SRES A2情景下未来30年我国东部夏季降水变化趋势

采用与全球海气耦合模式 (NCC/IAPT63) 嵌套的区域气候模式 (RegCM2_NCC), 对东亚区域进行了30年的气候积分 (1961—1990年), 作为控制试验的气候背景场, 在此基础上, 在IPCC第三次评估报告SRES排放情景A2下对我国未来30年 (2001—2030年) 的气候变化趋势进行了预估, 重点分析了我国东部季风区夏季降水的变化趋势及区域特征。结果显示:未来30年夏季平均降水量在北部地区呈现增加的趋势, 以降水量距平代表的夏季主要雨带转到长江以北地区, 且北方地区降水量增加主要以对流性降水量增加为主, 长江以南地区降水量有所减少, 特别是华南地区降水量减少较为明显, 据此预测结果, 未来30年华北地区夏季干旱可能有所缓解。未来30年夏季低层空气湿度也将发生明显变化, 主要表现为中高纬度地区湿度增大, 较低纬度地区湿度减小, 东亚夏季风有所增强, 特别是西南气流明显加强, 有利于暖湿空气向北方地区输送。由于预估结果的可信度取决于全球模式和区域模式的模拟性能以及温室气体排放浓度的准确性, 因此还需要更多的试验及进一步的综合比较, 以减少未来气候变化趋势预估的不确定性。     

未来我国极端温度事件变化情景分析

基于Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS（Providing REgional Climates for Impacts Studies）单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P, 检验PRECIS对我国气候基准时段（1961—1990年）极端温度事件的模拟能力, 分析IPCCSRES（Special Reporton Emission Scenarios）B2情景下未来2071—2100年相对于气候基准时段我国极端温度事件的变化响应。与观测资料的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟我国气候基准时段极端温度事件的局地分布特征。IPCC SRESB2情景下, 预估未来2071—2100年我国大部分地区高温日数出现频率均比气候基准时段高5倍以上; 霜冻日数将呈减少趋势, 我国南方地区的减少趋势大于北方地区; 暖期持续指数整体将呈增加趋势, 我国东北地区、西北地区中西部、华北地区和东南沿海地区增加显著; 冷期持续指数整体将呈减少趋势, 且东北地区、华北地区、西北地区及内蒙古、青藏高原大部地区的减少幅度将达到90%以上。     

新疆年降水量的时空变化特征

根据新疆1961—2005年88个气象站点的年降水量资料,采用气候趋势系数、Kendall-τ检验、REOF/RPCA、Morlet小波分析以及交叉谱分析等方法,分析了新疆年降水量的变化趋势,并对年降水量场进行客观分区。新疆年降水量场可划分为6个子区域:北疆西部及北疆沿天山型、中天山及吐鲁番盆地型、南疆西部型、北疆北部及东天山型、塔里木盆地型、南疆东南部型。在此基础上,研究了新疆年降水量变化的区域特征和年代际、年际变化的多时间尺度的周期特征,并分析了各子气候区平均年降水量变化之间的相关关系。结果表明,新疆大部分区域最干旱时段在1960—1970年代。1980年代以来,除沙漠盆地外,新疆年降水不同程度地呈现出显著增加趋势。新疆各子气候区平均年降水量的年代际或年际周期变化并非均相同,而且具有显著的6年准耦合振荡。北疆西部沿天山与中天山在多个频域段上具有显著的耦合振荡,其次是与北疆北部及东天山也具有较好的耦合振荡,与南疆西部具有显著的5,6年的反位相耦合振荡,与塔里木盆地仅在6年周期中具有显著的反位相耦合关系。除6年的耦合振荡外,新疆年降水量自然气候分区的异常变化大多从北向南,从西向东依次出现。     

陆地下垫面特征对区域能量平衡过程影响的数值试验

陆地下垫面性质的变化将会改变地气系统之间的能量平衡和转换过程，进而影响到区域气候环境。本文主要进行了陆地下垫面特征变化对区域能量平衡过程影响的数值试验，利用三维地气耦合的区域气候模式模拟了我国华北部分地区的地面能量平衡过程。结果表明，不同的陆地下垫面特征其地面能量分配和转换机制存在较大的差异，从而影响区域气候环境的形成和变化。这一结果可为人们通过改变地表特征的方式改善区域气候和生态环境提供一定的气     

