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1.
工业革命以来人类活动带来的温室气体日益增加,导致全球气温持续升高。然而,1998年以来全球变暖出现了停滞(hiatus)现象。本文回顾了近年来有关全球变暖停滞的研究进展,着重讨论变暖停滞的物理机制。目前有关变暖停滞的机制有两种观点:一种观点认为全球变暖停滞是由于外强迫造成的,另一种则认为是自然变率产生的。外强迫的观点主要归结为太阳活动强迫、火山喷发气溶胶强迫、人类活动产生的气溶胶强迫以及平流层水汽强迫四种作用。自然变率的观点则认为人类活动产生的多余热量进入到深海,尤其是海表700 m以下,且认为主要是由于海洋的作用。持这种观点的又分两种意见,一种认为是太平洋年代际振荡的影响,尤其是赤道东太平洋海表温度变冷;另一种则认为是大西洋经向翻转流的影响。目前主流观点认为,自然变率是产生全球变暖停滞的主要机制,人类活动产生的多余热量进入到深海,不过多余热量进入哪些海域尚存争议。 相似文献
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虽然中国降水以年际变化为主,但可利用奇异谱分析辨析出10—20 a、20—50 a 年代际变化的显著性区域以及>50 a 的长期趋势的显著性区域。本研究通过奇异值分解、多元线性回归等方法探究了1934—2018年不同海洋模态对6—8月（夏季）和12月—翌年2月（冬季）中国陆地降水趋势以及年代际振荡的相对贡献。通过对中国降水及中低纬度地区海温进行奇异值分解发现,不论冬夏,影响中国降水的主要模态是全球变暖,其次是太平洋年代际振荡。利用多元线性回归模型定量评估全球变暖、太平洋年代际振荡、大西洋多年代际振荡对中国不同区域降水的方差贡献及各因子的相对贡献,结果表明:夏季,三者可以解释西北和华北大约30%的年代际降水,其中全球变暖的相对贡献最大、太平洋年代际振荡次之;冬季,三者可以解释东北42%、西北和华北30%左右的年代际降水,东北和西北以全球变暖的相对贡献为主、大西洋多年代际振荡为辅,华北仍以全球变暖的影响为主、太平洋年代际振荡为辅。 相似文献
3.
在工业革命以来全球长期增暖趋势背景下,全球平均表面气温还同时表现出年代际变化特征,二者叠加在一起使得全球平均气温在某些年份增暖相对停滞(如1999～2008年)或者增暖相对较快(如1980～1998年).利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候模式FGOALS-s2历史气候和典型路径浓度(RCPs)模拟试验结果研究了可能造成全球增暖的年代际停滞及加速现象的原因,特别是海洋环流对全球变暖趋势的调制作用.该模式模拟的全球平均气温与观测类似,即在长期增暖趋势之上,还叠加了显著的年代际变化.对全球平均能量收支分析表明,模拟的气温年代际变化与大气顶净辐射通量无关,意味着年代际表面气温变化可能与能量在气候系统内部的重新分配有关.通过对全球增暖加速和停滞时期大气和海洋环流变化的合成分析及回归分析,发现全球表面气温与大部分海区海表温度(SST)均表现出几乎一致的变化特征.在增暖停滞时期,SST降低,更多热量进入海洋次表层和深层,使其温度增加;而在增暖加速时期,更多热量停留在表层,使得大部分海区SST显著增加,次表层海水和深海相对冷却.进一步分析表明,热带太平洋表层和次表层海温年代际变化主要是由于副热带—热带经圈环流(STC)的年代际变化所致,然后热带太平洋海温异常可以通过风应力和热通量强迫作用引起印度洋、大西洋海温的年代际变化.在此过程中,海洋环流变化起到了重要作用,例如印度尼西亚贯穿流(ITF)年代际异常对南印度洋次表层海温变化起到关键作用,而大西洋经圈翻转环流(AMOC)则能直接影响到北大西洋深层海温变化. 相似文献
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基于均一化格点资料的全球变暖趋缓期中国气温变化特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用1961-2014年水平分辨率为0.5°×0.5°的均一化气温网格数据,分析全球变暖趋缓期（1998-2014年）中国气温的变化特征。结果显示：1998-2014年中国气温上升趋缓明显,与增暖期（1985-1997年）相比,年平均气温和年平均最高气温由升温趋势转为降温趋势,分别为-0.05℃/10a和-0.11℃/10a,而年平均最低气温仍保持弱的上升趋势（0.06℃/10a）。全球变暖趋缓期中国的增暖型发生了显著变化：北方地区由增温趋势转为降温趋势,青藏高原和西南地区则呈现出相对强的增温趋势;从季节来看,冬季降温最强、夏季增温较其他季节偏强,而冬季（强降温）正是中国增暖趋缓的主要贡献季节。增温最强的要素仍然是最低气温。 相似文献
5.
