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第一章 气候变化科学的关键问题与研究进展1

1.1气候系统和地球系统科学1

1.1.1气候系统1

1.1.2地球系统科学6

1.1.3气候系统自然变率和人类活动影响的气候变化7

1.2气候变化驱动力11

1.2.1辐射强迫概念11

1.2.2大气温室气体与气溶胶的辐射强迫15

1.2.3自然强迫19

1.2.4气候变化的检测与归因24

1.3 IPCC科学评估28

1.3.1 IPCC背景与中国参与28

1.3.2 IPCC第一、第二和第三次评估报告的主要科学结论29

1.3.3 IPCC第四次评估报告的主要科学结论30

1.3.4 IPCC第五次评估报告关注的科学重点33

1.4中国自第一次评估报告以来的主要研究进展34

1.4.1《中国气候与环境演变》评估报告简介34

1.4.2中国气候与环境评估主要进展35

1.5未来的研究方向38

参考文献40

第二章 过去时期的气候变化43

2.1过去时期气候变化的研究方法43

2.1.1过去时期的气候代用记录43

2.1.2过去时期代用气候记录的校准研究45

2.1.3过去时期气候的数值模拟研究47

2.2过去时期的气候变化48

2.2.1最近13万年的气候变化48

2.2.2最近2万年的气候变化49

2.2.3最近1万年的气候变化50

2.2.4最近2000年的气候变化53

2.2.5近500年的气候变化58

2.3古气候模拟与代用气候记录的对比63

2.3.1不同时间尺度东亚古气候变迁的强迫因子63

2.3.2特征时期的东亚古气候模拟63

2.3.3古气候模拟与代用气候记录的对比66

2.3.4数值模拟结果及古气候记录的可靠性68

参考文献68

第三章 观测的中国气候和东亚大气环流变化75

3.1近百年中国的温度变化75

3.1.1中国平均温度变化75

3.1.2温度变化的时空结构77

3.1.3温度变化的季节性和变暖趋势78

3.1.4中国温度的年代际变化79

3.1.5 20世纪40和90年代温度变化的比较80

3.2近百年中国降水量的变化81

3.2.1中国平均降水量变化81

3.2.2降水量变化的时空结构83

3.2.3降水量变化的季节性84

3.2.4中国降水量的年代际变化84

3.2.5近百年中国旱涝型的变化88

3.3东亚大气环流变化89

3.3.1对流层西风89

3.3.2阻塞高压89

3.3.3副热带高压92

3.3.4南亚高压93

3.3.5夏季东亚大气环流的基本模态94

3.3.6 20世纪全球大气涛动95

3.3.7东亚季风98

3.4云、辐射与对流层温度变化102

3.4.1 1961年以来云的变化102

3.4.2 1961年以来太阳辐射的变化103

3.4.3对流层温度变化104

3.5全球变暖背景下中国的气候变化104

3.5.1与全球变暖的比较104

3.5.2近10年全球变暖的停滞106

3.5.3与全球陆地降水的比较107

3.5.4近50年全球季风衰退109

参考文献110

第四章 冰冻圈变化114

4.1全球和中国冰冻圈概况114

4.1.1全球冰冻圈组成和分布114

4.1.2中国冰冻圈组成和分布115

4.2冰川变化116

4.2.1中国冰川的主要类型和分布116

4.2.2小冰期以来的冰川变化119

4.2.3近数十年来的冰川变化119

4.2.4未来冰川变化预估123

4.2.5冰川融水量流及其未来变化124

4.3冻土变化124

4.3.1中国冻土类型及其分布124

4.3.2季节冻土变化125

4.3.3多年冻土区活动层变化127

4.3.4多年冻土变化129

4.3.5青藏高原多年冻土区地下冰储量132

4.3.6冻土变化预估133

4.4积雪变化134

4.4.1积雪数据134

4.4.2积雪分布概况134

4.4.3积雪面积变化136

4.4.4积雪日数变化137

4.4.5积雪深度变化138

4.4.6积雪变化的可能原因及预估139

4.5海、河、湖冰变化141

4.5.1概述141

4.5.2海冰变化142

4.5.3河冰变化144

4.5.4湖冰变化148

4.6固态降水变化150

4.6.1概述150

4.6.2降雪变化151

4.6.3霜冻的变化152

4.6.4雨凇和雾凇变化153

4.7中国冰冻圈变化的总体特征及其对海平面上升的贡献155

参考文献156

第五章 海洋与海平面变化162

5.1中国近海温盐和环流变化162

5.1.1中国近海的温盐、环流分布特征及物理机制162

5.1.2中国近海温度与盐度变化163

5.1.3中国近海海-气通量的变化165

5.1.4中国近海环流变化167

5.2西太平洋及中国近海物理环境变化的气候效应167

5.2.1黑潮变化的气候影响167

5.2.2南海的气候影响170

5.3中国海海平面变化173

5.3.1中国海海平面变化状况概述173

5.3.2海平面变化主要研究方法简介174

5.3.3中国海海平面变化主模态176

5.3.4模态活跃区179

5.3.5 ENSO对西北太平洋海平面变化的影响180

5.4中国近海生物地球化学特征及变化181

5.4.1中国近海的碳、氮、磷、硅181

5.4.2中国近海生物地球化学环境的变化187

5.5中国海岸带变化189

5.5.1流域-海岸相互作用与岸线变化190

5.5.2全球和区域性气候变化背景下的海岸带沉积环境演化191

5.5.3海岸带生态系统演化194

参考文献196

第六章 土地利用与覆盖变化204

6.1中国土地利用与土地覆盖变化的总体特征204

6.1.1中国的耕地分布变化205

6.1.2中国林地分布变化206