华南地区未来地面温度和降水变化的情景分析

利用英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,模拟分析基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)2000年发布的<排放情景特别报告>(SRES)中设计的B2情景下华南区域2071～2100年的温度和降水量的可能变化,结果显示:2071～2100年均地面温度相对于气候基准时段(1961～1990年)上升约2～4 ℃;华南区域未来夏季降水量在22°N以北区域较气候基准时段增加,而以南区域减少;冬季降水则表现为华南区域较气候基准时段减少.2071～2100年华南区域的温度气候趋势系数为正值,年均降水气候趋势系数为负值.2071～2100年的高温事件和强降水事件的发生频率均比气候基准时段明显增加.     

长江中下游地区城市化进程中地表植被变化气候效应的数值模拟

利用高分辨率区域气候模式RegCM3,对长江中下游地区城市化进程中土地利用的变化引起的地气能量交换和水份收支改变的气候效应进行模拟研究.结果表明:下垫面由农田变为城市后近地层大气水汽含量减小,气温升高.但增温幅度存在明显的时空差异,总体而言西部高于东部、夏季高于冬季.对能量平衡的各因子的分析表明,因地表水份蒸发引起的潜热释放减少是地表温度增加最主要的原因.流场差异场的特点是以试验区域为中心,低层呈气旋性而高层呈反气旋性环流,这种结构特征有利于试验区域以外中低层大气以补偿性平流的形式流入试验区,补充地表水份损失,导致退化试验和控制试验相比低层云水量减少而中高层云水量增加.受环流场和水汽场异常的共同影响,夏季试验区域西部平均降水减少而东部增加.绿化试验和过渡试验结果则表明,当城市绿化面积超过50%时,能够有效地减小城市化进程对局地气候的影响.     

SRES A2情景下中国区域21世纪末平均和极端气候变化的模拟

利用Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3H,分析了SRES A2情景下2071-2100年相对于气候基准时段（1961-1990年）中国区域的气候变化,包括气温和降水的年际、季节和日时间尺度的变化以及极端气候事件的变化趋势。模拟结果表明：气温呈明显增加趋势,其中新疆和东北地区增温明显。而降水表现了更大的年际变化和季节变化,冬季南方降水减少,但沿黄河流域的降水明显增加,夏季与冬季相比呈现出相反的趋势。此外,连续高温日数呈现增加趋势,而连续霜冻日数呈现减少趋势。连续湿日数也表现出一定的增加趋势。     

1951—2009年中国不同区域气温和降水量变化特征

为了研究中国不同区域气候变化特征,将全国按照气候区域划分为11个气候区,并利用1951—2009年中国194个国家基本/基准站月、年气温和降水观测资料,对全国及每个气候区平均温度及降水量的年和季节变化特征进行分析。结果表明：中国及各地区增温趋势均为极显著增加,尤其近20 a增温速度更快;而2007年成为有记录以来最暖的一年;中国冬季平均温度上升趋势最明显,春季次之,夏季几乎没有变化。中国平均年总降水量20世纪50年代最多,2000年代最少;而华北地区的年降水量减少最快;在四季降水中,中国只有夏季降水量波动略有增加,且各区域降水分布具有明显的南北差异特征。     

华北地区夏季降水模拟研究:区域气候模式性能评估

利用高分辨率区域气候模式Reg CM3对华北地区1991—2002年夏季气候进行了数值模拟,对照中国台站的实测资料,对模拟的华北地区夏季降水、温度进行了较为全面的比较,以检验模式的模拟性能。对平均场的模拟结果检验认为,该区域气候模式对华北地区夏季降水的空间分布模拟存在一定的误差,河套地区及黄河以南地区降水量接近实况,沿着太行山脉及东部沿海地区降水量明显偏多。模式对温度的模拟误差较小,较好地再现了气温的空间分布特征,但山西及以北地区模拟的温度略偏低。模式能够较好地模拟出华北地区夏季降水和气温的年际变化,成功再现了该区域降水和气温的异常变化。模式能够成功模拟出该区域降水和气温日变化特征,特别是对于逐年夏季的降水日变化过程的峰值和谷值均有成功表现,对于典型年份华北地区较强降水过程中降水发生的时间、落区、强度等也有再现能力,不足的是模拟的降水量比观测偏大。对于模式误差是否与地形或模式积云对流参数化方案等有关,需要进一步探讨。     

