区域气候模式对华北夏季降水的气候模拟

使用美国ＮＣＡＲ区域气候模式ＲｅｇＣＭ２对１９９１和１９９４年我国华北夏季降水进行了气候模拟研究,以检验ＮＣＡＲ区域气候模式对华北夏季降水的气候预测能力。模拟结果表明,该模式能较好地模拟华北夏季降水的主要分布特征,对华北少水年（１９９１年）和我水年（１９９４年）夏季降水的模拟都比较成功。模式还能罗好地模拟夏季季风的发展过程,地环流场的模拟也与分析场比较一致,因而该模式可以用于研究物预测华北夏季降水     

MM5BATS对东亚夏季气候及其变化的模拟试验

将陆面过程模式BATS耦合到中尺度模式MM5V3中与另一区域气候模式RegCM2一起对1995—2000年夏季东亚的区域气候作了模拟试验,并与实际资料作了比较。模拟试验结果表明：(1)两个模式均能较合理地模拟出6年夏季平均的环流、温度和海平面气压等的变化,MM5BATS的模拟结果要略优于RegCM2的结果;(2)MM5BATS模式较合理地模拟出了6年夏季平均的降水分布,而RegCM2模式的模拟结果偏强;(3)MM5BATS模式较好地模拟出了1997年和1998年夏季环流场的变化,对降水的模拟也比较合理。RegCM2对1997年和1998年降水的模拟基本上都偏强。模拟试验结果还表明,在区域气候模拟中有必要采用更新的模式。     

区域气候模式REMO对东亚季风季节变化的模拟研究

将欧洲区域气候模式REMO首次应用于东亚区域,利用该模式对1980年和1990年东亚季风季节变化进行了模拟研究,并将模拟结果与NCEP再分析资料进行比较,以检验该模式对东亚季风的模拟能力.研究表明,区域气候模式REMO能够较好地模拟出东亚地区高、低空的大气环流特征,模拟的高度场、流场和温度场与NCEP再分析资料场都比较一致.模拟结果显示了东亚季风的月变化和季节转换特征.模拟的降水场与GPCC降水资料的对比结果表明,REMO能较为成功地模拟出东亚地区降水的空间分布,并能较好地反映降水的季节变化及主要降水趋势,夏季降水模拟偏大,整个区域平均的降水量偏差约为18%左右.     

东亚区域气候变化的长期数值模拟试验

文中利用NCAR的中尺度模式MM 5V3对东亚地区进行了 10a的长期积分模拟试验 ,并着重对冬、夏两季东亚区域气候变化特征进行了分析。分析结果表明 :(1)模式能够合理地模拟出 10a冬、夏平均的区域气候特征。模拟的 10a冬季平均降水的分布和强度与实际比较一致 ,对夏季降水分布特征的模拟也比较合理 ,但模拟的夏季华北降水偏多。模式对冬季平均场的模拟要优于对夏季的模拟 ;(2 )模式对降水、地面气温年际变率的模拟较为合理 ,模拟的中高层环流、温度场等要素的距平相关系数都比较高 ;(3)模式对不同ElNi no年对东亚区域气候变化影响的模拟能力有所不同 ,模拟的 1992 ,1995年的结果比较合理 ,但对 1998年模拟得不理想 ;(4)MM5V3模式具备一定的区域气候模拟能力。     

RegCM3对山东夏季气候高分辨率模拟

利用区域气候模式RegCM3及NCEP/DOE再分析资料,对山东地区1985-2000年夏季区域气候变化进行了高分辨率(20 km)的数值模拟试验.通过对模拟结果和山东地区较密集的观测资料的比较分析,检验了模式在该地区的模拟能力.结果表明:(1)区域气候模式RegCM3能够合理地模拟出山东区域中高层的主要环流特征;(2)数值模拟能够合理再现山东地区16 a夏季平均降水南高北低和地面气温西高东低的主要分布特征.同时也能够合理地模拟出1990和1998年山东地区夏季强降水的主要特征,以及1992和1999年的干旱;(3) 模式结果较好地反映了1985-2000年16 a夏季山东地区降水和地面气温变率的主要特征.     

