RQL's Blog 菜鸟成长记

气候变化科学概论


秦大河及其IPCC团队授课《气候变化科学概论》

气候变化科学是研究气候系统五大圈层(生物圈、冰冻圈、水圈、岩石圈、大气圈,五个圈层相互作用构成气候系统)与人类经济活动相互作用的科学。

以后估计每周周一都要上这门课。

第十二讲——气候变化的影响、脆弱性和恢复力(罗勇)

作者介绍:清华大学地球系统科学系副主任
研究气候、水、能源,地球气候系统的研制与评估

气候变化的自然影响和社会影响。
气候变化包括气候平均值或变率的变化

1. 气候变化的影响和脆弱性评估方法

介绍气候变化的影响和脆弱性的内涵、气候变化影响的评估方法、气候变化影响的检测与归因的方法、脆弱性的评估方法。

2003年欧洲高温热量死亡35000人。同时,还说老龄化与温度有关,好像是温度越高人越长命或

研究某一系统(例如径流、农业、森林生态系统)对气候变化的敏感性,可通过逐步升高温度或降雨量,根据模式计算该系统的反应量。那么这里的这个模式是地球气候系统模式吗?
听后面的,应该不是地球系统模式,而是相应的其他子模式

2. 气候变化对全球的影响和脆弱性

评估气候变化对淡水资源、陆地生态系统、海岸带、海洋系统、粮食生产系统、城市、农村地区、人类健康的影响和脆弱性。

TED网易公开课,戈尔对最近气候趋势的警告

3. 气候变化对主要区域的影响和脆弱性

评估气候变化对非洲、欧洲、亚洲、大洋洲、北美洲、中美洲和南美洲、极区、小岛屿、公海的影响和脆弱性。

4. 气候变化影响的检测和归因的主要结论

5. 恢复力与气候变化适应

恢复力理念、恢复力建设以及恢复力、气候变化适应与可持续发展的协同。

气候现象和相关的区域气候变化(周波涛)

2018年5月14日
内容:主要讲了季风系统(全球季风)、热带环流(Hadly和walker环流)、大气涛动、中国气候变化预估。

亚澳季风系统

  1. 研究表明东亚夏季风强度减弱,并具有明显的年代际波动。
    并认为21世纪东亚夏季风环流将呈增强趋势,东亚夏季风降水和强降水事件将增多,平均降水的年际变率很可能加大(除RCP2.6外),季风爆发日期将提前,撤退日期将延后,季风期延长,但模式间的离差较大

  2. 南亚夏季风总体表现为减弱趋势,且年代际变化特征明显。20世纪60年代至80年代中期,南亚夏季风偏强;90年代初期以来,南亚夏季风偏弱。
    21世纪印度季风环流将继续减弱。由于从海洋到陆地的水汽通量输送增加,使得印度季风降水和强降水事件增加。季风降水的年际变率加大,爆发提前,撤退延后,季风期延长。(为什么我觉得后面讲的两点特点与前面印度季风减弱的特点似乎不符呀

  3. 21世纪澳大利亚季风环流变化不明显。澳洲降水的总体变化较小,存在较大的不确定性。

全球季风(Wang and Ding,2006)

    全球季风分布图

经典气候学把季风视为局地现象,把季风视为近地面风的季节性反转,强调亚非澳季风区     现代气候学把季风视为全球现象,季风形成的机制是随季节而变化的大尺度持续大气翻转,全球热带有6-7个区。把季风区扩大到海上是季风研究的一个新发展。

近半个世纪以来,全球陆地季风降水减少趋势主要由于北半球季风降水减弱。全球海洋-陆地季风降水在1979年后呈增多的趋势主要由于北半球海洋季风降水增加所致。其原因归纳如下:

  1. 自然变率。太平洋东西热力差异加强,东太平洋海平面气压升高,印太区域海平面气压下降,使得向东半球季风区水汽输送加强,南半球和北半球季风加强;
  2. 人为强迫。全球陆地和海洋区域的温差增大,全球季风增强。陆地—海洋温差加大主要在NH而不是SH,主要加强NHSM。NH增温大于SH,由SH向NH越赤道气压梯度力加强,NHSM加强。

季风未来预估结论:

