中国区域人为热释放对气候增暖的影响评估及模拟研究

人类在能源利用中所产生的热释放可能成为影响气候变化的一个重要因子，但CO2、城市热岛中下垫面改变和人为热释放各自对增暖的贡献有多大目前尚无定论。本研究拟从中国区域的实际能源消耗和气候观测数据出发，首先分析确定人为热释放的时间和空间分布，系统分析和评估中国区域能源利用中人为热释放对区域气温的影响，进一步利用中尺度数值模式WRF、区域环境系统模式RIEMS和全球模式CAM，将人为热源引入模式中进行模拟研究，以定量区分CO2、城市热岛中下垫面改变和人为热释放对区域和全球增暖的相对贡献，为科学的应对全球增暖和国家的气候外交谈判提供科学依据。

人类在能源利用中所产生的人为热释放是影响区域与局地气候环境变化的一个重要因子。本项目根据中国城市的各类能源消耗资料，估算了中国区域人为热释放的空间分布，进而利用区域气候模式模拟研究了中国人为热释放对区域气候的影响特别是对区域增温的贡献。主要利用WRF模式完成了如下几组模拟试验及其对比分析：1)不同物理过程方案对中国区域气候模拟的效果检验；2）将城市分为工业/商业区、高密度居住区和低密度居住区三类，人为热释放采用三个数量等级，土地利用分类采用USGS，进行了不含城市下垫面、包含城市下垫面以及在城市基础上添加人为热释放三组较粗空间分辨率（30KM）2007-2008连续2年模拟试验，用以分析研究城市化下垫面改变与人为热释放对区域气候变化尤其是区域增暖的相对贡献；3）采用IGBP-MODIS土地利用分类，将具有季节变化的网格化人为热释放引入模式，并进行了2000-2009连续10年模拟，模拟结果更加客观合理；4）根据高分辨率MODIS土地利用及城市分布数据，采用高分辨率（3.3KM）嵌套模拟，模拟时段为2007-2009连续3年，主要对京津冀、长三角和珠三角三大城市群地区城市化及其人为热释放的气候效应进行了模拟研究。.研究结果表明，能源消耗产生的人为热释放与城市化过程所引起的下垫面改变这两种因素在城市群地区的气候效应均比较明显。连续2年模拟结果显示，人为热释放使中国区域年平均气温升高0.15℃，城市下垫面改变使中国年平均气温升高0.13℃，二者使中国年均气温的增加幅度大致相当。人为热释放对冬季气温影响最为显著，其中长三角地区的增温幅度最大，达到1.25℃，而城市化下垫面改变对夏季气温影响最为明显，也以长三角地区的增温幅度为最大，达到1.44℃。能源消耗所造成的人为热释放对区域和局地气候环境变化具有重要的影响，对部分城市区域造成2℃以上的升温，但在较大空间尺度尤其是全球尺度上，人为热释放的增温作用远小于温室气体。该项研究的部分结果已发表在国际知名学术期刊《Journal of Climate》上。