区域气候模式对中国东部夏季气候的模拟试验

在美国国家大气研究中心第二代区域气候模式(NCAR/RegCM2)的基础上,通过改进其中的陆面过程、积云对流、辐射传输和边界层等物理过程的参数化方案,发展了一个有多种方案选择的改进的区域气候模式.分别利用原区域气候模式和改进的区域气候模式,对1994年和1998年夏季的异常季风降水过程进行了数值模拟试验,并与观测结果进行了比较.结果表明,新方案模拟的1994年夏季的雨带位置与实际位置非常一致,而原区域气候模式模拟的雨带都位于中国北方地区,与观测的差别较大.从环流场的模拟比较也可以看出,新方案模拟的1994年和1998年夏季环流形势都比原方案的结果更为合理.     

利用区域气候模式对我国南方百年气温和降水的动力降尺度模拟

本文采用NCAR的WRF3.5.1模式,以NOAA的20世纪再分析资料作为区域气候模式的初始场和侧边界场,对东亚地区进行了百年以上(1900~2010年)尺度、水平分辨率为50 km的动力降尺度数值模拟试验。通过与观测气候资料的对比,分析了驱动场(20世纪再分析资料)和区域气候模式对我国南方地区近50年(1961~2010年)气温和降水的气候平均态的模拟能力。结果表明:经过动力降尺度的区域气候模式试验结果能更好地模拟我国南方地区气温气候平均态和季节循环。WRF模式模拟的气温与观测的气温的空间相关系数均在0.97以上。年平均和夏季,WRF模式模拟的气温与观测的气温的偏差大多介于-1°C到+1°C之间。对于降水,WRF模式显著提高了我国南方降水的模拟能力。和驱动场相比,WRF模式模拟的降水与观测的偏差明显减小。夏季,WRF模式模拟的降水空间相关系数在0.5以上。由此延伸至对近百年我国南方地区三个子区域(华南地区、江淮地区和西南地区)四个时段(1914~1942年、1943~1971年、1972~2000年和2001~2010年)的分析,结果表明区域气候模式动力降尺度的结果在区域平均的气温和降水的模拟数值上与观测比较接近,夏季模拟能力有明显的提高,冬季存在气温模拟偏低的误差。对气温趋势分析表明,在20世纪40年代以后的两个时间段,区域气候模式明显提高了气温变化线性趋势的模拟性能。     

东亚夏季风的模拟研究──3个区域气候模式的对比

全球环流模式在东亚地区模拟可靠性评估研究表明存在不确定性，尤以降水更明显．该模式更难于模拟小范围（如一个省）和小时间尺度（如日）的气候变化．本研究用３个区域气候模式作１９９１年东亚夏季（５～８月）季风洪涝气候的模拟．其模拟结果与观测场作了严格的对比并进行了３个模式的相互对比．研究表明，３个区域气候模式成功地模拟了１９９１年夏季发生在我国江淮流域及日本南部的洪涝和几次特大暴雨过程以及相应的大气环流形势的分布．     

西太平洋暖池海温对华南前汛期降水影响的数值试验

简要地介绍了全球大气环流模式CCM3,由该模式模拟得到降水、位势高度场和风场,分析它的模拟性能。根据华南前汛期(4～6月)降水与西太平洋暖池敏感海区(西区)海温的负相关关系,设计了两组敏感性试验,讨论西区海温对华南前汛期降水影响的确定性和可能的物理机制。模拟结果表明,当西区为冷水年(暖水年)时,华南降水偏多(少),长江中下游相对偏少(多),相关最好的地区是广东省,与诊断分析结果相符。海温对降水的影响是通过大气环流场来实现的,因此,再用P-σ九层区域气候模式模拟了西区海温异常年大气环流对华南前汛期降水的影响,与CCM3模拟结果基本一致。     

东亚夏季的模拟研究——3个区域气候模式的对比

全球环流模式在东亚地区模拟可靠性评估研究表明存在不确定性，尤以降水更明显，该模式更难于模拟小范围（如一个省）和小时间尺度（如日）的气候变化，本研究用３个区域气候模式作１９９１年东亚夏季（５～８月）季风洪涝气候的模拟，其模拟结果与观测场作了严格的对比并进行了３个模式的相互对比，研究表明３个区域气候模式成功地模拟了１９９１年夏季发生在我国江淮流域及日本南部的洪涝几次大暴雨过程以及相应的大气环流形势的分     

