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ISSN 1673-1719
CN 11-5368/P
主管:中国气象局
主办:国家气候中心
创刊于 2005 年 (双月刊)
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   气候变化研究进展
  2020年, 第16卷, 第3期 刊出日期:2020-05-30 上一期    下一期
全选: 合并摘要 显示图片
气候系统变化
基于LSTM网络的中国夏季降水预测研究
沈皓俊, 罗勇, 赵宗慈, 王汉杰
气候变化研究进展. 2020, (3): 263-275.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.067
摘要 ( 1158 )   HTML ( 76 )   PDF (8119KB)( 977 )

基于BCC-CSM季节气候预测模式系统历史回报数据和国家气象信息中心提供的中国地面降水月值数据,通过多方法对比并讨论了影响预测结果的因素,利用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络预测2014年和2015年中国夏季降水。结果表明:LSTM网络的预测效果较逐步回归、BP神经网络及模式输出结果有一定优势。参数调优对于LSTM网络预测效果影响较大,重要参数有隐含层节点数、训练次数和学习率。选择合适的起报月份数据有助于提升季节预测的准确性,利用4月起报的数据预测夏季降水效果较好。海冰分量因子对降水季节预测有正贡献。在2014年、2015年夏季降水回报试验中,LSTM网络对降水整体形势有一定的预测能力,Ps评分分别为74分、71分,距平符号一致率分别为55.63%、55.25%,Ps评分的均值高于同期全国会商及业务模式。

RCPs情景下汉江流域未来极端降水的模拟与预估
张奇谋,王润,姜彤,陈松生
气候变化研究进展. 2020, (3): 276-286.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.050
摘要 ( 849 )   HTML ( 51 )   PDF (6101KB)( 726 )

采用应用于跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)的5个CMIP5全球气候模式模拟的历史和未来RCP排放情景下的逐日降水数据,在评估模式对汉江流域1961—2005年极端降水变化特征模拟能力的基础上,进一步计算了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下汉江流域未来2016—2060年极端降水总量(R95p)、极端降水贡献率(PEP)、连续5 d最大降水(RX5d)和降水强度(SDII),结果表明:RCP4.5情景下的极端降水指数上升最明显,R95p和RX5d分别较基准期增加12.5%和8.2%,PEP增加3.2个百分点,SDII微弱上升。在不同排放情景下,PEP均有一定的增幅,以流域西北和东南部增幅较大;R95p在流域绝大部分区域表现出一定的增加,且流域东南部和北部是增幅高值区;RX5d在RCP2.6和RCP4.5情景下整体表现为增加的特征,但在RCP8.5情景下整体表现为减少的特征。对极端降水预估的不确定性中,SDII的不确定性最小,RX5d的不确定性最大;不确定性大值区主要位于流域东部、东南部和西北部部分区域。

CN05.1气象数据在流域水文模拟中的应用——以新疆开都河流域为例
罗映雪,徐长春,楚智,孙琪,陈丽
气候变化研究进展. 2020, (3): 287-295.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.178
摘要 ( 1461 )   HTML ( 88 )   PDF (4595KB)( 1435 )

为探讨中国再分析气象数据集CN05.1在流域水文模拟中的适用性潜力,以开都河流域为研究区,分别使用CN05.1数据集和传统气象站数据驱动SWAT水文模型,采用决定系数(R 2)、纳什效率系数(NSE)和相对误差(Re)等评价指标对二者模拟效果进行对比分析,以确定CN05.1数据的适用性;最后采用两种数据订正方法对CN05.1降水数据进行了订正,并以水文模拟效果进行评价。研究结果表明:(1) CN05.1气象数据在开都河流域的水文气象模拟中具有较强的适用性;(2) 基于SWAT模型的水文模拟显示,CN05.1数据驱动的水文模拟精度高于传统气象站数据,其率定期(1995—2005年)和验证期(2006—2016年)的R 2分别为0.81和0.73,NSE分别为0.81和0.72,Re分别为-0.97%和0.39%;(3)两种数据订正方法均能较好地再现流域径流变化过程,但基于空间关系订正法的径流模拟效果更好,R 2和NSE均在0.72以上,|Re|<1.7%。由此,订正后的CN05.1降水数据一方面弥补了传统气象站数据缺失的问题,另一方面补足了未订正CN05.1降水数据在径流模拟中峰值欠佳的问题。

