青藏高原气候变化若干前沿科学问题

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0029

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (3): 885-901.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0029

青藏高原气候变化若干前沿科学问题

游庆龙^1,²(),康世昌^3,⁴,李剑东⁵,陈德亮⁶,翟盘茂⁷,吉振明^8,⁹

^1.复旦大学大气科学研究院大气与海洋科学系，上海 200438
^2.中国气象局复旦大学海洋气象灾害联合实验室，上海 200438
^3.中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃兰州 730000
^4.中国科学院大学，北京 100049
^5.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，北京 100029
^6.瑞典哥德堡大学地球科学系，瑞典哥德堡 40530
^7.中国气象科学研究院，北京 100081
^8.中山大学大气科学学院，广东珠海 519082
^9.南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 519082

收稿日期:2021-04-12 修回日期:2021-05-16 出版日期:2021-06-30 发布日期:2021-07-29
作者简介:游庆龙，教授，主要从事青藏高原现代气候环境变化研究. E-mail： qlyou@fudan.edu.cn
基金资助:
第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0105);国家自然科学基金项目(41971072)

Several research frontiers of climate change over the Tibetan Plateau

Qinglong YOU^1,²(),Shichang KANG^3,⁴,Jiandong LI⁵,Deliang CHEN⁶,Panmao ZHAI⁷,Zhenming JI^8,⁹

^1.Department of Atmospheric and Oceanic Sciences & Institute of Atmospheric Sciences，Fudan University，Shanghai 200438，China
^2.CMA-FDU Joint Laboratory of Marine Meteorology，Shanghai 200438，China
^3.State Key Laboratory of Cryospheric Science，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
^5.State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China
^6.Department of Earth Sciences，University of Gothenburg，Gothenburg 40530，Sweden
^7.Chinese Academy of Meteorological Sciences，Beijing 100081，China
^8.School of Atmospheric Sciences，Sun Yat-sen University，Zhuhai 519082，Guangdong，China
^9.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhuhai），Zhuhai 519082，Guangdong，China

Received:2021-04-12 Revised:2021-05-16 Online:2021-06-30 Published:2021-07-29

摘要/Abstract

摘要：

在全球变化的背景下，青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化，对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展，如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系；高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制；再分析资料在高原气候变化应用的适用性；气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性；以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题，可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。

关键词: 青藏高原, 气候变化, 前沿问题

Abstract:

Under the background of global change， the cryosphere and atmosphere over the Tibetan Plateau （TP） are changing rapidly， which seriously affects the ecological environment of “Asian Water Tower” and “the Third Pole”. This paper reviews some issues in the research on climate change over the TP in recent years， including the change of extreme climate events over the TP and its relationship with the atmospheric circulation， the amplified warming and the physical mechanism of elevation dependent warming， applicability of modern reanalysis data， the bias and inaccuracy of climate models in the areas with scarce data over the TP， and the projection and risk study of climate change over the TP under the different warming threshold. Finally， some important issues and associated scientific challenges in the study of climate change over the TP are identified and their prospects are discussed. Addressing these will support the implementation of the Belt and Road Initiative.

Key words: Tibetan Plateau, climate change, research frontiers

中图分类号:

P467

游庆龙,康世昌,李剑东,陈德亮,翟盘茂,吉振明. 青藏高原气候变化若干前沿科学问题[J]. 冰川冻土, 2021, 43(3): 885-901.

Qinglong YOU,Shichang KANG,Jiandong LI,Deliang CHEN,Panmao ZHAI,Zhenming JI. Several research frontiers of climate change over the Tibetan Plateau[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(3): 885-901.

图/表 8

图1

图2

图3

图4

图5

图6

表1

表2

参考文献 133

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气候驱动因素	机制	季节相关性	温度响应
积雪/冰-反照率降低	地表吸收太阳辐射增加	主要是春季；但在冬季低海拔地区也很重要，夏季高海拔地区，与0 ℃等温线相关	T_max增加；如果土壤湿度增加并导致白天蒸发冷却，则会抑制这种影响
云覆盖增加（白天）	到达地表太阳辐射减少	所有季节，但夏季影响更大	T_max降低
云覆盖增加（夜间）	向下长波辐射增加	所有季节，但冬季影响更大	T_min增加
水汽增加	向下长波辐射增加；向下长波辐射对地表绝对湿度的变化具有高敏感性	主要是冬季；秋季和春季影响可能会相对较小	T_min增加
非吸收性气溶胶增加	地表吸收太阳辐射减少；增加云反照率和云生存期	取决于季节性排放	T_max降低；当云生存期增强时，T_min会小幅增加
吸收性气溶胶增加	地表吸收太阳辐射减少，但对流层中部加热增加；减少云和地面积雪的反照率	取决于季节性排放	T_mean增加；当云覆盖减少时，T_max增加
土地利用变化	白天感热通量减少，潜热通量增加	多年冻土退化在夏季最强；过度放牧在冬季最为严重	T_max增加
平流层臭氧总量减少	紫外线辐射增加	臭氧总量在各季节均呈下降趋势	对流层上部到平流层下部的T_mean降低；对流层中低层的T_mean增加
植被增加	地表反照率增加；蒸发冷却增加	生长季植被绿化最强	T_max降低

来源	名称	时间	同化方案	分辨率
ECMWF	ECMWF Interim Reanalysis （ERA-Interim）	1979年—	4D-VAR	0.75°×0.75°
	ECMWF 40-year Reanalysis （ERA-40）	1958—2001年	3D-VAR	2.5°×2.5°/ 1.125°×1.125°
	ERA5	1950年—	4D-VAR	0.28°×0.28°
	ERA-20C	1900—2010年	4D-VAR	0.25°×0.25°
Japan Meteorological Agency （JMA）	Japanese 25-year Reanalysis （JRA-25）	1979—2004年	3D-VAR	1.25°×1.25°/ 2.5°×2.5°
	JMA Climate Data Assimilation System （JCDAS）	2005年—	3D-VAR	1.25°×1.25°/ 2.5°×2.5°
	Japanese 55-year Reanalysis （JRA-55）	1958年—	4D-VAR	1.25°×1.25°
NASA GMAO	NASA MERRA	1979年1月—2016年2月	3D-VAR	2/3 lon×1/2 lat deg
NASA GMAO	NASA MERRA2	1980年1月—	3D-VAR	5/8 lon×1/2 lat deg
NCEP	NCEP Climate Forecast System Reanalysis （CFSR）	1979年—	3D-VAR	5°×5°/2.5°×2.5°
NCEP/DOE	NCEP/DOE Reanalysis AMIP-II （R2）	1979年—	3D-VAR	2.5°×2.5°
NCEP/NCAR	NCEP/NCAR Reanalysis I （R1）	1948年—	3D-VAR	2.5°×2.5°
NOAA PSL	NOAA-CIRES 20th Century Reanalysis （20CR）	1871—2012年	Ensemble Kalman Filter	2°×2°
NOAA/ESRL PSD	NOAA-CIRES 20th Century Reanalysis （20CRV2c）	1851—2014年	Ensemble Kalman Filter	2°×2°
NOAA/ESRL PSD	NOAA-CIRES 20th Century Reanalysis （20CRV3）	1836—2015年	Ensemble Kalman Filter	1°×1°
国家气象信息中心	CRA-40	1979年—	3D-VAR	34 km

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青藏高原气候变化若干前沿科学问题

Several research frontiers of climate change over the Tibetan Plateau

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