重视的方面 ,尤其是关于生态系统对全球变化响应的阈值研究应引起高度重视。     

植被覆盖变化对区域气候影响的研究进展

陆面植被覆盖变化作为全球及区域气候变化的重要影响因素之一，在近几十年来逐渐受到科学家们的关注，特别是通过大量的数值模拟研究了不同陆面覆盖状况对大气和气候变化的影响，取得了重要进展。研究结果普遍认为，植被覆盖变化通过改变地表反照率、粗糙度和土壤湿度等地表属性，从而影响辐射平衡、水分平衡等过程，最终可以导致区域降水、环流形势及大气温度、湿度等气候变化。总结了近十年国内外的相关研究及初步成果，尤其是植被变化对中国区域气候的影响，大部分研究认为，大范围植被退化使我国地表温度升高，东亚夏季风环流减弱，降水减少，使华北干旱加剧。同时指出了研究中存在问题及今后的工作重点。     

珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究

青藏高原以其独特的动力和热力作用.影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程.高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征.为研究青藏高原大型山地局地环流系统,2007年5～6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究(HEST2007)强化观测实验,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测.本文采用该实验观测资料,对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演,并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析.研究表明,声学虚温与真实温度之间存在明显的差异,通过反演计算可以有效地减小两者间的差异,绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同.     

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。     

有关副热带太平洋对ENSO影响研究的综述

ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的发生发展既受到来自热带西太平洋纬向海气过程的影响,也受到来自副热带太平洋经向海气过程的影响。本文概述了副热带太平洋海气异常影响ENSO研究方面的科学背景及研究进展,综述了前人提出的副热带太平洋大气海洋异常通过经向风应力以及北太平洋/南太平洋经向模态,影响ENSO发展演变的途径及相关物理机制,总结了近些年观测资料分析及数值模拟研究工作所提出的新观点,并讨论了相关研究中的学术分歧及有待进一步研究的问题。     

关于台风麦莎影响北京预报失误的思考

2005年第9号台风麦莎在浙江台州登陆后北上,北京市气象台于8月6日发布预报,认为受台风影响北京将出现暴雨天气过程。实况是北京城区只出现了小到中雨,郊区为中到大雨,只有东北部地区出现了暴雨。为了加深对华北台风暴雨的认识,应用常规气象资料、卫星云图对这次预报不理想的原因进行了分析。总结出的原因主要是（1）关于台风路径的数值预报误差较大,预报路径比实况偏西200km以上。（2）台风麦莎的结构不对称,云系和强降雨主要分布在台风的东部和北部,而北京处于台风的西北部。（3）台风外围的东南急流只出现在120°E以东,强度较弱。（4）华北高压的存在阻挡了河套西部冷空气东移,因而不能形成中低纬度系统相互作用的形势。针对上述分析提出了预报着眼点和改进预报服务的建议。     

气候变化对人体健康影响的研究进展

从高温热浪、极端气候事件、空气污染、海平面上升等角度综述了气候变化对人类健康的影响,就气候变化对媒介传播性、水源性、食源性、呼吸道传染病以及部分慢性非传染病的影响进行了阐述,并提出了该领域亟待解决的科学问题和研究重点,包括法律体系的建立、机理的研究、疾病负担的测量以及成本效益分析等。     

气侯变化对人体健康影响的研究进展

从高温热浪、极端气候事件、空气污染、海平面上升等角度综述了气候变化对人类健康的影响,就气候变化对媒介传播性、水源性、食源性、呼吸道传染病以及部分慢性非传染病的影响进行了阐述,并提出了该领域亟待解决的科学问题和研究重点,包括法律体系的建立、机理的研究、疾病负担的测量以及成本效益分析等.     