  1. 全球季风环流将减弱,全球季风降水将可能增加,极端降水事件可能增加。
  2. 亚澳季风系统总降水将增加(中等信度),但具有南北不对称性
    东亚夏季风环流将加强,季风降水将增加(中等信度)
    印度夏季风环流将减弱,季风降水将增加(中等信度)
    澳洲季风环流变化不明显,季风降水变化较小(低信度)



气候变化的预估 董文杰

updated by 2018/04/28 周六

一开始先向我们强调了问问题的重要性,介绍了很多厉害的人物都是很会提问题的,而且大牛也会提一些基本的问题。 但不知道为什么,在和师兄师姐一起听报告的时候就不敢提问题,怕自己提的问题态浅显,大家都懂,就自己不知道,这不就闹笑话了吗? 不过,现在想想,其实自己还年轻,闹笑话应该也没什么好怕的。那以后听报告,一定至少要提一个问题。

对一个现象,先进行观测和描述,然后思考其成因或机理,建立模型或模式,最后预报

keep a weather eye on sth 对某事要高度重视,这是性命攸关的

可以提供一个上机操作模拟的机会。课后,和蔡奋颖等师弟师妹组了个队。其实我更希望是能去天河实际看看BNU-ESM是如何操作的?与CESM有什么区别?如何在CESM中设置碳排放情景?(咦,忽然发现我现在知道这是怎么操作的了,其实就是在component sets时设置。

专业名词:
天气预报 weather forecast
气候预测 climate prediction
气候变化预估 climate change projection (似乎Francis好像就是做这个的) 极端天气预警 extreme warning

气候变化预估概念:指根据一些假设条件对未来年代际及以上尺度的气候变化趋势及其可能性的判断。特指依据不同的温室气体和气溶胶排放或大气浓度的可能情景,利用气候模式对未来十几年到上百年的气候变化趋势的模拟和分析。

气候变化预估四要素:模式、初值、边值、情景

ipcc官网,有一个AR5的图集

Lorenz可预报性理论,反正我不知道,顿时觉得自己知识面的狭窄。

气候变化检测与归因 周天军

气候变化检测和归因的研究意义

检测:发现某种显著变化并用某种指标来说明这种变化     归因:找到影响变化的因子以及该因子的贡献量,可能有的因子有温室气体(ghg)、气溶胶、火山爆发、气候内部变率

自然强迫只加太阳辐射和火山爆发强迫,人为强迫则是加温室气体,全强迫包括自然强迫和人为强迫。
实际变化 = 内部变率(包括NESO、AMO) + 自然变化 + 人为因素
做检测和归因,时间序列要长,因为时间短的话,气候内部变率的影响会比较大。

检测与归因的常用方法

需要有观测资料、模拟实验和统计方法       气候系统模式是封装了大量自然定律的计算机程序,是对气候系统中物理、化学和生态过程的描述。
主要基于数理统计和气候模式结合的方法来做归因研究,时间序列发,最优指纹法。

归因方法的不确定性:

  1. 观测资料的不确定性
  2. 外强迫资料的不确定性
  3. 模式的不确定性

在做气候变化的检测与归因时,温度比降水容易,全球比区域容易。因为,降水具有局地性,受到局地环流影响,此外,降水仅在陆地区域有长期观测值,故降水数据在覆盖范围及均一性方面存在很大问题;区域小时,更容易受到噪音的影响。干旱比降水更难,因为干旱是降水和温度的综合。

中国温度变化的归因,这两年才开始逐渐有人做这一方面的内容。

降水的检测和归因
观测中极端降水增加、小雨减少,可归因于温室气体的影响,人为气溶胶部分抵消GHG的作用

全新世气候变化 邵雪梅 中科院地理资源所

主要讲了如何利用代用资料重现过去几千年的气候变化

均一性:过去出现过的气候变化未来也有可能出现

协同性

  • 气候决定植被类型。
  • 同一气候状态下所形成的不同类型的产物之间存在协同关系

2.2 气候变化的多时间尺度

2.3 气候变化的驱动力

石笋:在卡斯特地貌中形成

第二讲 全球和区域尺度的气候系统模式 高学杰

1. 气候模式简介

介绍了模式发展历史、大气模式、

  • 陆面模式:考虑植被生物物理过程,如土壤、植被、大气间水分辐射热量动量的交换、光合作用    
  • 海洋模式:包括洋流、涌升、次网格尺度的垂直和水平混合过程对海冰海温的影响,早期海气耦合模式采用通量订正技术以解决气候漂移现象  
  • 后期又加入气溶胶、碳循环、动态植被、化学、陆冰等分量

