大气CO2浓度非均匀动态分布条件下的气候模拟研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41405135
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
23.0万
负责人：
杨成荫
依托单位：
中国人民解放军空军研究院
学科分类：
D0502.气候与气候系统
结题年份：
2017
批准年份：
2014
项目状态：
已结题
起止时间：
2015-01-01 至2017-12-31

项目参与者：
崔晓燕；刘向培；王汉杰；
关键词：
气候模拟与预测影响机理 .非均匀动态分布大气CO2浓度

项目摘要

Based on the observed atmospheric CO2 concentration data from the GAW (Global Atmosphere Watch) stations and those from carbon monitoring satellites, by integrating the carbon source (or sink) produced by human activities and natural ecosystems, we established correlations between observed CO2 concentration and the seasonal variation characteristics of carbon source (or sink ) of various natural geographies, and set up a gridding data system with dynamical heterogeneous atmospheric CO2 concentration, and evaluate the accuracy and representation of the data. The main data sources are: 1) the CO2 emission data published by relevant government organizations and satellite (EOS/MODIS) observations, 2) LULC types data provided by IGBP, and 3) the carbon exchange flux data between atmosphere and various ecosystems provided by National Carbon Flux Networks of China. At the meantime, a specific climate system model for dynamic heterogeneous atmospheric CO2 concentration was established, as a comparison study with that of constant homogenous atmospheric CO2 concentration assumption, which was used to simulate the regional climate effects and the possible variation in the long period climate prediction of the dynamic and heterogeneous CO2 concentration reality. The mechanism of dynamic heterogeneous atmospheric CO2 concentration that affects climate change is revealed, which will be used to provide the theoretical basis for improving the climate model simulation and prediction.

利用大气本底站的大气CO2浓度观探测资料，结合星载CO2浓度探测数据，考虑人类活动产生的碳源和自然生态系统的碳汇，拟合不同自然地理条件下大气CO2源、汇的季节性变化特征与本底站观测数据之间的相关关系，构建网格化大气CO2浓度非均匀动态分布数据集，并验证数据集的代表性和准确性；构建CO2浓度非均匀动态分布条件下的气候模式系统,研究CO2浓度非均匀动态分布相对于均匀常态分布可能产生的气候效应，及其在长期气候预测中可能产生的结论性变化；揭示大气CO2浓度非均匀动态分布影响气候变化的机理,为提高气候模式模拟、预测精度提供理论依据。

结项摘要

对气候变化的模拟与预测主要依赖气候模式，但模式中关于CO2浓度均匀常态分布的“不真实”假定无疑会影响气候模式的模拟（预测）精度。本课题通过构建可以反映CO2浓度非均匀特征的模式平台，构建网格化大气CO2浓度非均匀动态分布数据集，研究了CO2浓度非均匀动态分布相对于均匀常态分布可能产生的气候效应。其主要内容包括：构建了PCAOMS区域气候模式，对该模式的运行效率、气候模拟、预测等性能进行了评估。利用现有大气本底站的大气CO2浓度观测信息，综合考虑不同经济区划与土地覆盖类型对应的CO2浓度差异及其季节变化规律，构建模式区域内以月为单位的网格化大气CO2浓度非均匀动态分布数据模型。由此数据模型驱动区域气候模式运行10年，对东亚区2000年3月～2009年2月之间的气候变化特征进行了模拟，进而对大气CO2浓度非均匀动态分布可能引起的区域气候效应进行了初步研究，结果表明，CO2浓度的常态均匀分布假设可能夸大了温室气体的温室效应，CO2的自身温室效应并不是导致夸大的主要原因，而是由于CO2生理学强迫激发的云反馈效应导致的。其中，卫星探测CO2浓度数据网格化处理以及基于卫星资料的CO2浓度时空非均匀气候模拟研究仍在进行，这部分研究将定量化夸大程度以及进一步阐明CO2生理学强迫的气候效应。综合上述结果，本研究为探讨CO2浓度非均匀动态对气候模拟及预测的影响机制奠定了坚实的理论基础。同时,对于更深入研究温室效应对全球气候长远影响提供了重要的启示性线索。项目资助发表核心期刊论文3篇，录用待刊论文2篇，在审论文2篇。培养硕士研究生3名，其中1名已经取得研究生学位。项目投入经费23万元，支出18.99万元，各项支出与预算相符。剩余经费4.01万元，剩余经费计划用于本项目后续研究、论文发表、参加学术会议等支出。