本文回顧和綜述了20世紀中期以來(lái)我國在干濕氣候區劃指標、潛在蒸散計算方法、干濕氣候區劃等級劃分標準及命名方式等方面的研究進(jìn)展，在此基礎上給出了利用干燥度指數進(jìn)行干濕氣候區劃的計算方法和等級劃分標準，并利用1981—2010年全國2207站的氣象觀(guān)測資料，對近30年來(lái)我國干濕氣候空間特征進(jìn)行了分析。結果表明，最近30年我國干旱區（包括極干旱、干旱和亞干旱區）面積為469.2萬(wàn)km2，占國土面積的48.8%，其中極干旱區、干旱區和亞干旱區面積分別為87.8萬(wàn)km2、209.2萬(wàn)km2和172.2萬(wàn)km2，分別占國土面積的9.1%、21.8%和17.9%，主要分布于新疆、內蒙古、西藏、青海、甘肅等西部地區；亞濕潤區、濕潤區和極濕潤區面積占我國國土面積的比例分別為16.2%、27.8%和8.8%，主要位于我國長(cháng)江以南及東北部分地區。
本文利用MODIS和MISR衛星反演的地面PM2.5濃度和來(lái)自大氣化學(xué)和氣候模式比較計劃（ACCMIP）的4個(gè)耦合了大氣化學(xué)模塊的氣候模式（GFDL-AM3、NCAR-CAM3.5、GISS-E2-R和MIROC-CHEM）模擬的PM2.5濃度數據，評估分析了4個(gè)全球模式對中國地區地面PM2.5濃度時(shí)空變化特征的模擬能力。結果表明：4個(gè)模式集合模擬的PM2.5濃度在中國東部模擬效果較好。對比單個(gè)模式，GFDL-AM3模式對中國PM2.5濃度的空間分布型模擬效果最好。模式結果之間的一致性差異顯著(zhù)的地區主要出現在新疆中部和內蒙古西部地區。從整個(gè)中國地區的區域平均的時(shí)間序列來(lái)看，4個(gè)模式集合平均結果與觀(guān)測結果相差不大，基本能夠反映出東北、華中、華東沿海、新疆西部地區的PM2.5濃度的變化趨勢。
本文對中國參加CMIP5的6個(gè)氣候模式對未來(lái)北極海冰的模擬情況進(jìn)行了評估。通過(guò)與1979—2005年海冰的觀(guān)測值以及2050年代的多模式集合平均值對比發(fā)現，中國的氣候模式對海冰范圍的模擬結果與CMIP5模式的平均水平存在一定差距，具體表現為：BNU-ESM和FGOALS-s2對當前海冰范圍估計很好，但對溫度敏感性略偏高；FIO-ESM對當前海冰范圍估計很好，但由于海冰對溫度的敏感性偏低，導致其模擬的未來(lái)海冰在各種RCP情景中都融化緩慢；FGOALS-g2（BCC-CSM1-1和BCC-CSM1-1-m）對當前海冰范圍的模擬存在顯著(zhù)偏多（顯著(zhù)偏少）的問(wèn)題，這導致其對未來(lái)海冰融化的估計也持續偏多（偏少）。中國模式對北極海冰的模擬偏差導致它們對極區地表大氣溫度和濕度的模擬出現偏差，并且這些極區氣象要素的偏差會(huì )進(jìn)一步通過(guò)動(dòng)力過(guò)程傳導到對秋、冬季西風(fēng)帶、極渦的模擬中去。研究表明：從對海冰本身的模擬以及海冰偏差帶來(lái)的氣候影響這兩個(gè)角度看，BNU-ESM在中國模式中水平較高，但總體上中國6個(gè)氣候模式在海冰分量的模擬上仍與世界平均水平存在差距，這需要中國各模式中心的持續改進(jìn)。
采用泰勒圖和偏差分析等統計方法，評估分析了德國區域氣候模式（REMO）對中國1989—2008年氣溫和降水的模擬能力。結果表明：REMO氣溫模擬值與觀(guān)測值空間相關(guān)系數為0.94，降水空間相關(guān)系數較低（0.42），氣溫模擬結果明顯優(yōu)于降水；從空間偏差上看，在中國大部分地區，REMO模擬的氣溫高于觀(guān)測值，偏差在±4℃以?xún)龋嗖馗咴w有明顯的-4～-2℃的冷偏差；模擬的降水值則高于觀(guān)測值，空間偏差分布較均勻，中國大部分地區偏差在±300 mm之內；除青藏高原、華南和西南地區外，REMO能較準確地反映出中國氣溫和降水的空間分布特征，其中華北和東北地區模擬效果最好；REMO對夏季氣溫和冬季降水的模擬能力相對較好；REMO在地形起伏較大地區的模擬能力有待提高。
