本研究基于地面和高空資料,分析了阿克蘇河流域1960—2015年的氣候和水文變化特征,并探討了高空氣候變量在徑流反演中的作用。結果表明,在全球變化背景下,阿克蘇河流域地表溫度呈顯著(zhù)升高趨勢,線(xiàn)性?xún)A向率為0.18℃/10a（-0.09~0.43℃/10a);流域降水總體呈增加趨勢,增加速率為10.42 mm/10a（2.23~21.11 mm/10a)。阿拉木圖、伊寧和庫車(chē)3個(gè)高空探測站的0℃層高度總體呈上升趨勢。相對于1960—1989年,1990—2015年3個(gè)站的0℃層高度分別增加了88.9 m、29.4 m和7.2 m。聯(lián)合使用地面氣溫、降水和高空0°層高度資料,能顯著(zhù)提高阿克蘇河流域夏季流量反演效果。
基于山西14個(gè)站點(diǎn)1957—2014年逐日降水資料,計算年尺度與多年尺度下的降水集中指數（CI）和極端降水指數（R95p和R99p),利用統計方法,研究了山西降水集中度的時(shí)空變化和影響因素。結果表明,CI值與R99p顯著(zhù)正相關(guān),CI值增大則發(fā)生極端強降水幾率增大。多年尺度CI值體現出明顯的緯度地帶性和較大的局地空間差異。受溫帶大陸性季風(fēng)氣候控制,山西省降水CI值介于0.59~0.64,相對亞熱帶地區較小,且變化范圍較小。總體上年尺度CI值呈下降趨勢,五臺山、右玉、五寨、運城等站點(diǎn)下降趨勢顯著(zhù)。盆地區域較高山高原區的CI值更大且下降趨勢不顯著(zhù),更易于發(fā)生極端降水事件。較高的高程和較大的變幅可增強高程對CI值的影響。太平洋年代際振蕩（PDO）與年尺度CI值顯著(zhù)負相關(guān)。PDO冷位相時(shí)期,西太平洋副高西進(jìn)、偏強,CI值偏高,發(fā)生極端強降水的可能性增大。本研究揭示了自然地理條件和海-氣相互作用對區域尺度降水集中度存在復雜的影響。
利用1972—2012年石家莊城市站和4個(gè)鄉村站地面風(fēng)速資料,采用城鄉對比方法,對石家莊城市站地面風(fēng)速序列中的城市化影響進(jìn)行分析,結果表明,石家莊站年和季節平均地面風(fēng)速和平均10 min最大風(fēng)速的長(cháng)期下降趨勢,主要是由城市化因素引起。具體結論如下：(1)石家莊站年和四季平均風(fēng)速、平均10 min最大風(fēng)速和大風(fēng)日數均呈極顯著(zhù)的減少趨勢,年平均減少速率分別為-0.15 (m/s)/10a、-1.05 (m/s)/10a和-2.90 d/10a;鄉村站年平均風(fēng)速呈微弱下降趨勢,年平均10 min最大風(fēng)速減少較為明顯,年大風(fēng)日數減少趨勢非常顯著(zhù),減少速率分別為-0.02 (m/s)/10a、-0.21 (m/s)/10a和-2.19 d/10a。(2)石家莊站年平均風(fēng)速下降趨勢中的城市化影響為-0.13 (m/s)/10a,城市化影響非常顯著(zhù),城市化貢獻率達到86.0%。該站春、夏、秋、冬季平均風(fēng)速變化的城市化影響分別為-0.16 (m/s)/10a、-0.10 (m/s)/10a、-0.13 (m/s)/10a和-0.15 (m/s)/10a,城市化貢獻率分別為82.8%、87.6%、88.6%和85.4%。(3)石家莊站年平均10 min最大風(fēng)速變化趨勢中的城市化影響為-0.84 (m/s)/10a,城市化貢獻率為79.7%;春、夏、秋、冬季平均10 min最大風(fēng)速變化趨勢中的城市化影響分別為-0.94 (m/s)/10a、-0.80 (m/s)/10a、-0.60 (m/s)/10a和-1.01 (m/s)/10a,城市化貢獻率分別達到90.4%、78.6%、64.9%和79.1%。(4)城市化對石家莊站年大風(fēng)日數減少的影響不顯著(zhù),但冬季大風(fēng)日數減少仍明顯與城市化過(guò)程有關(guān)。
