本研究基于地面和高空资料,分析了阿克苏河流域1960—2015年的气候和水文变化特征,并探讨了高空气候变量在径流反演中的作用。结果表明,在全球变化背景下,阿克苏河流域地表温度呈显著升高趋势,线性倾向率为0.18℃/10a（-0.09~0.43℃/10a);流域降水总体呈增加趋势,增加速率为10.42 mm/10a（2.23~21.11 mm/10a)。阿拉木图、伊宁和库车3个高空探测站的0℃层高度总体呈上升趋势。相对于1960—1989年,1990—2015年3个站的0℃层高度分别增加了88.9 m、29.4 m和7.2 m。联合使用地面气温、降水和高空0°层高度资料,能显著提高阿克苏河流域夏季流量反演效果。

基于山西14个站点1957—2014年逐日降水资料,计算年尺度与多年尺度下的降水集中指数（CI）和极端降水指数（R_95p和R_99p),利用统计方法,研究了山西降水集中度的时空变化和影响因素。结果表明,CI值与R_99p显著正相关,CI值增大则发生极端强降水几率增大。多年尺度CI值体现出明显的纬度地带性和较大的局地空间差异。受温带大陆性季风气候控制,山西省降水CI值介于0.59~0.64,相对亚热带地区较小,且变化范围较小。总体上年尺度CI值呈下降趋势,五台山、右玉、五寨、运城等站点下降趋势显著。盆地区域较高山高原区的CI值更大且下降趋势不显著,更易于发生极端降水事件。较高的高程和较大的变幅可增强高程对CI值的影响。太平洋年代际振荡（PDO）与年尺度CI值显著负相关。PDO冷位相时期,西太平洋副高西进、偏强,CI值偏高,发生极端强降水的可能性增大。本研究揭示了自然地理条件和海-气相互作用对区域尺度降水集中度存在复杂的影响。

利用1972—2012年石家庄城市站和4个乡村站地面风速资料,采用城乡对比方法,对石家庄城市站地面风速序列中的城市化影响进行分析,结果表明,石家庄站年和季节平均地面风速和平均10 min最大风速的长期下降趋势,主要是由城市化因素引起。具体结论如下：(1)石家庄站年和四季平均风速、平均10 min最大风速和大风日数均呈极显著的减少趋势,年平均减少速率分别为-0.15 (m/s)/10a、-1.05 (m/s)/10a和-2.90 d/10a;乡村站年平均风速呈微弱下降趋势,年平均10 min最大风速减少较为明显,年大风日数减少趋势非常显著,减少速率分别为-0.02 (m/s)/10a、-0.21 (m/s)/10a和-2.19 d/10a。(2)石家庄站年平均风速下降趋势中的城市化影响为-0.13 (m/s)/10a,城市化影响非常显著,城市化贡献率达到86.0%。该站春、夏、秋、冬季平均风速变化的城市化影响分别为-0.16 (m/s)/10a、-0.10 (m/s)/10a、-0.13 (m/s)/10a和-0.15 (m/s)/10a,城市化贡献率分别为82.8%、87.6%、88.6%和85.4%。(3)石家庄站年平均10 min最大风速变化趋势中的城市化影响为-0.84 (m/s)/10a,城市化贡献率为79.7%;春、夏、秋、冬季平均10 min最大风速变化趋势中的城市化影响分别为-0.94 (m/s)/10a、-0.80 (m/s)/10a、-0.60 (m/s)/10a和-1.01 (m/s)/10a,城市化贡献率分别达到90.4%、78.6%、64.9%和79.1%。(4)城市化对石家庄站年大风日数减少的影响不显著,但冬季大风日数减少仍明显与城市化过程有关。