Projected Changes in Kppen Climate Types in the 21st Century over China

Future changes in the climate regimes over China as measured by the Kppen climate classification are reported in this paper. The analysis is based on a high-resolution climate change simulation conducted by a regional climate model (the Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP) RegCM3) driven by the global model of Center for Climate System Research (CCSR)/National Institute for Environment Studies (NIES)/Frontier Research Center for Global Change (FRCGC) MIROC3.2_hires (the Model for Interdisciplinary Research on Climate) under the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A1B scenario. Validation of the model performances is presented first. The results show that RegCM3 reproduces the present-day distribution of the Kppen climate types well. Significant changes of the types are found in the future over China, following the simulated warming and precipitation changes. In southern China, the change is characterized by the replacement of subtropical humid (Cr) by subtropical winter-dry (Cw). A pronounced decrease of the cold climate types is found over China, e.g., tundra (Ft) over the Tibetan Plateau and sub-arctic continental (Ec) over northeast China. The changes are usually greater in the end compared with the middle of the 21st century.     

Projection of Water Availability in the Miyun Watershed from an RCM Simulation

Based on a high-resolution regional climate model (RegCM3) simulation over East Asia, future climate changes over the Miyun Reservoir in the 21st century under the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A1B scenario are analyzed. The model simulation extends from 1951 to 2100 at a grid spacing of 25 km and is one-way nested within a global model of MIROC3.2_ hires (the Model for Interdisciplinary Research on Climate). The focus of the analysis is on the Watershed of Miyun Reservoir, the main water supply for Beijing in northern China. The results show that RegCM3 reproduces the observed temperature well but it overestimates precipitation over the region. Significant warming in the 21st century is simulated in the annual mean, December-January-February (DJF) and June-July-August (JJA), although with differences concerning the spatial distribution and magnitude. Changes in precipitation for the annual mean, DJF, and JJA also show differences. A prevailing increase of precipitation in DJF and a decrease of it in JJA is projected over the region, while little change in the annual mean is projected. Changes of the difference between precipitation and evapotranspiration to measure the potential water availability are also presented in the paper.     

气候变化对东亚沙尘气溶胶影响的数值模拟

使用RegCM3-dust区域气候模式,单向嵌套MIROC3．2-hires全球模式输出结果,在IPCCA1B温室气体排放情景下,对中国及东亚地区进行了当代（1991年-2000年）和未来（2091年-2100年）水平分辨率为50km的气候以及沙尘气溶胶数值模拟试验。结果表明,模式对中国地区地面气温、降水和东亚沙尘气溶胶空间分布模拟较好。未来东亚沙尘气溶胶年平均起沙通量增加2％,其中12月-3月由于地表积雪量的减少而增加,4月-11月由于10m风速的减小而减少,不同强度的强起沙事件同样12月-3月增加,4月-11月减少。年平均沙尘气溶胶柱含量增加14％,其中3月-5月和8月略减少,其它月份增加。沙尘气溶胶引起地面（SRF）负辐射强迫和沙尘源区大气顶（TOA）正辐射强迫、下游地区TOA负辐射强迫,受沙尘气溶胶辐射强迫的影响,地面起沙通量和柱含量减少。     

中国20年一遇气温和降水极值变化的高分辨率模拟

基于25 km高分辨率区域气候模式（RegCM3）嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行IPCC SRES A1B情景下21世纪气候变化的模拟,分析中国区域未来气温和降水极值重现期的变化。首先检验模式对当代（1981-2000年）极端事件重现期的模拟能力,结果表明,模式能够较好地再现中国地区20年一遇极端事件的基本分布型,但所模拟的数值与观测相比还有一定偏差,特别是在极端降水方面。21世纪中期（2041-2060年）和末期（2081-2100年）20年一遇的高温极值在整个区域内均将升高,东北地区增幅最大;低温极值将增大,中心位于内蒙古、新疆及青藏高原南麓;降水极值也将普遍增大。气温和降水极值在21世纪末期的增加幅度均比中期要大。在未来全球变暖背景下,中国地区极端高温事件将明显增多,面积增大;极端低温事件将大幅度减少,面积减少;强降水事件也将增多,面积不断扩大。     