中国东北地区冬季气温趋势及反相模态分析 总被引：3，自引：0，他引：3
利用1951—2010年我国东北地区共97个台站的逐月气温资料,应用trend-EOF和EOF分析方法研究了我国东北地区冬季气温的趋势模态和反相模态及其影响因子。trend-EOF的结果表明,东北地区均为一致型的趋势变化,trend-PC1有明显的年代际周期变化和更长期的上升趋势变化特征。去除全球变暖信号后的EOF分析结果表明:第一模态仍为全区一致型的空间分布,而第二模态的空间分布呈现南北反相型的分布特征,是东北冬季气温变化模态中极为重要的一部分,对应的时间序列有明显的年际周期变化,前两个模态可以解释总方差80%以上的变化。东北地区全区一致的上升趋势是在全球变暖大背景下发生的,既是对全球变暖的局地响应,同时全球变暖也使大气环流发生了变化,西伯利亚高压减弱,纬向环流增强,导致了东北地区冬季气温全区的上升趋势。赤道东太平洋的异常海温对第二模态的出现具有一定的预示意义,当太平洋出现典型的厄尔尼诺年海温距平场分布特征时,东北南部较常年偏暖,北部地区却较常年偏冷。 相似文献
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基于多套全球海温再分析数据和2种线性趋势分析方法,评估了1958-2014年中国近海海表温度（SST）的变化及其对全球气候变化的响应特征,并与全球平均地表温度特别是与若干重要海区的SST做了比较。研究表明：在全球变暖的显著加速期（1980年代和1990年代）,中国近海区域年平均SST表现出更快速的升温特征,其速率达0.60℃/10a,是同期全球平均升温速率的5倍以上;在变暖暂缓期（1998-2014年）,中国近海SST出现显著的下降趋势。研究还表明,中国近海区域SST的年代际变化与太平洋年代际涛动（PDO）的位相转换一致,前者SST的快速上升（下降）期与PDO正（负）位相最大值的时期相对应,PDO可能是通过东亚季风和黑潮影响中国近海SST的年代际变化。 相似文献
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研究表明北太平洋海洋内部模态能够通过海气相互作用导致气候系统振荡和全球气候响应。最好的例子就是太平洋年代际振荡(PDO),但是以往的研究中发现很多气候年代际变化现象用PDO没法给与很好的解释。本研究通过分析过去140年的资料发现北太平洋区域另外一个多年代际振荡模态,并将其定义为太平洋多年代际振荡(以下简称PMO),其表现为北太平洋白令海峡以南和阿拉斯加湾流区域海表面温度存在60年左右周期的异常偏高或者异常偏低。随着海温这一低频振荡的发生,全球气温、降水都表现出显著的年代际异常。更重要的是,PMO超前全球气温2–3年和海温3–7年发生转变。与此同时,北极涛动形态和大气环流随着PMO正负位相的转变也发生改变。由于PMO与全球温度有着很好的关系,因此PMO的发现对全球变暖趋势长时间尺度预报的改进有着重要作用。 相似文献
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基于CMIP5多模式中的历史情景与全球变暖情景资料以及观测海温数据,利用EOF分析,回归分析、功率谱分析等方法对北太平洋区域冬季海—气耦合系统进行了研究,进而分析了全球变暖背景下太平洋年代际振荡（PDO）时空特征的变化。通过对比观测资料中1934年前后的PDO时空特征,发现在全球变暖的背景下,PDO强度得到加强,PDO模态的频率向高频移动（周期变短）;再用泰勒图分析方法和功率谱分析方法评估13个CMIP5模式对20世纪太平洋年代际振荡（PDO）的模拟能力;在此基础上,选取评估良好以上的9种模式对比分析不同增暖情景下的PDO时空特征变化,发现模式中PDO对全球变暖的响应与观测结果基本一致。 相似文献
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基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。 相似文献
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The recent hiatus in global temperature at the surface has been analysed by several studies, mainly using global climate models. The common accepted picture is that since the late 1990s, the increase in anthropogenic radiative forcings has been counterbalanced by other factors, e.g., a decrease in natural forcings, augmented ocean heat storage and negative phases of ocean–atmosphere-coupled oscillation patterns. Here, simple vector autoregressive models are used for forecasting the temperature hiatus in the period 2001–2014. This gives new insight into the problem of understanding the ocean contribution (in terms of heat uptake and atmosphere–ocean-coupled oscillations) to the appearance of this recent hiatus. In particular, considering data about the ocean heat content until a depth of 700 m and the Atlantic multidecadal oscillation is necessary for correctly forecasting the hiatus, so catching both trend and interannual variability. Our models also show that the ocean heat uptake is substantially driven by the natural component of the total radiative forcing at a decadal time scale, confining the importance of the anthropogenic influences to a longer range warming of the ocean. 相似文献
