本文基于國家氣候中心氣候系統模式BCC_CSM1.1自1960—2004年每年起報的年代際預測試驗結果,初步評估了該模式對北極濤動(dòng)（AO）的預報技巧。同時(shí),把該模式年代際預測結果與歷史試驗模擬比較,分析了氣候模式初始化對年代際試驗預測季節尺度AO及其年際變化的貢獻。結果表明,年代際試驗和歷史試驗均能反映出AO模態(tài)是北半球中高緯大氣變率第一模態(tài)的特征,其中年代際預測試驗回報的AO模態(tài)與觀(guān)測的空間相關(guān)系數高于歷史試驗。兩組試驗基本能再現AO指數冬季最強、夏季最弱的特征。與歷史試驗相比,年代際預測試驗回報月和冬季AO指數與觀(guān)測的相關(guān)系數更高,特別是年代際試驗與觀(guān)測的月AO指數相關(guān)系數達到了0.1的顯著(zhù)性水平。年代際試驗回報月、春季AO指數的變化周期更接近觀(guān)測結果。因此,年代際試驗中初始狀態(tài)使用海溫資料進(jìn)行初始化,在一定程度上可以提高AO的回報能力。
基于1961—2015年?yáng)|北地區的臺站降水觀(guān)測資料及全球環(huán)流和海溫再分析資料,利用統計分析、物理量診斷等方法,探討了東北5月降水的年代際變化,及其與大氣環(huán)流和海溫外強迫的關(guān)系。研究發(fā)現,東北5月降水具有和東北盛夏降水明顯不同的年代際變化特征,在20世紀80年代中期至90年代初處于年代際偏少階段,而在21世紀初轉變?yōu)槟甏H偏多階段。東北5月降水在21世紀初的年代際變化主要由5月東北亞低壓強弱的年代際變化造成,在21世紀初,東北亞低壓相對于氣候態(tài)明顯偏強,有利于東北降水偏多;而在20世紀80年代初至90年代初,東北亞低壓減弱為較淺的低槽,導致東北降水偏少。來(lái)自北大西洋的歐亞大陸位勢高度異常波列引起東北亞上空的垂直運動(dòng)異常,導致了東北亞低壓的上述年代際變化。5月熱帶北大西洋海溫異常很可能是激發(fā)上述波列進(jìn)而造成東北亞低壓和東北5月降水在21世紀初年代際變化的外強迫信號。
以瀾滄江流域為研究對象,基于ISIMIP2b協(xié)議中提供的GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC5這4種全球氣候模式,通過(guò)4種模式的輸出數據耦合VIC模型,分析4種模式在歷史時(shí)期（1961—2005年)對洪峰洪量極值(年最大洪峰流量、3 d最大洪量)、極端洪水的模擬能力,比較RCR2.6和RCP6.0兩種情景下未來(lái)時(shí)期（2021—2050年)年均徑流量較基準期（1971—2000年)的變化情況,并結合P-III型分布曲線(xiàn)預估了瀾滄江流域在兩種情景下未來(lái)時(shí)期極端洪水的強度變化情況。結果表明：VIC模型在該流域能夠較好地模擬極端洪水;HadGEM2-ES和MIROC5兩種氣候模式的輸出數據在瀾滄江流域有較好的徑流模擬適用性;在RCP2.6情景下,瀾滄江流域未來(lái)時(shí)期年均徑流量沒(méi)有明顯變化,可能會(huì )有略微的增加,而在RCP6.0情景下,未來(lái)時(shí)期年均徑流量有較大可能增加;瀾滄江流域未來(lái)時(shí)期極端洪水較基準期,在RCP2.6情景下無(wú)明顯變化,而在RCP6.0情景下,洪峰、洪量增加的可能性較大,極端洪水頻率和強度也較大可能增加。
