6、高温日数显著增加
43、中国与全球气候变化的比较
? 中国平均气温的变化与全球类似。近百年表现出增温趋势,增温率略高于全球平均
值,并且20-40年代有明显增温峰值。
? 中国降水的变化近50年主要是南多北少,与全球分布不同。 ? 就极端气候事件总体上表现为频率增加和强度加强趋势。 44、气候预报分类
(1)天气预报(1天-两周)(初值)
(2)短期气候预测(月-季-年)(初值、外强迫) (3)气候变化预估(十年以上)(初值、外强迫) 45、天气和气候模式研究的区别:
研究对象:单一大气 耦合系统 关注目标:瞬时结果 平均状态及其变化 关键变量: 降水 温度(能量) 关注内容:演变过程 能量收支 精度 稳定性和守恒性 关键过程:凝结过程 辐射和云 决定因素: 初值 强迫和反馈 46、气候预测的难点:
? 预报时间相对于天气预报要长(不确定因素多、复杂,预测难度大,准确性低) ? 气候预测的理论和方法还不成熟(初值、外强迫[辐射、海洋、陆面、火山爆发、人
类活动等]影响)
? 气候预测需要大量的观测资料(涉及到地球系统各圈层、温室气体、气溶胶,太阳
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活动、火山爆发等资料)
47、气候模式的发展简史
48、气候模式中须考虑的物理过程及其相互作用
? 地球能量平衡或收支的变化,即辐射强迫。 ? 能量和水分循环过程 ? 云-云-辐射过程 ? 海洋环流影响 ? 海气相互作用 ? 陆面过程和陆气交换 ? 冰气交换过程 49、气候模式的谱系
? 地球系统气候模式(最复杂)
考虑气候系统各圈层及其相互作用最完整的气候模式
? 中等复杂程度模式(EMICs)(1)可以描述复杂模式中包含的大部分过程(以更简化
的形式),可以模拟气候系统一些圈层间的相互作用,可具有生物地球化学循环 ? (2)空间分辨率低,可做长时间积分
能用于研究大陆尺度的气候变化与地球系统各部分耦合的长期大尺度影响,也用于研究古气候和未来气候变化。EMICs是填补复杂气候模式与简化气候模式之间空白的一种有效工具。不能研究区域气候变化和评估。 ? 简单气候模式:以高度参数化计算
(1)给定未来排放情景下温室气体的浓度 (2)由温室气体引起的辐射强迫
(3)全球平均地表温度对计算的辐射强迫的响应
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(4)由海水热膨胀和冰川和冰盖响应造成的全球海平面上升
只代表最关键过程,运算费时少,可做多种诊断分析,主要用于研究全球性问题。比气候系统模式更加有效,常用于研究未来气候变化对不同的温室气体排放的响应(概率分布表达)。可研究在参数变化范围很大条件下气候对某一特定过程的敏感性。
50、气候系统的基本方程组:大气运动基本方程组(运动、连续、热力学、状态、水汽),海洋运动(把水汽环卫盐度方程,其他和大气运动一样),海冰运动,路面过程 气候模式设计应达到一下四个方面:
(1)模拟出气象要素(温度、降水、风和风暴强度等)的平均值、 还要模拟它们的变幅与极端值和其他自然变率等 (2)包含气候系统中许多重要的物理过程以及它们之间的相互作 用
(3)能够将各圈层模式或物理过程有机集合在一起 (4)能够对未来几十甚至上百年的气候变化作出预测 51、气候敏感性:
是指当辐射强迫发生一个单位的变化时表面气温的平衡变化(℃/W m-2) 。这可以定义一个气候敏感性参数来表示这种线性关系: ΔTs/ΔF=λ
该方程也表示地表-对流层系统在外加辐射扰动强迫下,由一种平衡态向另一平衡态的过渡。 52、平衡气候敏感性:当气候系统模式达到平衡态时,大气CO2浓度加倍后保持不变情况下地球达到一个新稳定态时长期近地面温度的增加值。
瞬变气候响应:对大气CO2浓度每年增加1%的特殊情形,当CO2浓度达到2倍时的全球平均温度变化。
53、气候系统的外部强迫(气候系统是一个强迫耗散的开放系统)
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自然原因:
? 太阳辐射--气候系统变化的主要能量来源; ? 地球轨道参数天文因子、火山爆发
人为原因:
? 人类活动
气候模式中:内部因子-- 变量 外部因子--参数
54、气候系统的内部反馈过程Internal Feedback:气候系统内部的各种变量之间通过各种物理过程发生复杂的相互作用。 分为两类
正反馈:变量A的变化?变量B的变化?变量A的变化↑ 负反馈:变量A的变化?变量B的变化?变量A的变化↓ 55、六种反馈
(1)大气的水汽与温度递减率反馈。 (2)冰雪反照率的反馈 (3)云的反馈 (4)海洋的反馈 (5)陆面反馈 (6)碳循环反馈 56、气候模式的效能评估
? 检验气候模式内部过程的有效性(数值方法稳定性、参数化方案可靠性,气候子系
统的合理性)
? 检验气候模式参照试验的有效性(气候模式对基本气候态时空分布特征的模拟能力) ? 考察模式扰动的有效性(敏感性试验)
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模式检验(Model Validation)--当代气候的数值模拟问题:
这类气候数值模拟工作通常利用数值模式对当代气候的平均状况及其变率进行模拟,通过模拟结果与观测事实的对比,从而对模拟的模拟水平进行评估。当代气候数值模拟研究是气候模式用于其他模拟研究和数值预测的前提和基础。
57、
影响气候模式性能的不确定性因素
? 模式初边界条件的不确定性
初边值误差(观测误差、分析误差等)
? 模式本身所固有的不确定性
气候过程及其相互作用的描述;有限差分网格VS实际连续时空;次网格物理过程参数化;模式离散化引起数值计算的稳定性和截断误差 减少模式不确定性:
? 采用集合模拟方法(多初值、多模式、多物理过程等)
? 提高模式分辨率、改进模式动力框架、提高模式物理过程参数化过程的合理性、减
少计算误差、加强气候系统多圈层协同观测
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