湖冰物候事件是气候变化的敏感指示器。本文以西藏纳木错湖为研究对象,基于MODIS多光谱反射率产品数据监测了2000-2013年纳木错湖冰冻融日期,并结合多个气象站点的气象数据和实测湖面温度、湖面辐射亮温分析验证了湖冰变化的原因。纳木错湖冰变化较好地响应了区域气候变暖：开始冻结日期延迟和完全消融日期提前使湖冰存在期显著缩短(2.8 d/a)、湖冰冻结期增长、湖冰消融期缩短,其中消融期变化最为明显,平均每年缩短3.1 d。湖冰冻融日期的变化表明：2000年后纳木错湖冰冻结困难,消融加速,稳定性减弱。纳木错湖冰变化主要受湖面温度、湖面辐射亮温和气温变化的影响,它们可以作为气象因子来解释区域气候变化。

本文利用中国660个站点逐日地面温度资料,评估了参与政府间气候变化专门委员会第五次报告(IPCC AR5)的9个全球气候模式(Global Climate Models, GCMs)及多模式集合(Multi-Model Ensemble, MME)对中国地区气温的模拟精度。结果表明：9个IPCC AR5全球气候模式和MME模拟的中国地区1996-2005年日平均气温与气象站点观测值的相关系数都大于0.86,表明相关性较好;气候模式模拟的中国东南部地区1996-2005年日平均气温的模拟精度较高,模拟值的偏差、平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差都比较小;而西部地区的模拟效果较差,模拟精度较低。综合考虑模式模拟值与站点观测值的相关系数、偏差、平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差发现,MME在中国地区的气温模拟精度优于大部分单个模式。

目前有关城市热岛效应的时空分布特征及其对气温变化趋势的影响已有大量研究,但对于极端高温—热岛效应相互作用、城市化对高温热胁迫及其健康后果的影响等研究还不够深入,在进行未来气候变化预估时也很少考虑城市的影响。在气候变化、中国城市化快速发展和人口老龄化的背景下,这将严重低估城市未来的变暖幅度以及城市极端高温的健康风险。随着近年来气候变暖所导致的高温热浪事件频发,城市化对极端高温事件的影响引起了广泛关注。本文对国内外陆续开展的城市热岛效应影响极端高温及其长期趋势的观测事实、城市极端高温数值模拟、城市高温期间超额死亡率的流行病学研究等方面所取得的成果进行了系统性的总结和评述。大部分观测和数值模拟研究都发现,城市热岛效应加剧了城市极端高温发生的范围和强度,增加了城市居民的高温健康风险,对城市极端高温的长期上升趋势也有重要贡献;流行病学研究表明,城市化引起的热岛效应对极端高温期间的死亡率有着重要影响。最后,对城市化影响极端高温未来的研究方向进行了探讨。

气候变化与城市化的叠加使城市成为温室气体减排和气候变化许多关键风险集中的区域,如何应对气候变化已成为城市面临的重大挑战。以空间形态作为切入点,开展城市应对气候变化研究日益成为城市环境与气候变化领域的发展前沿和热点问题。本文通过文献分析和归纳,综述了城市空间形态应对气候变化研究的主要影响及评估方法、城市空间形态与温室气体排放和气候变化主要风险之间的关系、空间形态应对策略以及规划应用研究。在此基础上,展望了未来的研究重点和方向。

温室气体清单反映了温室气体排放和吸收的状况,是制定与衡量应对气候变化政策和措施的基础。虽然联合国规定了国家清单采用生产者责任方法编制,但很多研究认为该方法存在“碳泄漏”,容易造成发达国家转移减排责任等问题,并提出了其他清单编制方法。本文对已有的温室气体清单编制方法研究进行了总结,将其归纳为3大类:生产者责任方法、消费者责任方法和生产—消费者共同责任方法,并进一步总结了3大类方法下的多种估算方法;通过图表、数据等方式分析了各类方法的原理、优点及局限性。通过已有的研究分析推断,未来一段时间内生产者责任方法仍将是推荐的国家温室气体清单编制方法。最后展望了我国国家和省级温室气体清单编制研究方向。

住宿业作为旅游业的主要用能部门之一,其碳减排成为应对全球气候变化的一个重要部分,日益受到学术界重视。通过梳理和总结国内外相关文献,可以看出:国内外住宿业碳排放的研究内容集中在住宿业直接和间接用能碳排放的计算、碳减排影响因素、碳减排措施等方面;研究方法以定量的居多,各种统计分析法都有所涉及,国内住宿业碳排放的研究比国外相对滞后。总体上学术界对住宿业碳排放的研究内容由浅入深,研究方法由简单到复杂,为住宿业的节能减排提供了科学依据,也为低碳旅游发展研究奠定了基础。