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Global mean surface temperature (GMST) during 1910–2012 experienced four alternated rapid warming and warming hiatus phases. Such a temporal variation is primarily determined by global mean sea surface temperature (SST) component. The relative roles of ocean dynamic and thermodynamic processes in causing such global mean SST variations are investigated, using two methods. The first method is ocean mixed layer heat budget analysis. The budget diagnosis result shows that the thermodynamic processes dominate in the rapid warming phases, while the ocean dynamics dominate during the hiatus phases. The second method relies on the diagnosis of a simple equilibrium state model. This model captures well the horizontal distribution of SST difference between two warmer and cooler equilibrium states during either the rapid warming or hiatus phases. It is found that the SST difference during the rapid warming phases is primarily controlled by the increase of downward longwave radiation as both column integrated water vapor and CO2 increase during the phases. During the hiatus phases, the water vapor induced greenhouse effect offsets the CO2 effect, and the SST cooling tendency is primarily determined by the ocean dynamics over the Southern Ocean and tropical Pacific. The SST pattern associated with the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) might be responsible for the remote and local ocean dynamic responses through induced wind change. 相似文献
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全球变暖中的科学问题 总被引：5，自引：0，他引：5
2013年各国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组发布了第五次气候变化科学评估报告,以大量的观测分析和气候模式模拟证据,继续强调由于人类排放增加,全球正在变暖,未来将继续变暖的观点。本文综述研究全球变暖的几个深层次的科学问题,即多套全球气温观测资料的差异、不同标准气候态时段的作用、20世纪全球变暖的检测和归因及未来全球气温变化的走向,以此提出需进一步研究的科学问题。结果表明;需要进一步提高观测资料的质量;注意不同标准气候态时段对应的数值的不同;应进一步改善气候模式模拟年代际变率的能力及研究近15 a全球变暖减缓和停滞的原因,从而改善气候模式的模拟效果;造成预估未来全球气候变化的不确定性主要来自气候模式的差异、未来排放情景的差异及气候系统内部变率影响和自然外强迫的作用。 相似文献
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Hyung-Gyu Lim Sang-Wook Yeh Ji-Won Kim Rokjin Park Chang-Keun Song 《Meteorology and Atmospheric Physics》2014,126(1-2):71-79
Due to the dramatic increase in the global mean surface temperature (GMST) during the twentieth century, the climate science community has endeavored to determine which mechanisms are responsible for global warming. By analyzing a millennium simulation (the period of 1000–1990 ad) of a global climate model and global climate proxy network dataset, we estimate the contribution of solar and greenhouse gas forcings on the increase in GMST during the present warm period (1891–1990 ad). Linear regression analysis reveals that both solar and greenhouse gas forcing considerably explain the increase in global mean temperature during the present warm period, respectively, in the global climate model. Using the global climate proxy network dataset, on the other hand, statistical approach suggests that the contribution of greenhouse gas forcing is slightly larger than that of solar forcing to the increase in global mean temperature during the present warm period. Overall, our result indicates that the solar forcing as well as the anthropogenic greenhouse gas forcing plays an important role to increase the global mean temperature during the present warm period. 相似文献