Simulation of China Summer Precipitation Using a Regional Air-Sea Coupled Model

A regional air-sea coupled model based on the regional climate model(RegCM3)and the regional oceanic model POM(Princeton Ocean Model)is developed and a series of experiments are performed to verify the ability of the coupled model in simulating the summer precipitation over China from 1963 to 2002.The results show that the space correlation coefficients between the GISST(Global Ice and Sea Surface Temperature)data and the simulated SST by RegCM3-POM exceed 0.9.Compared with the uncoupled experiments,the coupled model RegCM3-POM has a better performance in simulating the mean summer(June to August)precipitation over China,and the distribution of the rainband in the coupled model is more accurate.The improvement of the rainfall simulation is significant over the Yangtze River Valley and in South China.The rainbelt intraseasoaal evolution over eastern China in summer indicates that the simulation ability of RegCM3-POM is improved in comparison with the uncoupled model.The interannual summer rainfall variation over eastern China simulated by RegCM3-POM is in accordance with observation,while the spatial pattern of the interannual summer rainfall variation in the uncoupled model is inaccurate.The simulated correlation coefficient between the summer rainfall in the uncoupled model RegCM3 and observation is0.30 over the Yangtze River Valley and 0.29 in South China.The coefficient between the rainfall in the coupled RegCM3-POM and observation is 0.48 over the Yangtze River Valley and 0.61 in South China.The RegCM3-POM has successfully simulated the correlation coefficients between summer rainfall in the Yangtze River Valley and SST anomalies of the Bay of Bengal,South China Sea,and the Kuroshio area,whereas the uncoupled model RegCM3 fails to reproduce this relationship.The study further shows that the monsoon circulation and the path of the moisture transport flux simulated by RegCM3-POM are in good agreement with the NCEP/NCAR data.     

区域海气耦合模式对中国夏季降水的模拟

以区域气候模式RegCM3和普林斯顿海洋模式POM为基础,建立了一个区域海气耦合模式,对1963-2002年中国夏季气候进行模拟,重点分析该耦合模式对中国夏季降水的模拟性能以及降水模拟改进的可能原因.结果表明:耦合模式对中国夏季雨带分布的模拟明显优于控制试验(单独的大气模式),对长江流域以及华南降水的模拟性能改进尤为明显,同时耦合模式能够更为真实地刻画中国东部地区汛期雨带的移动.对降水的年际变化分析发现,耦合模式模拟的1963-2002年中国夏季降水年际变率与观测吻合,模拟的夏季长江流域降水与观测降水相关系数达到0.48,模拟的华南夏季降水与观测的相关系数达到0.61,而控制试验结果与观测降水的相关系数均较小.对中国东部长江流域夏季降水与近海海温的相关分析表明,用给定海温驱动的大气模式,并不能正确模拟出中国东部夏季降水与海温的关系,而耦合模式能够较好地模拟出长江流域与孟加拉湾、南海以及黑潮区海温的关系,与GISST(全球海冰和海表温度)和观测降水相关关系一致.对水汽输送通量的分析发现,控制试验模拟的水汽输送路径与NCEP/NCAR再分析资料相比差别较大,耦合模式模拟的来自海洋上的水汽输送强度和路径与NCEP/NCAR再分析资料一致,提高了耦合模式对水汽输送的模拟能力,从而改善了模式对华南以及长江流域降水的模拟.     

The change in the East Asian summer monsoon simulated by the MIROC3.2 high-resolution coupled model under global warming scenarios

In order to investigate changes in the East Asian summer monsoon (EASM) under the global warming, the MIROC3.2 (hires) coupled general circulation model (CGCM) developed by the Center for Climate System Research is utilized. The outputs of MIROC3.2 (hires) model have been analyzed using two scenarios; the 20th Century Climate in Coupled Models (20C3M) scenario and the Special Reports for Emissions Scenarios A1B (SRES A1B). Eight Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) models are also analyzed to compare model performances. It is shown that the simulation skill of MIROC3.2 (hires) for the EASM is relatively superior to these IPCC CGCMs. It has been found that the intensified rain band and the extended duration of the EASM are anticipated with MIROC3.2 (hires) under the global warming in well accordance with previous studies. Especially, the precipitation due to the cumulus convection is predicted to increase more significantly than the precipitation by the large-scale condensation. Due to the increased land-sea thermal contrast in summer under the global warming, water vapor fluxes in the lower troposphere are enhanced. Consequently, the convective instability may be strengthened and thus it leads to the increase of precipitation by cumulus convection. Moreover, the upper tropospheric circulations associated with the EU pattern would lead to the larger interannual variability of precipitation over the EASM region in the future warm climate. In addition, it is found that the relationship between the sea surface temperature over the tropical Pacific Ocean in the wintertime and the summer rainfall over the East Asia may be weakened, suggesting that the predictability of the EASM might become more difficult under the global warming.     