以大气CO₂浓度和温度升高为主要标志的全球气候变化对作物水分利用效率产生重要影响,作物水分利用效率对CO₂浓度和温度升高的响应特征与机理研究,对揭示气候变化对作物生长的影响及其机制具有重要作用和意义。本文分别介绍了作物水分利用效率对CO₂浓度和温度升高的响应研究进展,CO₂浓度和温度升高对作物水分利用效率的协同效应,以及CO₂浓度与温度升高对作物水分利用效率影响的实验研究方法,并提出了作物水分利用效率对CO₂浓度和温度升高响应研究仍需要解决的几个关键问题:① 多因子协同效应;② 不同品种的响应差异;③ 不同尺度水平的响应过程;④ 作物水分利用效率对气候变化的适应性。

基于山东省21个气象站1961-2011年的气象资料,利用线性趋势、IDW空间插值、Mann-Kendall检验、Fisher最优分割等方法分析了气温和降水的时空变化特征;在此基础上采用Thornthwaite Memorial模型对植被气候生产力的时空演变进行了研究,并探讨了气候生产力对气温和降水的敏感性。结果表明:近51年来山东省普遍增温,倾向率为0.359℃/10a,中部地区升温明显;年降水量在剧烈波动中略呈下降趋势,20世纪80年代降水量的变率较大,山东北部、东部、东南部降水量减少幅度较大。近51年来气候生产力存在较明显波动,总体呈增加趋势,但递增速度不显著,1981-1989年气候生产力最低,2003-2011年达到最高水平;气候生产力由北向南,由西向东逐渐增加,山东西南部气候生产力增加较多。“暖湿型”气候对作物气候生产力有利,气候变暖有利于气候生产力的提高,但降水量少是限制气候生产力的主要因素。

基于秦岭南北地区47个气象站1960-2011年的逐日气象数据,通过Angstrom方程和Penman-Monteith公式计算了各站点的光合有效辐射(PAR),并借助Spline空间插值、Pettitt突变点检验和相关分析等手段对PAR的空间分布、时空演变、突变特征及其可能成因进行了分析。结果表明:① 秦岭南北地区PAR的时间和空间分布特征明显,在空间上呈北高南低的分布格局;在季节分布上,夏季、春季、秋季、冬季依次减小。② 52年间,该地区年PAR整体呈显著下降趋势,下降速率由南向北,由东向西递减;时间变化方面,春季PAR呈现不显著的上升趋势,其余季节均呈下降趋势,夏季减小最快,其次为冬季,秋季最小。③ 该地区89%的站点年PAR存在突变,突变站点中的85%发生于1979-1983年间;夏季89%的站点发生突变,突变站点中的90%发生于1979-1983年间;冬季68%的站点发生突变,但突变时间同步性和一致性较差;春季和秋季突变现象不甚明显。④ 气候变化(风速下降)、城市化进程加快以及工业生产导致的气溶胶增多是导致PAR显著下降的主要原因,而火山爆发引发的气溶胶增加则是PAR波动的主要原因。

利用祁连山区及其周边26个气象观测站1961-2005年春季云形状和气温观测资料,采用线性趋势分析、小波分析等方法,分析了祁连山区春季积雨云出现频率的空间分布与时间变化特征,探讨了与气候变暖的关系,并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料,对祁连山区春季积雨云的环流特征进行分析。结果表明:① 祁连山区春季积雨云出现频率在20%～24%,为河西走廊和柴达木盆地的3～6倍,山区东、南侧多于西、北侧,与该区大气水汽含量分布呈现相一致。② 近45年来,祁连山区春季平均气温增温0.9 ℃,气温变化经历了低—高—低—高的4个变化阶段,气温变化的倾向率为0.18 ℃/10a。③ 近45年来,祁连山区春季积雨云出现频率与同期气温变化反相,经历了多—少—多—少4个变化阶段,总体呈弱的减少趋势,倾向率为0.2%/10a。④ 在25a时间尺度上,祁连山区春季气温和积雨云出现频率为反相位变化结构为主,表明在长期气候变化上,气温偏低时期对应积雨云出现偏多时期,气温偏高时期对应积雨云出现偏少时期。⑤ 祁连山区春季积雨云偏多与偏少年在欧亚500 hPa环流场上存在明显的差异,积雨云出现频次的多少是对欧亚500 hPa环流异常的响应。