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The potential effects of a dynamic ocean on climate change are assessed by comparison of a simulation from 1880 into the future by the CSIRO (Mark 2) coupled atmosphere–ocean general circulation model with equilibrium results from a mixed-layer ocean (MLO) version of the model. At 2082, when the effective CO 2 is tripled, the global warming in the coupled model is barely half the 3×CO 2 MLO result, largely because of oceanic heat uptake, as diagnosed using an effective heat capacity. The effective ocean depth continues to increase during a further 1700 years with stabilized tripled CO 2, by which time the mean ocean warming reaches the upper ocean value. Some reduction of the coupled model warming is due to the effective sensitivity (for 2×CO 2), determined from the radiative response to the forcing, being persistently 0.2 K lower than the MLO model value. A regional energy and feedback analysis shows that this is largely due to an overall equatorward oceanic heat transport anomaly, which reduces the high-latitude warming in the coupled model. The global warming at 3800 is around 95% of the anticipated equilibrium value, which is matched by the result of a simple energy balance model for the approach to equilibrium. The geographical effect of the oceanic heat transport is confirmed using a mixed-layer model with perturbed oceanic heat convergence. The eastern equatorial Pacific warming is enhanced by over 1 K, and rainfall is perturbed in an ENSO-like pattern. 相似文献
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Jian Liu Bin Wang So-Young Yim June-Yi Lee Jong-Ghap Jhun Kyung-Ja Ha 《Climate Dynamics》2012,39(5):1063-1072
The global summer monsoon precipitation (GSMP) provides a fundamental measure for changes in the annual cycle of the climate system and hydroclimate. We investigate mechanisms governing decadal-centennial variations of the GSMP over the past millennium with a coupled climate model’s (ECHO-G) simulation forced by solar-volcanic (SV) radiative forcing and greenhouse gases (GHG) forcing. We show that the leading mode of GSMP is a forced response to external forcing on centennial time scale with a globally uniform change of precipitation across all monsoon regions, whereas the second mode represents internal variability on multi-decadal time scale with regional characteristics. The total amount of GSMP varies in phase with the global mean temperature, indicating that global warming is accompanied by amplification of the annual cycle of the climate system. The northern hemisphere summer monsoon precipitation (NHSMP) responds to GHG forcing more sensitively, while the southern hemisphere summer monsoon precipitation (SHSMP) responds to the SV radiative forcing more sensitively. The NHSMP is enhanced by increased NH land–ocean thermal contrast and NH-minus-SH thermal contrast. On the other hand, the SHSMP is strengthened by enhanced SH subtropical highs and the east–west mass contrast between Southeast Pacific and tropical Indian Ocean. The strength of the GSMP is determined by the factors controlling both the NHSMP and SHSMP. Intensification of GSMP is associated with (a) increased global land–ocean thermal contrast, (b) reinforced east–west mass contrast between Southeast Pacific and tropical Indian Ocean, and (c) enhanced circumglobal SH subtropical highs. The physical mechanisms revealed here will add understanding of future change of the global monsoon. 相似文献