針對《巴黎協(xié)定》提出的溫控目標,利用耦合模式比較計劃第五階段（CMIP5）模式在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的模擬結果,初步分析了全球升溫情景下陸地生態(tài)系統凈初級生產(chǎn)力（NPP）相對于參考時(shí)段（1986—2005年）的變化,重點(diǎn)分析了1.5℃和2℃升溫時(shí)NPP相對于參考時(shí)段的變化量,并探討了大氣CO2濃度、氣溫、降水和輻射的變化及其對NPP變化的影響。CMIP5基于各典型濃度路徑模擬的全球陸地生態(tài)系統NPP均呈增加趨勢,且NPP增加量與升溫幅度成正比。在相同的升溫幅度下,基于各典型濃度路徑模擬的各環(huán)境因子和NPP的變化量較為一致。陸地生態(tài)系統NPP總量增加主要由大氣CO2濃度上升驅動(dòng),其他環(huán)境因子的影響相對較弱。中國東南部、非洲中部、美國東南部和亞馬孫雨林西部地區NPP增加最明顯。NPP變化量的空間格局主要由大氣CO2濃度增加和升溫控制,降水和輻射的影響相對較小。具體而言,大氣CO2濃度上升對中低緯度的NPP變化貢獻最大,對北方高緯度地區NPP變化貢獻較小。溫度上升有利于促進(jìn)北方高緯度地區和青藏高原地區NPP,但對中低緯度地區的NPP有較強的抑制作用。鑒于既有典型濃度路徑和地球系統模型的限制,本文對未來(lái)升溫情景下陸地生態(tài)系統NPP的預估仍存在較大的不確定性,需要在未來(lái)的研究中進(jìn)一步改進(jìn)。
該研究從綜合評估模型(IAM)的模型耦合視角出發(fā),介紹了當前損失函數的研究進(jìn)展,主要從損失函數的構建方法、損失函數與IAM氣候模塊和經(jīng)濟模塊的耦合以及IAM與氣候模式的耦合角度分析了損失函數的耦合功能及其存在的科學(xué)問(wèn)題,探討了損失函數的改進(jìn)方向。通過(guò)文獻梳理發(fā)現,損失函數的構建方法上,主要采用專(zhuān)家判斷法、元分析法和統計學(xué)方法,但各有優(yōu)缺點(diǎn);與氣候模式的耦合功能上,損失函數多以溫升為氣候變化因素,降水等氣候變化信息無(wú)法表達,且由全球尺度的年平均值進(jìn)行標定,不能體現區域的差異和季節的變化,無(wú)法直接描述極端氣候事件造成的巨大損失;與經(jīng)濟模塊的耦合功能上,基于生產(chǎn)部門(mén)的損失函數缺乏間接損失評估功能,缺乏對經(jīng)濟增長(cháng)的動(dòng)態(tài)影響機制。針對上述IAM中氣候變化對經(jīng)濟影響的反饋機制的不足,需重點(diǎn)從細化區域氣候變化因素影響和細分經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)部門(mén)兩個(gè)方向重構損失函數,緊密連接氣候模式與經(jīng)濟模塊,全面評估氣候變化經(jīng)濟損失,并需要從技術(shù)上解決損失函數在耦合經(jīng)濟模塊與氣候模式時(shí)出現的時(shí)空尺度不匹配問(wèn)題,最終為IAM與氣候模式甚至地球系統模式的耦合提供重要的解決方案。
基于中國歷次人口和經(jīng)濟普查及逐年統計年鑒,率定柯布道格拉斯（Cobb-Douglas）經(jīng)濟預測模型的參數,依據共享社會(huì )經(jīng)濟路徑（SSPs）框架情景,構建2020—2100年中國31個(gè)省（區、市）經(jīng)濟變化格點(diǎn)（0.5°×0.5°）數據庫。未來(lái)中國經(jīng)濟呈現如下特點(diǎn)：(1)沿可持續路徑（SSP1）和不均衡路徑（SSP4),GDP將呈現先增后降趨勢,峰值出現在2070—2080年;沿中間路徑（SSP2）和化石燃料為主的發(fā)展路徑（SSP5),GDP則呈現持續增長(cháng)趨勢;區域競爭路徑（SSP3）下,2050年以后GDP增長(cháng)處于停滯狀態(tài)。(2)無(wú)論采用何種路徑,2020年前GDP仍舊保持6.0%左右的增速,隨后增速均低于5.0%并出現放緩或停滯,甚至負增長(cháng)態(tài)勢。(3)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展政策對中國分省經(jīng)濟增長(cháng)產(chǎn)生直接影響。2020年代SSP1~SSP5路徑下江蘇、廣東和山東省GDP總量位列前三;2090年代,SSP1和SSP5路徑下廣東、山東和江蘇省GDP總量依舊位列前三;SSP2路徑下,浙江位列第二;SSP3路徑下,河南躋身前三;SSP4路徑下,排名前三省份為廣東、江蘇和浙江省。(4) 2020年代SSP1、SSP2和SSP5路徑下,山東、浙江等省GDP增速超過(guò)6.0%,SSP3和SSP4路徑下僅廣東和浙江省GDP增速可維持5.0%左右,個(gè)別省還出現負增長(cháng);2090年代各省GDP增速均降至不足1.0%。