针对《巴黎协定》提出的温控目标,利用耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）模式在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的模拟结果,初步分析了全球升温情景下陆地生态系统净初级生产力（NPP）相对于参考时段（1986—2005年）的变化,重点分析了1.5℃和2℃升温时NPP相对于参考时段的变化量,并探讨了大气CO₂浓度、气温、降水和辐射的变化及其对NPP变化的影响。CMIP5基于各典型浓度路径模拟的全球陆地生态系统NPP均呈增加趋势,且NPP增加量与升温幅度成正比。在相同的升温幅度下,基于各典型浓度路径模拟的各环境因子和NPP的变化量较为一致。陆地生态系统NPP总量增加主要由大气CO₂浓度上升驱动,其他环境因子的影响相对较弱。中国东南部、非洲中部、美国东南部和亚马孙雨林西部地区NPP增加最明显。NPP变化量的空间格局主要由大气CO₂浓度增加和升温控制,降水和辐射的影响相对较小。具体而言,大气CO₂浓度上升对中低纬度的NPP变化贡献最大,对北方高纬度地区NPP变化贡献较小。温度上升有利于促进北方高纬度地区和青藏高原地区NPP,但对中低纬度地区的NPP有较强的抑制作用。鉴于既有典型浓度路径和地球系统模型的限制,本文对未来升温情景下陆地生态系统NPP的预估仍存在较大的不确定性,需要在未来的研究中进一步改进。

该研究从综合评估模型(IAM)的模型耦合视角出发,介绍了当前损失函数的研究进展,主要从损失函数的构建方法、损失函数与IAM气候模块和经济模块的耦合以及IAM与气候模式的耦合角度分析了损失函数的耦合功能及其存在的科学问题,探讨了损失函数的改进方向。通过文献梳理发现,损失函数的构建方法上,主要采用专家判断法、元分析法和统计学方法,但各有优缺点;与气候模式的耦合功能上,损失函数多以温升为气候变化因素,降水等气候变化信息无法表达,且由全球尺度的年平均值进行标定,不能体现区域的差异和季节的变化,无法直接描述极端气候事件造成的巨大损失;与经济模块的耦合功能上,基于生产部门的损失函数缺乏间接损失评估功能,缺乏对经济增长的动态影响机制。针对上述IAM中气候变化对经济影响的反馈机制的不足,需重点从细化区域气候变化因素影响和细分经济产业部门两个方向重构损失函数,紧密连接气候模式与经济模块,全面评估气候变化经济损失,并需要从技术上解决损失函数在耦合经济模块与气候模式时出现的时空尺度不匹配问题,最终为IAM与气候模式甚至地球系统模式的耦合提供重要的解决方案。

基于中国历次人口和经济普查及逐年统计年鉴,率定柯布道格拉斯（Cobb-Douglas）经济预测模型的参数,依据共享社会经济路径（SSPs）框架情景,构建2020—2100年中国31个省（区、市）经济变化格点（0.5°×0.5°）数据库。未来中国经济呈现如下特点：(1)沿可持续路径（SSP1）和不均衡路径（SSP4),GDP将呈现先增后降趋势,峰值出现在2070—2080年;沿中间路径（SSP2）和化石燃料为主的发展路径（SSP5),GDP则呈现持续增长趋势;区域竞争路径（SSP3）下,2050年以后GDP增长处于停滞状态。(2)无论采用何种路径,2020年前GDP仍旧保持6.0%左右的增速,随后增速均低于5.0%并出现放缓或停滞,甚至负增长态势。(3)社会经济发展政策对中国分省经济增长产生直接影响。2020年代SSP1~SSP5路径下江苏、广东和山东省GDP总量位列前三;2090年代,SSP1和SSP5路径下广东、山东和江苏省GDP总量依旧位列前三;SSP2路径下,浙江位列第二;SSP3路径下,河南跻身前三;SSP4路径下,排名前三省份为广东、江苏和浙江省。(4) 2020年代SSP1、SSP2和SSP5路径下,山东、浙江等省GDP增速超过6.0%,SSP3和SSP4路径下仅广东和浙江省GDP增速可维持5.0%左右,个别省还出现负增长;2090年代各省GDP增速均降至不足1.0%。