GFDL 美国地球物理流体力学实验室    

2. 模式比较计划及结果在IPCC评估报告中的应用

WCRP 世界气候变化研究计划
AMIP:所有的模式都是在大气CO2浓度和太阳辐射为常量的统一规定下,利用观测的大气和海冰月平均资料,从1979年开始对气候进行模拟。
AMIP II:运用改进了的诊断和试验方法,在增加变量和过程样本的基础上进行分析和比较。参加AMIPII计划的有全世界从事气候模拟研究的10余个知名模式,用统一的强迫场资料驱动各自的模式,以统一的格式输出规定的各种变量,从而获得了丰富和系统的模式“资料”库。

AMIP试验使用实际海洋表面温度和海冰,不能用于气候和气候变化的预测和预估。
1995年,制定了耦合模式比较计划(CMIP)。AMIP成为CMIP不可缺少的一个部分。
CMIP计划实施以来发展迅速,经历了CMIP1(1995年)、CMIP2(1997年)、CMIP3(2004年)、CMIP5几个阶段的发展(注意没有严格意义上的CMIP4)。

相对于CMIP3,CMIP5构成模式的主体部分仍然是全球大气-海洋耦合模式(AOGCMs),在此基础上,CMIP5的地球系统模式包括的5个圈层分量模式的分辨率更高,更重要的是加入了对气候变化有明显影响的生物地球化学循环,大多数地球系统模式包括多圈层相互作用的碳循环、相互作用的气溶胶过程和随时间变化的臭氧过程等。
参加CMIP5的46个地球系统模式,来自12个国家和欧盟的23个模式组;其中美国的模式最多为13个,约占总数的1/3。中国有5个单位的6个模式参加了对比计划(CMIP3时有2个模式参加)。

IPCC WGI于1990年、1995年、2001年、2007年和2013年分别发表了5次评估报告。
CMIP计划关于气候模式性能的评估、对当前气候变化的模拟以及未来气候变化的情景预估结果,被这些约5年出版一次的IPCC气候变化评估报告所引用,历次CMIP试验计划与IPCC报告基本保持了同步,两者起到互相促进的作用:

古气候模拟比较计划 PMIP:主旨是利用气候数值模式,通过开展一系列针对古气候变化的模拟试验理解全球气候变化的机理,确定气候系统内部的各种影响气候变化的关键反馈因子。

区域气候降尺度协同试验计划 CORDEX:旨在利用动力(RCM)和统计降尺度技术对全球范围内不同地区未来气候进行准确预估,结果为影响评估分析和IPCC评估报告提供支撑和服务。   其第一阶段的动力降尺度模拟试验统一在50km水平分辨率下进行,驱动RCM的边界场资料来自CMIP5的全球环流模式结果,区域模式模拟范围几乎覆盖了全球整个陆地,其中包括了多个已有模式比较计划的模拟区域。

3. 气候模式的评估

讲到盒须图、泰勒图
介绍了几个之前没见到的观测数据:CMAP的2.5º×2.5º格点化数据、中国日尺度0.25º×0.25º气温和降水

4. CMIP5全球模式结果的综合评估

5. 区域气候模式RCM及降尺度

第一讲 气候变化科学的发展 秦大河

第一讲介绍气候变化科学概念和未来地球计划、IPCC第五次报告(2013-2014)的主要结论。 联合国195个成员是IPCC全会成员。
IPCC由两个联合国组织联合建立——WMO、UNEP
批准报告的过程是通过全会与作者对话/协商进行,在对话和讨论中科学家拥有对科学准确性的决定权。
IPCC每6年左右编写一次气候变化科学评估报告,还会应会员国要求编写特定主题
2017年是自1880年有记录以来第二个最热的年份,且无厄尔尼诺现象
2016年是第一热年份,但2015到2016年由厄尔尼诺现象

1971-2010年,气候系统增加的净能量中由60%存储在海洋上层(0-700米深度),另有33%储存在700米以下
1970年以来,北极海冰范围显著缩小
全球变暖速度比第五次评估报告要快很多


未来地球框架 黄磊

人类世概念的提出,认为现在正处于该世纪 未来地球计划以解决问题为导向


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