凍融循環(huán)是影響土壤碳氮生物地球化學(xué)過(guò)程較為重要的因素。在全球變化背景下,凍融作用對凍土區土壤碳庫穩定性及其關(guān)鍵生物地球化學(xué)過(guò)程影響研究是當前國際熱點(diǎn),尤其是凍融作用影響下多年凍土區泥炭地土壤有機碳礦化研究目前仍未明確。選取我國大興安嶺多年凍土區泥炭地表層（0~15 cm）和深層（15~30 cm）土壤,采用凍融試驗及室內培養方法,探索分析了凍融作用影響下泥炭地土壤有機碳礦化特征,并從土壤活性碳和土壤酶活性角度闡述了影響機制。結果表明在短期的培養中,土壤有機碳礦化量在483~2836 mg/kg間波動(dòng),而凍融循環(huán)均顯著(zhù)降低了表層和深層土壤有機碳礦化量,并且對深層土壤有機碳的礦化抑制作用更為明顯,高達76%。值得注意的是,凍融循環(huán)卻明顯促進(jìn)了CH4的排放,尤其是表層土壤,高達145%。凍融循環(huán)作用也顯著(zhù)增加了土壤可溶性有機碳（DOC）含量,但卻降低了土壤微生物量碳（MBC）以及土壤纖維素酶、淀粉酶和蔗糖酶活性。凍融作用下低的土壤酶活性以及相對低質(zhì)量碳是抑制土壤有機碳礦化的原因。全球變暖背景下,與單純溫度增加所導致的土壤有機碳礦化釋放量相比,凍融循環(huán)作用能降低大興安嶺泥炭地活動(dòng)層中土壤有機碳在短期內碳的釋放。
氣候變化增加了國際河流沖突的可能性,加強跨境水資源適應性管理是流域國可持續發(fā)展的必然選擇。梳理了適應性相關(guān)研究的國內外最新進(jìn)展,認識到適應性管理的關(guān)鍵問(wèn)題是要發(fā)展一套科學(xué)評估未來(lái)氣候變化影響及適應性策略的程序。通過(guò)論述氣候變化下跨境水資源的適應性評估與管理框架,提出一個(gè)氣候變化影響決策評估工具,包括信息收集、需求分析、對策分析、綜合評估以及實(shí)施與調控5個(gè)階段。該項研究將適應性管理與氣候變化、定量化脆弱性及適應能力關(guān)聯(lián)評價(jià)、成本效益分析、多目標優(yōu)化決策和動(dòng)態(tài)調控等有機結合,為從跨界層面制定具有針對性的適應性管理對策提供了思路與方法,有利于促進(jìn)國際河流流域可持續發(fā)展。
分析了深度不確定性?xún)群捌涮攸c(diǎn),包括情景不確定、決策后果不確定和決策方案不確定,指出了傳統洪澇風(fēng)險決策方法過(guò)于依賴(lài)于氣候變化預測結果,未能充分考慮深度不確定性及提供穩健決策。給出了國際上處理深度不確定性的穩健決策方法理論基礎,并介紹了被廣泛應用于洪澇風(fēng)險領(lǐng)域的魯棒決策、信息差距及適應對策路徑3種穩健決策方法。對比分析發(fā)現,魯棒決策法有完備的適應措施定量評估體系但計算量大且不易理解;信息差距法可解決不能以概率表式的不確定性問(wèn)題,而未考慮適應對策的失效情景;適應對策路徑法提供可視化的決策路徑,未能充分考慮社會(huì )經(jīng)濟的不確定性。提出未來(lái)可綜合魯棒決策和適應對策路徑優(yōu)點(diǎn),為減少不確定性、降低洪澇災害風(fēng)險、制定適應氣候變化策略提供參考。
作為IPCC新一輪氣候變化綜合評估的組成部分,IPCC國家溫室氣體清單指南進(jìn)入了正式的精細化階段,將在2019年形成最終成果,與現有的《IPCC2006指南》合并使用,為“適用于所有締約方的”《巴黎協(xié)定》的實(shí)施奠定基礎。精細化工作分為提供新方法、更新已有內容、補充/澄清已有內容等三大類(lèi),共有107個(gè)“精細化點(diǎn)”,涵蓋通用方法論、能源活動(dòng)、工業(yè)過(guò)程、農業(yè)林業(yè)和其他土地利用、廢棄物等各個(gè)領(lǐng)域和部門(mén)。中國共有12名專(zhuān)家參與此次工作。建議中國科研工作者盡快以英文著(zhù)述的形式發(fā)表相關(guān)成果,提高中國文獻的引用率;鑒于中國已具備根據最新指南要求編制清單的能力,建議未來(lái)國家溫室氣體清單的編制盡可能全面轉向《IPCC2006指南》及其增補和精細化內容。
本文應用LMDI分解分析方法對中國2000—2014年生產(chǎn)部門(mén)CO2排放量變化做因素分解分析,同時(shí)結合STIRPAT模型建立CO2預測模型,分析2017—2030年中國的CO2排放情況。結果表明,經(jīng)濟增長(cháng)和能耗強度變化對中國CO2排放量變化的影響分別為114.9%、-22.6%。基于預測模型變量構建未來(lái)情景,設定正常路線(xiàn)、減排路線(xiàn)和激進(jìn)路線(xiàn)3條路線(xiàn),共包含9種情景。正常路線(xiàn)的低碳情景和減排路線(xiàn)的基準情景下可實(shí)現2025年達到CO2排放峰值,減排路線(xiàn)的低碳情景可實(shí)現2020年達到排放峰值。