冻融循环是影响土壤碳氮生物地球化学过程较为重要的因素。在全球变化背景下,冻融作用对冻土区土壤碳库稳定性及其关键生物地球化学过程影响研究是当前国际热点,尤其是冻融作用影响下多年冻土区泥炭地土壤有机碳矿化研究目前仍未明确。选取我国大兴安岭多年冻土区泥炭地表层（0~15 cm）和深层（15~30 cm）土壤,采用冻融试验及室内培养方法,探索分析了冻融作用影响下泥炭地土壤有机碳矿化特征,并从土壤活性碳和土壤酶活性角度阐述了影响机制。结果表明在短期的培养中,土壤有机碳矿化量在483~2836 mg/kg间波动,而冻融循环均显著降低了表层和深层土壤有机碳矿化量,并且对深层土壤有机碳的矿化抑制作用更为明显,高达76%。值得注意的是,冻融循环却明显促进了CH₄的排放,尤其是表层土壤,高达145%。冻融循环作用也显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量,但却降低了土壤微生物量碳（MBC）以及土壤纤维素酶、淀粉酶和蔗糖酶活性。冻融作用下低的土壤酶活性以及相对低质量碳是抑制土壤有机碳矿化的原因。全球变暖背景下,与单纯温度增加所导致的土壤有机碳矿化释放量相比,冻融循环作用能降低大兴安岭泥炭地活动层中土壤有机碳在短期内碳的释放。

气候变化增加了国际河流冲突的可能性,加强跨境水资源适应性管理是流域国可持续发展的必然选择。梳理了适应性相关研究的国内外最新进展,认识到适应性管理的关键问题是要发展一套科学评估未来气候变化影响及适应性策略的程序。通过论述气候变化下跨境水资源的适应性评估与管理框架,提出一个气候变化影响决策评估工具,包括信息收集、需求分析、对策分析、综合评估以及实施与调控5个阶段。该项研究将适应性管理与气候变化、定量化脆弱性及适应能力关联评价、成本效益分析、多目标优化决策和动态调控等有机结合,为从跨界层面制定具有针对性的适应性管理对策提供了思路与方法,有利于促进国际河流流域可持续发展。

分析了深度不确定性内涵及其特点,包括情景不确定、决策后果不确定和决策方案不确定,指出了传统洪涝风险决策方法过于依赖于气候变化预测结果,未能充分考虑深度不确定性及提供稳健决策。给出了国际上处理深度不确定性的稳健决策方法理论基础,并介绍了被广泛应用于洪涝风险领域的鲁棒决策、信息差距及适应对策路径3种稳健决策方法。对比分析发现,鲁棒决策法有完备的适应措施定量评估体系但计算量大且不易理解;信息差距法可解决不能以概率表式的不确定性问题,而未考虑适应对策的失效情景;适应对策路径法提供可视化的决策路径,未能充分考虑社会经济的不确定性。提出未来可综合鲁棒决策和适应对策路径优点,为减少不确定性、降低洪涝灾害风险、制定适应气候变化策略提供参考。

作为IPCC新一轮气候变化综合评估的组成部分,IPCC国家温室气体清单指南进入了正式的精细化阶段,将在2019年形成最终成果,与现有的《IPCC2006指南》合并使用,为“适用于所有缔约方的”《巴黎协定》的实施奠定基础。精细化工作分为提供新方法、更新已有内容、补充/澄清已有内容等三大类,共有107个“精细化点”,涵盖通用方法论、能源活动、工业过程、农业林业和其他土地利用、废弃物等各个领域和部门。中国共有12名专家参与此次工作。建议中国科研工作者尽快以英文著述的形式发表相关成果,提高中国文献的引用率;鉴于中国已具备根据最新指南要求编制清单的能力,建议未来国家温室气体清单的编制尽可能全面转向《IPCC2006指南》及其增补和精细化内容。

本文应用LMDI分解分析方法对中国2000—2014年生产部门CO₂排放量变化做因素分解分析,同时结合STIRPAT模型建立CO₂预测模型,分析2017—2030年中国的CO₂排放情况。结果表明,经济增长和能耗强度变化对中国CO₂排放量变化的影响分别为114.9%、-22.6%。基于预测模型变量构建未来情景,设定正常路线、减排路线和激进路线3条路线,共包含9种情景。正常路线的低碳情景和减排路线的基准情景下可实现2025年达到CO₂排放峰值,减排路线的低碳情景可实现2020年达到排放峰值。