對比國家氣候中心耦合模式BCC_CSM1.1提交CMIP5的歷史（Historical）試驗和年代際（Decadal）回報試驗對中國氣候及其年代際變化的模擬。結果表明，Decadal試驗回報的中國降水氣候分布更接近觀(guān)測，回報的中國東部氣溫和降水的年代際距平誤差比Historical試驗減小明顯。對于發(fā)生在20世紀70年代末的中國東部降水年代際變化，Decadal試驗能回報出長(cháng)江中下游降水增多的特征，但Historical試驗模擬的降水變化與觀(guān)測相反。由于Decadal試驗和Historical試驗的區別之一是后者利用觀(guān)測海溫資料進(jìn)行了初始化，為了探討觀(guān)測海溫信息的重要性，進(jìn)一步將Decadal試驗與恢復（Nudging）試驗（即模式積分過(guò)程中，模擬海溫始終向觀(guān)測海溫恢復）的模擬結果進(jìn)行對比。發(fā)現Nudging試驗能夠較好地模擬出“南澇北旱”型降水變化，也能夠模擬出相應的東亞急流增強且偏南的特征。這表明氣候模式對海溫的回報能力是影響其對東亞氣候年代際異常模擬的一個(gè)重要因素。
基于天山山區1961—2013年60個(gè)氣象站點(diǎn)實(shí)測氣溫、降水、相對濕度、日照時(shí)數和積雪深度等氣候資料，結合時(shí)間序列分析、空間分析以及通徑分析等方法，全面精確地獲取了天山山區氣候變化特征以及氣候變化對積雪的通徑影響。結果表明：天山山區氣候變化顯著(zhù)，主要表現為整體增暖、局部變濕與黯化；氣候變暖導致天山山區固態(tài)降水（降雪）保證率明顯降低，尤其是低海拔區域。各氣象要素對積雪不僅存在直接的單因素影響而且各氣象要素之間還存在間接的相互交叉、相互聯(lián)結的多因素影響。單因素影響通徑分別為氣溫、降水和日照時(shí)數對積雪深度的3條直接影響通徑；多因素影響通徑分別為氣溫、降水和日照時(shí)數通過(guò)相互之間的內在關(guān)系對積雪深度產(chǎn)生的6條間接影響通徑。最終結果表明氣溫是積雪變化的主要影響因素，其影響效應遠遠大于降水和日照時(shí)數的影響。
本文從氣候系統觀(guān)測資料、數值模擬資料、經(jīng)濟社會(huì )資料和土地利用資料等方面論述了全球氣候變化的科學(xué)大數據的構成。為推動(dòng)氣候變化大數據的應用，需要進(jìn)一步發(fā)展集成融合、存儲共享、數字模擬和數據挖掘等新的科學(xué)大數據處理技術(shù)方法。文章還分析了科學(xué)大數據在全球氣候服務(wù)框架和未來(lái)地球計劃中的應用價(jià)值，并對其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
利用2000—2010年MODIS地表溫度產(chǎn)品影像，結合DMSP/OLS夜間燈光數據，分析了成都地區夏季城市溫度場(chǎng)及其城市熱島變化的分布特征及其演變規律。結果表明：隨著(zhù)城市化加快，成都地區夏季熱環(huán)境發(fā)生了較大變化，整個(gè)區域以中溫區向次高溫區轉換為主。成都地區熱島效應晝夜變化較大：白天熱島面積不斷增大，與周?chē)l星城熱島連成一體，2000年和2010年城市熱島對區域的增溫貢獻分別為0.13℃和0.29℃，變化量達0.16℃，夜間并不存在大面積強熱島區。舊城區內城市熱島面積有所增加，但不顯著(zhù)，城市擴展區內熱島的規模顯著(zhù)增大，2010年較2000年新增強熱島區域面積166.43 km2，變化幅度達54%。高城市化水平的成都市地區的日較差相對于周邊低城市化水平地區明顯減少。同時(shí)，城市熱島還與人口的平方根具有很好的正相關(guān)關(guān)系，成都地區非農業(yè)人口規模每增長(cháng)100萬(wàn)人，熱島效應強度增加0.4℃。