气候变化影响
1984—2014年北京地区不透水地表的时空变化及其温度效应研究
张稼乐,潘志华,匡文慧,潘宇鹰,韩国琳,王佳琳,黄娜,张子源,尹文娟
气候变化研究进展. 2020, (3): 296-305.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.084
摘要 ( 452 )   HTML ( 22 )   PDF (7430KB)( 404 )

研究城市地表覆盖与地表温度(LST)的关系对改善城市生态环境具有重要科学意义。在Landsat TM数据支持下,利用线性光谱混合分析模型提取不透水地表信息,结合LST和地表热通量,分析不透水地表覆盖度(ISA)和LST的时空变化特征及其相互关系,探讨不透水地表对LST的影响机理。结果表明:1984—2014年北京不透水地表面积迅速增长,中覆盖度比例下降,高覆盖度比例增加;LST从市中心向郊区递减,高温区向外扩张;LST和ISA呈显著正相关,但不是简单的线性关系;ISA处于0.6~0.9时LST上升速率最快,减少ISA在此范围内的不透水地表集中分布可缓解高温区集中的现象。

澜沧江源区气温与降水对径流变化的影响
王珂,蒲焘,史晓宜,孔彦龙
气候变化研究进展. 2020, (3): 306-315.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.103
摘要 ( 711 )   HTML ( 32 )   PDF (2312KB)( 584 )

为研究澜沧江源区水文气候变化特征,采用线性回归拟合分析方法、M-K非参数检验法对1960—2010年间澜沧江源区的水文气候变化趋势进行分析,计算了各季节气温变化对年气温变化的贡献量,并基于Pearson相关分析法和贡献率的计算讨论了降水量和气温对径流量变化的影响。结果表明:澜沧江源区年平均气温和各季节平均气温均呈显著上升趋势,其中,冬季的增温对年平均气温增加贡献最大(38%)。澜沧江流域源区年降水量无明显增减趋势,但春季降水量显著增加。澜沧江流域源区年径流量未呈现显著变化趋势,冬季和春季径流量呈现出显著的增加趋势。年际尺度上,径流量的主控因素是降水量,降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对丰沛的6—10月份;冬季和初春季节气温上升对径流量的改变存在一定的影响,且气温的贡献率要比降水的贡献率大,原因是气温升高加剧研究区内冰雪的消融,进而导致澜沧江源区的径流增加。

气候变化对宁波四明山人体舒适度的影响
黄鹤楼,邹旭恺,丁烨毅,陈鲜艳,石英,肖风劲
气候变化研究进展. 2020, (3): 316-324.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.167
摘要 ( 432 )   HTML ( 27 )   PDF (2085KB)( 481 )

利用宁波四明山区域气象观测站逐日和逐小时气象要素观测资料,分析该区域气候条件,并以舒适度指标等评估其气候生态。结果表明,1961—2017年四明山区域气温持续上升,降水增多,日降水峰值集中在16—18时且未出现明显变化,小风日数增多,气候适宜日数明显增加。气温是影响该区域人体舒适度的主因,其次是相对湿度和风;春秋舒适日数多,气候温润,日晴夜雨特征明显;夏季凉爽,是理想的避暑休闲胜地;年舒适时数高山与平原相近,但季节差异明显,夏季高山地区非常舒适,其他三季平原更舒适。区域气候模式结果显示,未来四明山区域气温继续维持升高趋势,降水有所增加,极端高温事件增多,极端低温事件减少,人体舒适日数呈减少趋势,春、秋季略增加,夏季减少明显。

水文模型参数选取对模拟径流的年际年内分布影响评估
张静文,郭家力,王敬斌,夏丽丽,岳青华,刘章君
气候变化研究进展. 2020, (3): 325-335.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.211
摘要 ( 441 )   HTML ( 13 )   PDF (2587KB)( 1036 )

使用水文模型进行气候变化对水文水资源的影响评估时,通常假定水文模型参数在历史和未来时期是固定不变的,并未区分水文模型参数受环境变化的影响差异。针对该问题,采用集对分析法以年降水量和年径流量为依据进行丰、平、枯水年的划分,利用SWAT分布式水文模型分别率定不同水平年的模型参数,探究月尺度模型参数的非稳定性对年际年内径流的影响。研究结果表明,分别以年降水量和年径流量划分丰、平、枯水年时,1961—2010年这50年中有70%的年份为同枯或同丰。如果仅选择某一水平年(丰、平、枯)背景下的资料进行建模,将导致模拟精度较丰、平、枯整体考虑时降低,且是以偏大为主。用同样的水文资料与代表不同环境条件下模型参数推求径流过程时,从年际变化角度看,使用某一水平年(丰、平、枯)背景下的参数,总体上模拟径流偏湿润,使得丰水年比重增加、枯水年比重降低;从年内分布看,受不同水平年参数影响,径流的集中度减小,年内分配更加均匀,径流集中期延迟。本研究可为提高未来变化环境下水文模拟可靠性提供参考,对于应对变化环境下的水资源适应性管理具有重要意义。