大渡河流域水电开发对区域气候的可能影响

利用WRF中尺度天气预报模式,从拓宽大渡河整个干流的水体分布与改变单一水库(瀑布沟水电站水库)的水体覆盖两个角度,对比分析下垫面水体变化对区域气候的可能影响。结果表明:整个干流水体变化和瀑布沟水库水体加宽后所产生的气候效应类似,均表现为对水体附近区域的局地影响。年平均气温在水体附近区域下降0.2~0.4℃,冬季平均气温小幅升高,春季、夏季和秋季的平均气温降低;冬季、春季和秋季的降水量变化不明显,在河流两岸的年平均降水量、夏季降水量有所减少;相对湿度在水体区域微弱增加,平均风速变化不大。     

On the added value of regional climate modeling in climate change assessment

Regional climate models represent a promising tool to assess the regional dimension of future climate change and are widely used in climate impact research. While the added value of regional climate models has been highlighted with respect to a better representation of land-surface interactions and atmospheric processes, it is still unclear whether radiative heating implies predictability down to the typical scale of a regional climate model. As a quantitative assessment, we apply an optimal statistical filter to compare the coherence between observed and simulated patterns of Mediterranean climate change from a global and a regional climate model. It is found that the regional climate model has indeed an added value in the detection of regional climate change, contrary to former assumptions. The optimal filter may also serve as a weighting factor in multi-model averaging.     

Notes of Numerical Simulation of Summer Rainfall in China with a Regional Climate Model REMO

Regional climate models are major tools for regional climate simulation and their output are mostly used for climate impact studies. Notes are reported from a series of numerical simulations of summer rainfall in China with a regional climate model. Domain sizes and running modes are major foci. The results reveal that the model in forecast mode driven by "perfect" boundaries could reasonably represent the inter-annual differences: heavy rainfall along the Yangtze River in 1998 and dry conditions in 1997. Model simulation in climate mode differs to a greater extent from observation than that in forecast mode. This may be due to the fact that in climate mode it departs further from the driving fields and relies more on internal model dynamical processes. A smaller domain in climate mode outperforms a larger one. Further development of model parameterizations including dynamic vegetation are encouraged in future studies.     

对流允许尺度区域气候模拟的研究进展

与以往的区域气候模式相比,对流允许区域气候模式不再依赖于对流参数化方案,其精细的分辨率可以显式表示深对流过程,在夏季对流降水的日变化和极端降水事件模拟等方面具有明显增值能力,是区域气候模拟的发展方向。对现有的对流允许尺度区域气候模拟研究进行了较为详细的回顾和介绍,简述了对流允许尺度区域气候模式中比较重要的物理过程及外部驱动条件的影响,总结了以往对流允许尺度区域气候模拟的研究成果以及当下所面临的挑战和对未来的展望,以期对中国及东亚区域对流允许区域气候模拟的研究提供有益参考。诸多研究表明,对流允许区域气候模拟作为一种有前景的气候模式,可提供更加可靠的区域尺度的气候信息。     

Performance of Regional Integrated Environment Modeling System (RIEMS) in precipitation simulations over East Asia

Regional climate models (RCMs) can provide much more precise information on surface characteristics and mesoscale circulation than general circulation models. This potential for obtaining more detailed model results has motivated to a significant focus on RCMs development in East Asia. The Regional Integrated Environment Modeling System, version 2.0 (RIEMS2.0) has been developed from an earlier RCM, RIEMS1.0, at the Key Laboratory of Regional Climate-Environment for East Asia and Nanjing University. To test the ability of RIEMS2.0 to simulate long-term climate and climate changes in East Asia and to provide a basis for further development and applications, we compare simulated precipitation from 1979 to 2008 (simulation duration from 1 January 1978 to 31 December 2008) to observed meteorological data. The results show that RIEMS2.0 reproduces the spatial distribution of precipitation in East Asia but that the simulation overestimates precipitation. The simulated 30-year precipitation average is 26 % greater than the observed precipitation. Simulated upper and root soil water correlate well with remote sensing derived soil moisture. Annual and interannual variation in the average precipitation and their anomalies are both well reproduced by the model. A further analysis of three subregions representing different latitude ranges shows that there is good correlation and consistency between the simulated results and the observed data. Annual variation, interannual variation of average precipitation, and the anomalies in the three sub-regions are also well captured by the model. The model’s performance on atmospheric circulation and moisture transport simulations is discussed to explore the bias between the simulation and observations. In summary, RIEMS2.0 shows stability and does well in both simulating long-term climate and climate changes in East Asia and in describing subregional characteristics.     