人類(lèi)活動(dòng)所引起的全球變暖已經(jīng)成為當前世界各國需共同面對的問(wèn)題。經(jīng)濟結構性特征是受到廣泛認可的區域發(fā)展階段替代指標，因而本文分別選用制造業(yè)和服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)內部結構為基本視角，對其細化信息進(jìn)行挖掘，并在經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）各主要成員國背景下對碳排放隨經(jīng)濟發(fā)展階段推進(jìn)而演化的過(guò)程進(jìn)行計量分析。結果顯示：第一，產(chǎn)業(yè)內部結構具備更加豐富的區域經(jīng)濟發(fā)展階段信息，能夠在普遍意義上提供判別區域經(jīng)濟發(fā)展所處時(shí)期的良好標準，為處于不同發(fā)展階段的國家進(jìn)行差異化碳配額權分配提供參考；第二，制造業(yè)和服務(wù)業(yè)內部產(chǎn)業(yè)結構升級的階段性對照結果說(shuō)明，碳排放峰值時(shí)點(diǎn)滯后于工業(yè)化的頂峰位置；第三，人為碳排放在經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中呈現倒U型的固有演化規律，在工業(yè)化頂峰前的碳排放逐步增長(cháng)是為了維持基本經(jīng)濟發(fā)展路徑的不可抗趨勢。因此，發(fā)展中國家在工業(yè)化頂峰前不承諾排放達峰具有較高合理性，但仍應通過(guò)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結構高級化、發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)等舉措抑制碳排放增速、盡早實(shí)現達峰。
本文首先從規模、結構和效率3個(gè)方面在理論上分析我國城鎮化對二氧化碳排放的影響機理。并利用1978—2012年的數據，采用對數迪氏平均指數分解方法（LMDI）量化分析規模效應、結構效應和技術(shù)效應的影響程度。結果表明：城鎮化導致的經(jīng)濟增長(cháng)是人均二氧化碳排放增加的主要拉動(dòng)因素；而城鎮化過(guò)程中結構調整是人均二氧化碳排放的主要拉低因素；城鎮化過(guò)程中技術(shù)效應拉低了人均二氧化碳的排放，但與結構效應相比影響效果較小。研究認為：城鎮化帶來(lái)的結構變化的影響越來(lái)越重要，成為降低碳排放的最大因素，目前技術(shù)效應正在發(fā)揮作用，但是作用有限，如果要實(shí)現低碳城鎮化，需要提高能源使用效率來(lái)發(fā)揮技術(shù)效應的作用。
碳捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS）被認為是進(jìn)行溫室氣體深度減排最重要的技術(shù)路徑之一。為了促進(jìn)CCUS技術(shù)的發(fā)展與應用，歐盟、英國、美國等國家和地區一直積極倡導CCUS實(shí)施的制度化和規范化。通過(guò)對與CCUS相關(guān)的國際公約、重點(diǎn)國家和地區的政策、法規進(jìn)行系統的梳理，以及對中國的法律制度體系和CCUS政策法規現狀的整理，中國CCUS立法和監管體系建立的關(guān)鍵在于解決CO2的定性、地表權和地下權的確定、保障健康、安全和環(huán)境、知識產(chǎn)權的轉移和保護、項目審批制度以及激勵政策體系的建立等，應有針對性地構建CCUS政策法規體系，逐步完善CCUS政策法規環(huán)境，從而推動(dòng)CCUS在中國的健康發(fā)展。