气候变化适应
基于自然的气候变化解决方案
张小全, 谢茜, 曾楠
气候变化研究进展. 2020, (3): 336-344.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.294
摘要 ( 1799 )   HTML ( 102 )   PDF (1578KB)( 1446 )

基于自然的解决方案(NbS)是近10年提出的人类社会应对一系列环境和社会挑战的成本有效的方式,但直到近期才在国际社会引起重视。针对气候变化,NbS指通过对生态系统的保护、恢复和可持续管理减缓气候变化,同时利用生态系统及其服务功能帮助人类和野生生物适应气候变化带来的影响和挑战。这些生态系统包括森林、农田、草地、湿地(海岸带)生态系统,人工的或天然的。NbS能够为实现《巴黎协定》目标贡献30%左右的减排潜力,同时带来巨大的环境和社会经济的协同效益。但是,在过去的气候变化政策和行动中,包括国家自主贡献(INDC),NbS尚未得到充分的重视,流入NbS相关的气候资金明显不足。为充分发挥NbS的潜力,建议开展中国NbS减排潜力及其协同效应研究,识别成本有效的中国NbS优先领域,梳理国际国内NbS成功案例,制定推动NbS主流化相关激励政策,推动多领域NbS协同治理。

温室气体排放
不同监管强度下碳排放权交易违约行为的实验研究
魏琦,周红伟,李林静
气候变化研究进展. 2020, (3): 345-354.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.151
摘要 ( 374 )   HTML ( 16 )   PDF (1330KB)( 391 )

2017年底中国全国碳市场启动,全球正式运行的碳排放权交易体系达到21个。伴随碳排放权交易的广泛开展,加之产品市场不确定性的冲击,控排企业的违约行为也日益多样化和复杂化。基于此,根据中国碳市场试点地区的通行交易规则,通过在产品市场中引入随机冲击,分析在具有储蓄机制且存在不确定性需求的碳交易体系中,企业违约行为的方式以及监管强度对企业违约行为的影响。研究结果表明:抽查比例较高的强监管设置下被试不会产生系统动机来排放违约,弱监管设置下明显的报告违约会导致排放总量上升。即使面临不确定性冲击,储蓄机制依然能促进控排企业以一个相对有效的方式跨期分配生产量。因此给出如下建议:违约处罚应该分级,报告违约处罚力度应大于排放违约;为提高实际履约率,各地应提高排放报告抽查比例;完善配额储蓄机制。

城镇化背景下中国长期低碳转型路径研究
刘俊伶, 王克, 夏侯沁蕊, 刘芳名, 邹骥, 孔英
气候变化研究进展. 2020, (3): 355-366.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.069
摘要 ( 630 )   HTML ( 45 )   PDF (1932KB)( 628 )

在中国经济步入新常态之际,为了研究城镇化背景下的长期碳排放趋势,构建了人口变动与能源系统互动的综合分析框架与社会经济-能源系统模型。结果显示,从2014年至2050年,预计有3亿人口从农村流向城市,并呈现从中小型城市逐步向大型和特大型城市汇集的趋势。人口流动趋势与人民生活质量改善结合,推动中国基础设施建设、工业产品生产和能源服务需求增长。基准情景下,2050年中国一次能源消费总量达到84亿tce,能源相关CO2排放达到176亿t,比2013年增长83%;而在低碳转型情景下,通过技术创新,2050年中国一次能源消费需求可以控制在61亿tce左右,CO2排放在2020—2025年间达峰,2050年比基准情景降低78%。低碳转型过程中,非化石能源电力和能效技术的减排潜力最大,工业和电力部门率先在2020年达峰,建筑和交通 (①按照国际通行的能源系统部门划分标准和能耗概念,工业、建筑、交通均属于终端能源消费部门,其中建筑部门能耗指建筑运行能耗,而非建筑建造过程中的能耗;交通部门能耗指所有交通活动能耗,既包括交通运输业营运类运输工具的交通能耗,也包括私人、公务非营运类运输工具的交通能耗 [1]。)将在2030年左右达峰。实现低碳转型所需新增固定投资占GDP的1.5%,不会给国民经济带来重大负担。中国实施新型城镇化战略具有技术和经济可行性。