利用2010 年夏季鄂陵湖湖滨地区试验观测资料, 从中选取资料较好的5 个连续晴天, 分析了该地区高寒草甸夏季局地气候、辐射与能量平衡特征以及碳通量的日变化。结果表明:①夏季晴天湖滨地区近地层气象要素受到湖陆风的较大影响, 风向昼夜交替变化, 垂直风速和摩擦速度明显大于玛曲草原, 全天盛行上升气流, 昼夜温差较小;②湖滨地区日均太阳总辐射与净辐射高于玛曲草原和金塔绿洲, 地表能量不平衡现象较显著, 湍流输送以潜热为主, 夜间近地层存在明显的逆温和逆湿现象;③夏季湖滨草甸碳吸收的日最大值出现在上午11 时前后, 碳吸收显著大于碳排放, 其水分利用效率与海北草甸生态系统接近, 总体偏低。

利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%～26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%～10%, 祁连山西段、中段减少2%～4%, 祁连山东段减少4%～10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。

如何提高全球气候模拟数据的分辨率，以满足全球、区域乃至局地陆地生态系统全球变化响应的定量分析，是当今全球气候变化研究的核心内容之一。在全球尺度上，本文利用全球气象观测站点的气候数据和DEM 数据，对全球年平均气温与纬度和海拔高程之间相关性进行回归分析，建立全球气候降尺度空间模拟的统计转移函数，并与高精度曲面建模(HASM)方法进行集成，从而实现IPCC GCM HadCM3 的模拟数据从3.75° × 2.5°到 0.125° × 0.125°的降尺度处理。研究结果表明，在3 种气候情景的T1-T4 时段内，格陵兰岛平均气温在0℃以下的区域和南极洲平均气温在-35℃以下的区域均呈逐渐缩减趋势，赤道至南北回归线之间的平均气温大于40℃以上的区域呈逐渐增加趋势。其中，A1Fi 情景的平均气温上升速度最快，A2 情景次之，B2 情景的平均气温上升速度最慢。构建降尺度方法有效地将IPCC GCMs的粗分辨率的气候情景数据降尺度转换成高分辨率的气候数据，并克服和弥补了目前IPCC GCMs的模拟数据因分辨率低而不能对区域乃至局地气候变化的细节及趋势进行刻画的缺陷。

利用ECHAM5/MPI-OM 全球海气耦合模式模拟的当代(1986-2000 年)和IPCC A1B情景下未来(2011-2025 年)2×15a 的模拟输出格点场资料，驱动20 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3 进行西南地区气候变化的数值模拟，主要分析未来地面温度和降水的可能变化。结果表明：①通过与32 个地面气象站观测资料和CRU资料对比分析，RegCM3 能够很好的模拟研究区基准时段地面温度和降水的局地分布特征。②A1B情景下未来西南地区年、四季平均温度均明显增加，北部温度变化幅度大于南部。③最高/最低温度一致升高，冬季最高/最低温度变化幅度大于夏季；年、秋冬季降水有所增加，冬季降水增加明显，而春夏季降水略有减少。④研究区未来春夏季温度升高、降水减少的趋势可能导致局部地区高温、干旱等极端天气的可能性增大；同时冬季降水增加，可能加重局部地区洪涝灾害的风险。

本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据，分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系，并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年，长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势，增长区域的面积占全区面积的83.91%，在空间上主要集中在北坡和西坡，NDVI减少区域集中在南坡；②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同，NDVI增长主要集中在5 月和9 月，而7 月NDVI变化较小，甚至出现下降趋势；③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（p<0.01），且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性，且随海拔升高，NDVI与温度相关性增强；④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期， 不同植被类型，滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天，而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。

基于1976-2005 年30 年的高空气象逐月资料，分析了地表大气水汽含量与实际水汽压之间的统计关系，构建出基于地表水汽压的大气水汽含量气候学计算模型；结合地面气象资料，计算得到纵向岭谷区各站点的地表实际水汽压；采用ANUSPLIN气象要素插值模型，对站点地表水汽压进行空间化处理，实现地表水汽压的栅格化；最后，将地表水汽压格网数据输入构建的气候学模型，基于GIS地理空间分析平台，得到纵向岭谷区地表大气水汽含量的空间格局，实现大气水汽含量的空间化模拟。讨论纵向岭谷区地表水汽压与大气水汽含量的空间分布特征及其主要成因，认为纵向山系对水汽输送的东西向阻隔作用导致了地表水汽压与大气水汽含量的东西差异，南北走向深切河谷是季风水汽输送的重要通道；地形的“通道-阻隔”作用形成了大气水汽含量的特殊空间分布格局。