水体对气温观测影响的试验分析

2011年项目组设计了浙江省大型水体观测试验方案,选择较大水体,在其上、下风方向特定距离处布设自动气象站,同步观测各站气温,研究气温受水体影响的量化规律。结果表明,水体对周边陆地有白天降温、夜间增温效应,且离水体越近,这种效应越明显;夜间升温效应比白天降温效应显著,3—5月白天降温效应比1—2月明显;在一天中正午的降温影响最大;2km2的水域对下风向100m范围内温度观测有明显影响,100m以远影响不明显。该研究对量化水体影响的范围和量值进行了有益的探索,为气象站科学选址提供了依据。     

基于ERP库存管理系统的实施评价方法

研究基于ERP库存管理系统实施评价指标权重的层次分析法与其信息的模糊处理,建立库存管理系统模糊综合评价的数学模型,并通过应用实例验证层次分析法与模糊综合评价相结合的库存系统实施评价方法的合理性和可靠性.     

气候波动对典型草原区潜在蒸散的影响

根据FAO推荐的彭曼—孟蒂斯方程,利用典型草原区1961—2008年25个地面气象站资料,分析了典型草原区潜在蒸散量的变化趋势以及与气候波动间的关系。结果表明,1）典型草原区四季与年潜在蒸散量均呈现出一致的减少趋势,且春季潜在蒸散量减少趋势最为显著,减少率为3.71mm/（10a）,其次为夏季和秋季,冬季最少。典型草原区年潜在蒸散量的80%以上集中在牧草返青、生长关键期,且此时又是潜在蒸散量变幅最大的季节,由此可能引发典型草原区干旱事件频发、地上生物量减少、草场的退化。2）对典型草原区潜在蒸散量影响最为密切的因子为：相对湿度、降水量、日照时数和平均风速,气温影响不显著。究其原因从能量平衡原理分析,典型草原区近50a平均风速减少影响了空气动力学对蒸散的影响,日照时数减少和湿度的略增是太阳辐射减少的原因,从而导致了潜在蒸散量的降低。3）21世纪典型草原区潜在蒸散量处于低的平均态和变率增大时期,极有可能引发干旱灾害,这与目前该地区气候变暖后生态耗水加大、干旱化加剧、生态退化严重等结论是一致的     

基于有效降水干旱指数的改进研究

基于加权平均降水量(WAP)这一有效降水指数,从两个方面对其进行改进:确定WAP指数中的两个参数以及去除区域性和季节性差异,从而发展了改进的WAP指数,即IWAP.在此基础上,将IWAP指数与多因素气象综合干旱指数Ci做了对比分析,结果显示:在全国大部地区特别是中东部地区,IWAP指数与Ci指数具有良好的相关性,其中在华中大部、贵州大部、云南南部和新疆南部的部分地区两者的相关系数超过0.7;IWAP指数对区域性气象干旱事件的识别在起止时间、影响范围和干旱中心等方面均与Ci指数十分一致.IWAP指数、Ci指数和单因素气象干旱指数降水距平百分率Pa对比分析显示,对于单站干旱过程的监测,在干旱开始时间上IWAP指数与Ci指数接近,但Pa指数则明显偏晚;对干旱结束时间的判断三个指数有较好的一致性;在干旱过程演变的判别效果上,IWAP指数表现出良好的稳定性,而Ci指数和Pa指数可能由于自身算法中的因素影响容易出现不合理的波动乃至中断现象.IWAP指数的适用也存在一定局限性,年平均降水量小于300 mm的西北地区大部至内蒙古西部这些常年干旱地区和青藏高原大部地区不适宜使用该指数.IWAP指数具有计算方法简洁、物理意义明确的特点.考虑到它基于单一降水因子这一特性,该指数不仅便于业务应用,而且在研究中,特别是在现有气候模式输出要素有限的情况下,对干旱的模拟和预估具有更加明显的优势.     

雾对公路运输影响的初步研究

通过雾对公路运输影响的大量事例 ,归纳总结了公路运输的雾害指标 ,分析了雾对公路运输的影响过程 ,给出了影响评估的统计模型