对策论坛
马德里气候大会盘点及全球气候治理展望
樊星,王际杰,王田,高翔
气候变化研究进展. 2020, (3): 367-372.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2020.014
摘要 ( 683 )   HTML ( 20 )   PDF (1216KB)( 521 )

《联合国气候变化框架公约》(简称《公约》)第25次缔约方会议取得了一定进展,但未能就各方最为关注的《巴黎协定》第六条市场机制实施细则达成一致。会议成果平淡主要有4个原因:第一,过度强调提高各方减排目标力度而未能聚焦《巴黎协定》第六条相关谈判;第二,主席国和部分缔约方急切将各方尚未形成政治共识的提高承诺力度问题引入谈判进程,破坏了谈判氛围;第三,各个议题推进不平衡;第四,发达国家企图逃避责任,促使发展中国家更加团结并形成对立。展望2020年的全球气候多边进程形势,《巴黎协定》第六条相关谈判将继续作为重点,提高力度也将成为讨论主题,但片面强调1.5℃目标可能引发重谈《巴黎协定》风险,同时发达国家背弃《公约》、转嫁责任意图明显。全球气候治理应聚焦落实承诺的力度,并平行推进《公约》及其《巴黎协定》的实施。

气候保险的概念、理论及在中国的发展建议
许光清, 陈晓玉, 刘海博, 黄丹泽, 张友谊
气候变化研究进展. 2020, (3): 373-382.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.137
摘要 ( 1178 )   HTML ( 45 )   PDF (1504KB)( 1259 )

气候风险可能给人类社会带来巨大的生命和财产损失,气候保险通过转移分散风险成为应对气候风险的有效机制。文中首先在辨析气候保险的概念和市场机制等理论基础上,分析了气候保险存在逆向选择风险与难以满足大数法则、存在道德风险与反馈效应的问题;其次梳理了发达国家气候保险的发展情况,其风险分散和转移功能比较强,保费一部分存在政府补贴,一般采取政府紧急贷款、再保险和保险衍生品的方式进一步分散风险,但是也存在道德风险的问题。最后分析了中国气候保险的发展现状发现存在着难以满足大数法则的问题,道德风险尚无明确体现,并提出建议:完善气象站基础设施、制定自然灾害风险地图、提高公众和敏感行业气候保险的购买意愿等尽量使气候保险满足大数法则;促使保险公司在设计保险产品时考虑非经济成本,未雨绸缪避免道德风险及反馈效应;适时发展气候再保险和保险衍生品,建立分散和转移风险的市场机制。

简讯
基于CiteSpace的热浪研究知识图谱分析
张俊华,黄波,刘晓倩,聂敬娣,王娟
气候变化研究进展. 2020, (3): 383-389.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.159
摘要 ( 443 )   HTML ( 16 )   PDF (4275KB)( 622 )

近年来,全球热浪事件频发,对环境、生态系统以及人体健康造成了重大影响。对热浪研究发展历程和研究热点与前沿进行梳理有助于为研究学者提供一些有益的启示。文中以热浪为主题词,从Web of Science核心数据库中检索出1975—2019年文献2237篇,运用CiteSpace知识图谱分析工具,对热浪的研究进展及演变趋势进行了图谱解读和分析。结果表明:(1)国外对于热浪的研究起步较早,在该领域拥有较多的高影响力学者以及科研机构,如美国国家大气研究中心;中国在热浪领域起步较晚,但是发展速度很快,代表机构为中国科学院。(2)热浪研究涉及的学科广泛,如气象与大气科学、环境科学、环境科学与生态学等,其中与环境相关的学科占主要。(3)热浪研究热点可概括为4个方向,包括热浪对健康的影响、热浪热点事件、热浪的影响因素以及热浪研究方法。(4)热浪的研究发展过程可分为3个阶段:起始阶段,研究重点在极端气候现象导致的热浪和热浪的时间变化特征领域;发展阶段,研究内容为1995年芝加哥热浪事件与2003年欧洲热浪事件,并关注了热浪与城市热岛的关系及热浪对健康的影响;当前研究阶段,减少城市热浪风险和海洋热浪是热浪研究领域的前沿。

威廉∙诺德豪斯与气候变化经济学
姜维
气候变化研究进展. 2020, (3): 390-394.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.209
摘要 ( 484 )   HTML ( 20 )   PDF (1080KB)( 566 )
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