气候变暖背景下北半球陆面过程响应特征预估分析

论文摘要

利用NCAR CCSM3.0 IPCC AR4陆面模式(CLM3.0)20世纪气候模拟(20C3M)和21世纪中等排放SRESA1B情景下的气候模拟结果,从空间分布、时间变化以及区域差别等方面进行对比分析,讨论了全球变暖背景下21世纪北半球大气、陆面的水分、热量和积雪等过程的变化特征。主要结论如下：21世纪北半球气温将继续呈上升趋势。在气候变暖的背景下,21世纪北半球大气降水、空气湿度和地面净辐射通量都呈增大趋势。夏季空气湿度和净辐射通量的增大幅度将大于冬季,冬季降水增幅大于夏季。21世纪上半叶大气降水及空气湿度的增幅将大于下半叶,而地面净辐射的增大幅度小于下半叶。在SRES A1B排放情景下,21世纪北半球地面温度仍然呈上升趋势,冬季增温幅度大于夏季,且冬季地面温度的年际变化也比夏季明显。地面温度增幅大体上呈纬向带状分布,由低纬地区向高纬地区逐渐增加。冬季北美地区地面增温幅度强于欧亚大陆,而夏季区域差异并不大。伴随空气温度和地面温度的升高,21世纪北半球陆面地表感热通量也表现为增加趋势；冬、夏季感热通量在21世纪前期略有下降,增加趋势主要发生在21世纪中后期。冬、夏季潜热通量均呈持续增大的趋势,且夏季增幅和增强趋势均比冬季明显。夏季地表土壤热通量呈减小趋势,而冬季土壤热通量的变化趋势不明显。气候变暖背景下,伴随降水率的增加,21世纪北半球陆面蒸发、地表径流量也表现为增加的趋势。平均而言,夏季地表蒸发率的增加比冬季更为明显；而地表径流的增加则以冬季更为显著。土壤含水率总体上呈减少趋势,其中21世纪上半叶的下降趋势比较明显,后期上升趋势相对较弱,冬季土壤水分变化的振幅大于夏季。随着北半球地面温度持续升高,21世纪北半球陆面积雪深度呈下降趋势,且冬季的下降幅度大于夏季。冬季积雪深度的年际变化显著,区域差异明显；冬季北美和欧亚地区都表现为一致的下降趋势,北美地区积雪深度的下降幅度大于欧亚地区；夏季积雪深度在欧亚地区呈现较弱的下降趋势,而在北美地区下降趋势和下降幅度都比较显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 全球气候变暖
• 1.2 陆面过程研究进展
• 1.2.1 陆面研究的重要意义
• 1.2.2 气候对陆面特征的敏感性
• 1.2.3 陆面模式研究进展
• 1.3 研究目的及主要内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要内容
• 第二章 模式资料及IPCC排放情景简介
• 2.1 模式资料
• 2.2 排放情景
• 第三章 全球变暖背景下21世纪北半球气候变化特征预估
• 3.1 气温变化特征分析
• 3.1.1 气温变化的空间分布
• 3.1.2 气温变化的时间序列
• 3.2 降水变化特征分析
• 3.2.1 降水变化的空间分布
• 3.2.2 降水变化的时间序列
• 3.3 空气湿度变化特征分析
• 3.3.1 空气湿度变化的空间分布
• 3.3.2 空气湿度变化的时间序列
• 3.4 地面温度变化特征分析
• 3.4.1 地面温度变化的空间分布
• 3.4.2 地面温度变化的时间序列
• 3.5 小结
• 第四章 全球变暖背景下21世纪北半球陆面能量收支变化特征预估
• 4.1 陆面感热通量变化特征分析
• 4.1.1 感热通量变化的空间分布
• 4.1.2 感热通量变化的时间序列
• 4.2 陆面潜热通量变化特征分析
• 4.2.1 潜热通量变化的空间分布
• 4.2.2 潜热通量变化的时间序列
• 4.3 陆面土壤热通量变化特征分析
• 4.3.1 土壤热通量变化的空间分布
• 4.3.2 土壤热通量变化的时间序列
• 4.4 陆面净辐射通量变化特征分析
• 4.4.1 净辐射通量的空间分布
• 4.4.2 净辐射通量变化的时间序列
• 4.5 小结
• 第五章 全球变暖背景下21世纪北半球陆面水文变化特征预估
• 5.1 陆面蒸发变化特征分析
• 5.1.1 蒸发率的空间分布
• 5.1.2 蒸发率变化的时间序列
• 5.2 陆面径流量变化特征分析
• 5.2.1 径流量变化的空间分布
• 5.2.2 径流量变化的时间序列
• 5.3 陆面土壤含水量变化特征分析
• 5.3.1 土壤含水量变化的空间分布
• 5.3.2 土壤含水量变化的时间序列
• 5.4 陆面积雪变化特征预估
• 5.4.1 积雪深度的空间分布
• 5.4.2 积雪深度变化时间序列分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