文档介绍：项目名称:
全球典型干旱半干旱地区年代尺度气候变化机理及其影响研究
首席科学家:
马柱国中国科学院大气物理研究所
起止年限:

依托部门:
中国科学院
一、关键科学问题及研究内容
拟解决的关键科学问题:
针对全球典型干旱半干旱区近百年气候变化的主要特征,本项目拟解决的关键科学问题是:1)干旱半干旱地区年代尺度气候变化的规律和机理,特别是它的全球图像; 2)区分干旱半干旱区年代尺度干旱形成过程中的自然变化和人为影响;3)干旱半干旱区未来10-30年气候变化的预测及其对生态系统和水资源的影响。对以上关键科学问题的回答将为我们从全球尺度认识中国北方干旱化形成机理和干旱半干旱地区年代尺度气候预测提供证据,是干旱半干旱地区应对气候变化战略措施的科学基础。
主要研究内容:
针对以上关键科学问题,本项目将从器测数据和代用资料入手,以北非、北美、亚洲和澳洲为研究区域,分析干旱半干旱地区年代尺度干旱的全球图像及其形成的动力学机制,并研究其关联性和区域差异;运用数值模拟、实验观测和遥感信息相结合的手段认识全球典型干旱半干旱地区地气相互作用特征及区域差异,确定陆面过程的关键参数,发展适合于干旱半干旱地区陆面过程模式;区分自然过程和人类活动对年代尺度气候变化的影响,诠释干旱半干旱地区年代尺度干旱的形成机理,系统评估其对生态系统和水资源脆弱性的影响。主要研究内容包括:
基于器测数据和代用资料,分析历史时期全球典型干旱半干旱地区年代尺度干旱的特征;研究不同地区年代尺度干旱特征的时空关联及其区域差异;揭示干旱半干旱地区年代尺度干旱的全球图像及其动力学机制,估算大尺度海温变化在年代尺度干旱形成过程中的作用。
利用实验观测数据、卫星遥感信息和再分析数据,综合分析典型干旱半干旱地区地气相互作用特征和大气边界层的物理结构;确定陆面过程的关键参数,发展适合于干旱半干旱地区陆面过程模式;用区域模式模拟研究区域地表过程对气候变化的影响机理,并对比不同区域的差异。
运用全球模式和区域模式,研究温室气体、土地利用/覆盖变化对干旱半干旱区年代尺度干旱的影响;定量分析它们在年代尺度干旱形成过程中的相对贡献,综合估算人类活动对干旱半干旱地区年代尺度气候变化的影响;区分干旱化形成过程中自然过程和人为影响,运用集成方法对未来全球典型干旱半干旱地区的年代尺度气候变化趋势进行预估。
研究年代尺度气候变化对全球干旱半干旱地区生态系统影响的事实,运用气候模式和生态系统评估模型研究气候变化驱动下的干旱半干旱地区农业、草地生态系统演化和水资源的变化,给出全球不同干旱半干旱区的区域差异,评估未来气候变化情景下干旱半干旱地区农业和草地生态系统的脆弱性及水资源利用所面临的风险。
二、预期目标

本项目将以北美、北非、亚洲和澳洲的干旱半干旱地区年代尺度干旱为研究对象,从全球尺度认识典型干旱半干旱地区年代尺度气候变化的形成机理及其影响,构建年代尺度干旱的全球图像,理解其形成的动力学机制,揭示区域地气相互作用在年代尺度干旱形成过程中的作用,对比分析区域差异;发展适用于干旱半干旱地区气候变化研究的陆面过程模式和综合集成方法,定量估算年代尺度气候变化中自然过程和人类活动影响;系统评估年代尺度气候变化影响下的干旱半干旱地区生态系统和水资源脆弱性所面临的风险,为年代尺度气候预测和开展有序人类活动及区域可持续发展提供科学依据。

针对全球典型干旱半干旱地区年代尺度干旱研究所存在的问题,本项目拟从常规的气候观测数据、代用数据、实验室观测数据和遥感信息相结合出发,系统的研究全球典型干旱半干旱地区年代尺度干旱的全球图像、时空关联性和区域差异特征;全面分析干旱半干旱地区年代尺度气候变化的动力学机制,区分自然过程和人为影响在干旱半干旱地区年代尺度干旱形成过程中的相对贡献,系统评估在年代尺度干旱影响下全球干旱半干旱地区生态系统和水资源脆弱性所面临的风险。
1).科学目标
理论、方法等方面预期取得的进展、突破及其科学价值:1)构建全球典型干旱半干旱地区气候变化多源共享数据库;2) 建立区域年代尺度气候变化的全球关联性和动力学机制理论;3)在人类活动影响气候变化的理论取得进展,明晰人类活动对干旱半干旱地区年代尺度干旱影响的物理机制;4)发展干旱半干旱地区生态系统和水资源变化的评估及风险预知体系。这些理论、方法的建立和发展将丰富全球变化区域研究的科学体系,具有重要的科学价值。
2).国家需求目标
预计在以下几个方面为国家重大需求做出贡献:
通过对全球典型干旱半干旱地区年代尺度干旱特征和机理分析及区域比较研究,从全球视野系统认识不同区域年代尺度干旱的形成机理,提升我们对中国北方干旱化未来发展趋势的预知能力,为国家的决策提供服务;