基于1980—2016年的4套再分析資料(NCEP/DOE資料、MERRA2資料、ERA-Interim資料和JRA-55資料),采用計算大氣熱源的正算法和倒算法,研究青藏高原大氣熱源及其計算的不確定性因素,得到以下結論：(1)計算方法和資料均會(huì )導致結果的不確定性,正算法只能得到整層熱源,而倒算法可得到熱源垂直結構,但其結果準確性依賴(lài)于再分析資料精度;(2)對比4套再分析資料計算結果發(fā)現,正算法結果較倒算法結果普遍偏高,采用ERA-Interim資料,基于兩種方法計算的大氣熱源年代際變化趨勢一致。基于4套資料,采用倒算法計算的熱源在1980—2016年呈現明顯的年代際變化特征;(3)夏半年(3—8月)強熱源區主要分布在青藏高原中東部,熱源自下而上呈源-匯-源分布;(4)基于正算法和ERA-Interim資料估算的夏半年的降水潛熱在喜馬拉雅山南坡顯著(zhù)偏小,高原西部地區和南部岡底斯山一帶則明顯偏大。
研究地球工程對海洋酸化的影響對于評估地球工程對全球氣候和環(huán)境的影響有重要意義。文中使用中等復雜程度的地球系統模式,模擬了典型CO2高排放情景RCP8.5下,實(shí)施太陽(yáng)輻射管理地球工程對海洋表面的pH和文石（碳酸鈣的一種亞穩形態(tài)）飽和度的影響,并定量分析了各環(huán)境因子對海洋酸化影響的機理。模擬結果表明,在RCP8.5情景下,到2100年,相對于工業(yè)革命前水平,全球海洋表面平均pH下降了0.43,文石飽和度下降了1.77。相對于RCP8.5情景,2100年地球工程情景下全球海洋表面平均pH增加了0.003,而文石飽和度降低了0.16。地球工程通過(guò)改變溶解無(wú)機碳、堿度、溫度等環(huán)境因子影響海洋酸化。相對于RCP8.5情景,實(shí)施地球工程引起的溶解無(wú)機碳濃度的增加使pH和文石飽和度均減小,堿度的增加使pH和文石飽和度均增大,溫度的降低使pH增大而使文石飽和度減小。總體而言,太陽(yáng)輻射管理地球工程可以降低全球溫度,但無(wú)法減緩海洋酸化。
基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數與自回歸移動(dòng)平均模型(ARIMA)構建出一個(gè)GDP綜合預測模型,并且考慮十九大全面建成小康社會(huì )與實(shí)現共同富裕的精神與國家關(guān)于技術(shù)、資本、勞動(dòng)力等方面的區域平衡發(fā)展戰略調整模型的參數,計算了2016—2050年中國分省的GDP總量與人均GDP,進(jìn)一步通過(guò)計算省區間人均GDP的基尼系數來(lái)分析省區協(xié)調發(fā)展的水平。研究結果表明,在考慮省區協(xié)調發(fā)展時(shí),各省區在2016—2050年間的GDP總量與人均GDP的差距逐漸縮小,省區間人均GDP的基尼系數將從2015年的0.219下降到2030年的0.176和2050年的0.137,未來(lái)區域間發(fā)展不均衡的態(tài)勢在實(shí)現經(jīng)濟穩步增長(cháng)同時(shí)可以得到緩解。
基于青島地區氣候和動(dòng)物物候觀(guān)測資料,分析了氣候和動(dòng)物物候變化特征及兩者之間的相關(guān)關(guān)系。1986—2016年青島地區蚱蟬始鳴期表現為小幅波動(dòng)變化,蟋蟀的始鳴期則呈先顯著(zhù)推遲后顯著(zhù)提前的變化趨勢,青蛙和家燕的始鳴期均有顯著(zhù)推遲的趨勢。以上4種動(dòng)物的絕鳴期均顯著(zhù)提前,間隔期均明顯縮短。受全球氣候變暖的影響,青島地區氣溫表現為顯著(zhù)增溫趨勢,日照時(shí)數和平均風(fēng)速均呈顯著(zhù)減小趨勢,而降水對氣候變暖的響應較小。日照時(shí)數的減少對4種動(dòng)物物候期的影響最大,有利于4種動(dòng)物絕鳴期的提前和間隔期的縮短以及家燕始鳴期的推遲;蟋蟀和青蛙的物候期對氣溫有明顯的響應,蚱蟬和家燕對氣溫的變化不敏感;風(fēng)速的減小有利于蚱蟬、家燕絕鳴期的提前和間隔期的縮短,但卻導致青蛙絕鳴期的推遲和間隔期的延長(cháng)。多種氣候因子共同作用決定了動(dòng)物物候期的變化。除氣候條件對動(dòng)物物候期變化的影響之外,動(dòng)物之間食物鏈的制約關(guān)系在一定程度上也對物候變化有影響。