动力降尺度CMIP5的2006—2035新疆夏季降水变化

评估了CMIP5 9个模式对新疆夏季降水的模拟效果,从中选取5个较好的模式结果,利用RegCM4动力降尺度再集合平均。通过对CMIP5 9个模式的评估,发现CanCM4、CMCC-CM、CNRM-CM5、HadCM3、MIROC4h对新疆夏季降水的模拟较好。进一步分析动力降尺度和集合平均结果,发现动力降尺度能更好地描述新疆复杂地形造成的降水,同时发现2006—2035年比1976—2005年新疆夏季的总体降水有所减少,存在明显的减少趋势。在空间分布上主要表现为天山山脉和其南侧降水显著减少,昆仑山山脉北缘降水显著增加,这与2006—2035年新疆东北侧500 hPa出现的位势高度正异常和与之相对应的反气旋式环流异常有关。这一环流异常造成了天山山脉上空水汽的显著辐散和昆仑山山脉北缘上空水汽的显著辐合。     

An Assessment on the Performance of IPCC AR4 Climate Models in Simulating Interdecadal Variations of the East Asian Summer Monsoon

Observations from several data centers together with a categorization method are used to evaluate the IPCC AR4 （Intergovernmental Panel on Climate Change, the Fourth Assessment Report） climate models＇ performance in simulating the interdecadal variations of summer precipitation and monsoon circulation in East Asia. Out of 19 models under examination, 9 models can relatively well reproduce the 1979-1999 mean June-July-August （JJA） precipitation in East Asia, but only 3 models （Category-1 models） can capture the interdecadal variation of precipitation in East Asia. These 3 models are： GFDL-CM2.0, MIROC3.2 （hires）, and MIROC3.2 （medres）, among which the GFDL-CM2.0 gives the best performance. The reason for the poor performance of most models in simulating the East Asian summer monsoon interdecadal variation lies in that the key dynamic and thermal-dynamic mechanisms behind the East Asian monsoon change are missed by the models, e.g., the large-scale tropospheric cooling and drying over East Asia. In contrast, the Category-1 models relatively well reproduce the variations in vertical velocity and water vapor over East Asia and thus show a better agreement with observations in simulating the pattern of ＂wet south and dry north＂ in China in the past 20 years.
It is assessed that a single model＇s performance in simulating a particular variable has great impacts on the ensemble results. More realistic outputs can be obtained when the multi-model ensemble is carried out using a suite of well-performing models for a specific variable, rather than using all available models. This indicates that although a multi-model ensemble is in general better than a single model, the best ensemble mean cannot be achieved without looking into each member model＇s performance.     

RegCM3_IAP9L-AGCM对中国跨季度短期气候预测的回报试验研究

将区域气候模式RegCM3与中国科学院大气物理研究所全球大气环流模式IAP9L-AGCM进行单向嵌套,建立嵌套区域气候模式RegCM3_IAP9L-AGCM,并利用该嵌套模式对1982—2001年中国夏季短期气候进行了跨季度集合回报试验。结果表明,RegCM3_IAP9L-AGCM对高空气候变量(500hPa位势高度场、200和850hPa纬向风场)的回报结果与实况距平相关系数(ACC)基本为正,其回报效果好于单独使用IAP9L-AGCM的结果。除850hPa纬向风场外,其他两个变量场回报与实况正相关的区域基本呈纬向带状分布且通过90%信度检验。在中国大部分地区(除长江下游、东北北部和西北北部外),嵌套区域气候模式回报的降水距平百分率与实况基本为正相关。RegCM3_IAP9L-AGCM和IAP9L-AGCM对中国不同区域的夏季降水回报效果不同,前者对华南降水的回报效果明显好于后者。