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气候变化的归因与预估模拟研究 总被引：14，自引：2，他引：12
本文总结了近五年来中国科学院大气物理研究所在气候变暖的归因模拟与预估研究上的主要进展。研究表明,利用海温、太阳辐射和温室气体等实际强迫因子驱动大气环流模式,能够较为合理地模拟全球平均地表气温在20世纪的演变,但是难以模拟出包括北大西洋涛动／北极涛动和南极涛动在内的高纬度环流的长期变化趋势。利用温室气体和硫酸盐气溶胶等“历史资料”驱动气候系统模式,能够较好地模拟出20世纪后期的全球增暖,但如果要再现20世纪前期(1940年代)的变暖,还需同时考虑太阳辐射等自然外强迫因子。20世纪中国气温演变的耦合模式模拟技巧,较之全球平均情况要低;中国气候在1920年代的变暖机理目前尚不清楚。对于近50年中国东部地区“南冷北暖”、“南涝北旱”的气候变化,基于大气环流模式特别是区域气候模式的数值试验表明,夏季硫酸盐气溶胶的负辐射效应超过了温室气体的增暖效应,从而对变冷产生贡献。但现有的数值模拟证据,不足以说明气溶胶增加对“南涝北旱”型降水异常有贡献。20世纪中期以来,青藏高原主体存在明显增温趋势,温室气体浓度的增加对这种增暖有显著贡献。多模式集合预估的未来气候变化表明,21世纪全球平均温度将继续增暖,增温幅度因不同排放情景而异;中国大陆年均表面气温的增暖与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,冬季升温幅度高于夏季、日最低温度升幅要强于日最高温度;全球增暖有可能对我国中东部植被的地理分布产生影响。伴随温室气体增加所导致的夏季平均温度升高,极端温度事件增多;在更暖的气候背景下,中国大部分地区总降水将增多,极端降水强度加大且更频繁发生,极端降水占总降水的比例也将增大。全球增暖有可能令大洋热盐环流减弱,但是减弱的幅度因模式而异。全球增暖可能不是导致北太平洋副热带－热带经圈环流自20世纪70年代以来变弱的原因。文章同时指出了模式预估结果中存在的不确定性。 相似文献
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Probabilistic climate change projections using neural networks 总被引：5，自引：0，他引：5
Anticipated future warming of the climate system increases the need for accurate climate projections. A central problem are the large uncertainties associated with these model projections, and that uncertainty estimates are often based on expert judgment rather than objective quantitative methods. Further, important climate model parameters are still given as poorly constrained ranges that are partly inconsistent with the observed warming during the industrial period. Here we present a neural network based climate model substitute that increases the efficiency of large climate model ensembles by at least an order of magnitude. Using the observed surface warming over the industrial period and estimates of global ocean heat uptake as constraints for the ensemble, this method estimates ranges for climate sensitivity and radiative forcing that are consistent with observations. In particular, negative values for the uncertain indirect aerosol forcing exceeding –1.2 Wm–2 can be excluded with high confidence. A parameterization to account for the uncertainty in the future carbon cycle is introduced, derived separately from a carbon cycle model. This allows us to quantify the effect of the feedback between oceanic and terrestrial carbon uptake and global warming on global temperature projections. Finally, probability density functions for the surface warming until year 2100 for two illustrative emission scenarios are calculated, taking into account uncertainties in the carbon cycle, radiative forcing, climate sensitivity, model parameters and the observed temperature records. We find that warming exceeds the surface warming range projected by IPCC for almost half of the ensemble members. Projection uncertainties are only consistent with IPCC if a model-derived upper limit of about 5 K is assumed for climate sensitivity. 相似文献