极端降水事件是气候变化的一个重要方面。澜沧江流域纵贯13 个纬度，最大相对高差近5000 m，跨6 种气候带，是全球少见的南北向大江，它在气候、水文、地理、生态学等多方面都具有重要的科学研究价值。自1960 年以来，流域经历了显著的气温上升。探讨在气候变暖背景下这一复杂流域的极端降水变化具有重要意义。本文利用澜沧江流域及其周边35 个气象站1961-2005 年的日降水资料，分析了小于5 mm、5～10 mm、10～50 mm以及大于50 mm 4 个不同量级降水的降水量、降水日数和日平均降水强度的变化趋势。并计算了每种量级降水占总降水量的百分比及降水频率。结果表明，各量级各项指标均存在明显的区域变化特征，流域总体上极端降水频率的增加态势明显。对典型地区站点分析表明，极端降水的增加可能与气候系统随机性变强有关。

本文借助ArcGIS 9.2 和Matlab 7.0 数据软件平台，运用复值Morlet 小波分析和数理统计方法对石羊河流域极端干旱事件在时空上的变化特征进行分析，结果表明：①石羊河流域的平均湿润指数自北向南逐渐增大，其湿润指数与年均降水和海拔高度具有显著正相关性(在0.01 置信水平)，而与年均蒸发具有显著负相关性(在0.05 置信水平)。②在时间尺度上来说，极端干旱事件的频数具有19a、9a、6a、4a、15a 的周期，可能是受南亚高压的准3 年周期的影响；在空间尺度上来说，极端干旱事件频数与湿润指数的空间分布大体相似，略有不同是两者的最小值不同：即地表湿润指数最小值在民勤，而极端干旱事件发生频数最小值在武威。7-9 月份发生极端干旱频数占年极端干旱总频数的60.62%。③年极端干旱总频数和7-9 月份极端干旱总频数都呈略微上升趋势，且年极端干旱频数的线性倾向率较大，即将达到0.3/10a。通过Pettitt 突变检验法对年极端干旱总频数和7-9 月份极端干旱总频数进行检测，结果检验到突变点分别为2000年和1983 年(在0.01 置信水平)。

根据新疆气象局地面观测资料，整理出渭干河流域1960-2009 年蒸发皿蒸发量资料，运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t 检验、小波分析、灰色预测等方法，对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明：①50 年来，渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降，总体上呈波动式减少的趋势，其变化倾向率为-19.72 mm/10a，通过了0.05 的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示，年蒸发皿蒸发量以1987 年和2004 年为转折点，前期偏多，中期偏少，后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987 年发生了由多到少的突变，在2004 年发生了由少到多的突变，突变类型比较复杂，是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a 的时间序列中存在8a、17a 和20a 的周期。在8a 的时间尺度上，年蒸发皿蒸发量序列经历了7 个偏多期和6 个偏少期；在17a 的时间尺度上，经历了2 个偏多期和2 个偏少期；在20a 的时间尺度上，经历了1 个偏少期和2 个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1，1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测，发现模型的可靠性高，预测结果准确，年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。

近50 年来长白山北坡林线种群呈现明显的扩张态势。为揭示林线变动机制，本文以长白山天池气象站的气象数据(1953-2007 年)为基础，结合野外的气温观测，以温暖指数(WI)及湿润指数(HI)为生态气候指标，以16℃·月和68.8 mm/℃·月为阈值，通过数据保证率的计算推测55 年来长白山北坡岳桦林线的水热条件变化。结果表明：以WI 和HI 指标确定的林线位置分别在1975 ~ 2460 m和1584 ~ 2231 m。WI 与HI 变化对林线高度变动影响的交互作用不显著(p>0.05)，WI 与HI 变化呈显著负相关(p<0.01)，两种林线变化也呈负相关(r=-0.11<0)，交互作用和相关分析结果显示水热条件的不同步变化使岳桦林线上侵不能达到各自的潜在高度，林线位置波动在1975 ~ 2231 m。林线上缘波动的复杂程度高于下缘，波动幅度与胁迫力的大小呈正相关。