Modeling of aerosol induced snow albedo feedbacks over the Himalayas and its implications on regional climate

Climate Dynamics - Regional climate model (RegCM-4.6.0) coupled with Community Land Model (CLM4.5), which includes SNow, ICe and Aerosol Radiation (SNICAR) model was used to investigate the effect...     

成都区域中心动力气候模式产品降尺度应用业务系统

利用动力气候模式（T63）产品进行降尺度解释应用,是目前以及未来开展气候预测的主要手段。本系统基于国家气候中心下发的气候模式产品、NCEP／NCAR500hPa高度场、西南区域84个代表站温度降水历年资料,采用动力统计相结合的技术方法,建立了“成都区域气象中心动力气候模式解释应用系统”,该系统以统计降尺度方法在西南区短期气候预测中的业务化应用为目的,实现了统计方法与动力模式相结合的业务化,经过5年业务回报试验和近2年的预测业务运行,结果表明：该系统对西南区域的月尺度温度和降水有较好的预报能力,已成为西南区域气候中心日常业务的主要参考依据。本文主要介绍该系统平台的各子系统性能及采用的技术方法。     

航空短期区域气候模式预测系统研究

基于国家气候中心的海气耦合业务预测系统CGCM_1.1的预测资料产品,集成并完善了一个单向嵌套的、中尺度海气耦合的区域气候模式ASRegCM,并以其为数值计算核心,建立了一套航空短期区域气候预测业务系统ASRCPOS。对1983～2002年（共20年）的回报试验结果显示,ASRCPOS业务预测水平较前期统计预测为主业务系统的预测水平有一定程度的提高。尤其是在对连续型变量地面气温的距平,以及对非连续型变量地面降水的距平量级预测能力方面,该动力业务系统预测能力较前期业务系统有所改善。回报结果同时显示,业务系统在异常天气气温的预测方面存在较大的改进空间,对月以下时间尺度预报的解释应用方面仍存在一定的局限。     

Numerical Simulation of Regional Climate Change under IPCC A2 Scenario in China

Regional climate change in China under the IPCC A2 Scenario, was simulated for continuous 10-yr period by the MM5V3, using the output of an IPCC A2 run from CISRO Mark 3 climate system model as lateral and surface boundary conditions. The regional climate change of surface air temperature, precipitation, and circulation were analyzed. The results showed that （1） the distribution of mean circulation, surface air temperature, and precipitation was reproduced by the MM5V3. The regional climate model was capable to improve the regional climate simulation driven by GCM. （2） The climate change simulation under the IPCC A2 Scenario indicated that the surface air temperature in China would increase in the future, with a stronger trend in winter and the increasing magnitude from the south to the north. The precipitation distribution would appear a distinct change as well. Annual mean precipitation would remarkably increase in Northeast China, Yangtze and Huaihe River Valley, and the south area of the valley. Meanwhile, rainfall would show a decreasing trend in partial areas of North China, and many regions of Southwest and Northwest China.     

区域气候模式RegCM_NCC在东北地区的应用研究

引进国家气候中心业务化的区域气候模式RegCM_NCC,通过操作系统调试、模拟区域确定、模式分辨率调整等本地化工作,初步建立了针对东北地区的区域气候模式系统,并应用该模式以夏季为例,对东北地区的气候进行了15 a（1991—2005年）时间长度的数值积分试验。结果表明：模式对环流的特征和东北地区地面气温具有一定的模拟能力,对气温模拟存在系统性的暖偏差,对降水模拟能力较差。     

Projected changes in Malawi’s growing season

Climate Dynamics - Regional climate model projections at 30-km resolution are used to predict future mid-century and late-century growing season changes over Malawi due to global warming under the...