現有研究表明美國退出《巴黎協(xié)定》將會(huì )在2025年導致其國內排放增加約1.2 Gt CO2-eq,然而美國退出《巴黎協(xié)定》對全球氣候治理的影響不僅限于此,還包括資金效應、政治效應,以及慣性效應等對全球排放的間接和長(cháng)期影響。本文通過(guò)構建體現不同效應的全球溫室氣體排放情景,分析了美國退出《巴黎協(xié)定》后對全球溫室氣體排放可能造成的不同影響。結果表明,美國退出《巴黎協(xié)定》的自身效應、資金效應、對傘形國家的政治效應和對發(fā)展中國家的政治效應,將分別導致全球2030年的年溫室氣體凈排放量(扣除碳匯吸收量后的溫室氣體排放量)上升2.0、1.0、1.0和1.9 Gt CO2-eq,并導致全球2015—2100年的累計排放量分別上升246.9、145.3、102.0和270.2 Gt CO2-eq。為防止美國退出《巴黎協(xié)定》的不利影響進(jìn)一步擴大,中國應積極引領(lǐng)全球氣候治理制度的建設與發(fā)展,與各國緊密合作全面平衡地推進(jìn)《巴黎協(xié)定》的落實(shí)和實(shí)施。
基于2001—2015年黑龍江省溫室氣體排放統計核算數據,對地區GDP與溫室氣體排放的環(huán)境庫茲涅茨曲線(xiàn)關(guān)系檢驗呈現倒U型,預期2019年達到理論拐點(diǎn);通過(guò)偏最小二乘回歸模型得到4個(gè)減排路徑的年平均減排效果順序依次為單位GDP化石能源消費量減少、經(jīng)濟結構調整、人均GDP增長(cháng)、貿易結構變化;減排路徑對應脈沖響應函數的動(dòng)態(tài)沖擊效果分別為波動(dòng)性增排、收斂性減排、發(fā)散性減排、轉變的排放作用;推動(dòng)黑龍江省溫室氣體減排的路徑順序為控制化石能源消費量、優(yōu)化經(jīng)濟結構、發(fā)展低碳經(jīng)濟、調整貿易結構。
針對目前利用層次分析法對CO2地質(zhì)封存進(jìn)行適宜性評價(jià)過(guò)程中,極少結合研究區域實(shí)際計算低層次評價(jià)指標權重,對適宜性評價(jià)結果又缺少進(jìn)一步的分析,結合鄂爾多斯盆地的地質(zhì)特征,通過(guò)計算指標組成權重和適宜性得分對盆地開(kāi)展了CO2地質(zhì)封存適宜性評價(jià),并以適宜區杏子川油田長(cháng)4+5蓋層為例,開(kāi)展了蓋層封閉性評價(jià)實(shí)驗研究。同時(shí),采用相應的計算方法對鄂爾多斯盆地深部咸水層和油藏的CO2地質(zhì)封存潛力進(jìn)行了計算。結果表明：鄂爾多斯盆地在三疊系開(kāi)展CO2地質(zhì)封存的適宜性最好,石炭-二疊系和奧陶系則次之;杏子川油田三疊系延長(cháng)組長(cháng)4+5蓋層對區域開(kāi)展CO2地質(zhì)封存具備良好的封閉性;鄂爾多斯盆地深部咸水層和油藏的CO2有效封存量分別為1.33×10 10 t和1.91×10 9 t,且在延長(cháng)石油吳起、靖邊及杏子川油田共有56個(gè)CO2地質(zhì)封存適宜區,其CO2有效封存量可達1.77×10 8 t。