6.1.3中国草地分布变化207

6.1.4基于NDVI的中国植被覆盖变化208

6.2典型区域土地利用与覆盖变化208

6.2.1北方农牧交错带208

6.2.2西北干旱区210

6.2.3黄河、长江三角洲212

6.2.4长江上游地区213

6.2.5青藏高原214

6.2.6东北地区216

6.2.7黄土高原地区218

6.2.8京津冀地区220

6.3土地利用与覆盖变化模拟与预测221

6.3.1土地利用与覆盖变化模拟模型研究进展221

6.3.2基于模拟模型的土地利用与覆盖变化预测222

参考文献224

第七章 极端天气气候变化225

7.1极端天气气候变化研究的主要进展225

7.2极端高温和极端低温227

7.2.1日最高和最低温度228

7.2.2极端高温和热浪229

7.2.3极端低温和低温天气230

7.3极端降水232

7.3.1强降水232

7.3.2连阴雨235

7.4干旱236

7.4.1干旱指数237

7.4.2持续干日238

7.5气旋241

7.5.1热带气旋241

7.5.2温带气旋245

7.6沙尘暴246

7.7其他极端事件248

7.7.1冰雹248

7.7.2大风248

7.7.3雾和霾250

7.7.4雷电251

7.7.5季节循环中的极端气候变化252

7.8全球气候变化与极端天气气候事件的联系253

参考文献255

第八章 大气成分与碳收支260

8.1大气温室气体260

8.1.1二氧化碳（CO2）261

8.1.2甲烷（CH1）262

8.1.3氧化亚氮（N2O）263

8.1.4六氟化硫（SF6）263

8.1.5其他卤代温室气体（Halogenated Greenhouse Gases）264

8.2大气气溶胶265

8.2.1中国大气气溶胶的化学组成和光学特性及排放情况265

8.2.2气溶胶对云和降水的影响275

8.2.3气溶胶对亚洲季风环流和降水的影响278

8.3酸雨280

8.4大气臭氧281

8.4.1平流层臭氧281

8.4.2对流层臭氧282

8.4.3地面臭氧284

8.5生态系统碳收支285

8.5.1中国陆地生态系统的碳储量及其空间格局286

8.5.2中国陆地生态系统的碳汇／源功能及其时空变化291

8.5.3中国海洋生态系统的碳储量及其碳汇贡献293

参考文献293

第九章 全球与中国气候变化的联系303

9.1亚洲—北太平洋大气环流变化与中国气候变化303

9.1.1亚洲—太平洋大气环流的耦合关系303

9.1.2亚洲—太平洋耦合关系对中国气候的影响306

9.2北极、高纬大气环流和欧亚大陆积雪与中国气候变化309

9.2.1北极偶极子异常特征及其对中国夏季降水的影响309

9.2.2欧亚大陆春季积雪变化对中国夏季降水的影响313

9.2.3准定常行星波和高纬大气环流对东亚冬季风的影响316

9.3与PDO相联系的大气环流变化与中国气候变化320

9.3.1 PDO的典型时空结构320

9.3.2 PDO与东亚大气环流变化的关系321

9.3.3 PDO与中国气候变化的联系324

9.4大西洋大气和海洋典型异常与中国气候变化332

9.4.1北大西洋涛动／北极涛动对中国气候的影响332

9.4.2北大西洋的海温变化对中国气候的影响333

9.4.3大西洋海温变化对亚洲季风和ENSO之间相互关系的影响335

9.5热带太平洋、印度洋海温异常与中国气候变化336

9.5.1 1950—2000年全球陆地季风降水趋势与热带大洋的联系336

9.5.2西北太平洋海温与中国夏季降水变化339

9.5.3西北太平洋海温变化影响中国夏季降水的物理过程341

参考文献343

第十章 全球气候系统模式评估与气候变化预估348

10.1气候系统模式研发进展348

10.1.1耦合气候系统模式348

10.1.2大气环流模式352

10.1.3陆面过程模式353

10.1.4海洋环流模式353

10.1.5海冰模式354

10.1.6气溶胶大气化学模式355

10.2模式基本性能评估356

10.2.1全球气候平均态的模拟356

10.2.2 ENSO模拟364

10.3 20世纪气候变化的模拟367

10.3.1全球平均表面气温367

10.3.2东亚气候变化的模拟371

10.4 21世纪气候变化预估375

10.4.1气温和降水演变趋势375

10.4.2全球增暖与地球气候系统水循环377

10.4.3 21世纪亚洲季风气候变化378

10.5气候模拟的不确定性380

10.5.1模式参数化的不确定性380

10.5.2辐射强迫情景的不确定性381

10.5.3全球增暖模拟的不确定性382

参考文献383

第十一章 中国区域气候变化预估388

11.1区域气候预估方法388

11.1.1全球气候模式结果在区域尺度上的分析388

11.1.2降尺度方法及进展389

11.1.3多模式的集合方法391

11.1.4用于模式评估的观测资料集391

11.2全球模式对中国区域气候的预估393

11.2.1中国气候变化敏感区（热点）分析393

11.2.2未来中国区域平均气温和降水变化394

11.2.3未来中国区域极端气候事件变化399

11.2.4未来中国区域干旱化趋势分析403

11.3动力和统计降尺度方法对中国区域气候的预估408

11.3.1气温和降水的模拟和预估408

11.3.2极端事件的模拟和预估413

11.3.3沙尘气溶胶对中国区域未来气候影响的预估419

11.3.4其他预估结果423

11.3.5统计降尺度方法给出的预估423

11.4小结和讨论424

11.4.1全球模式424

11.4.2区域模式和统计降尺度424

11.4.3预估的不确定性分析426

参考文献429