土壤湿度影响中国夏季气候的数值试验

利用"全球土壤湿度计划第2阶段"提供的土壤湿度资料强迫区域气候模式RegCM3,通过数值试验讨论了土壤湿度对东亚夏季气候模拟效果的影响。结果表明,合理考虑土壤湿度的作用,能够提高区域气候模式对中国夏季降水和2 m气温的空间分布型及逐日变化的模拟效果;模拟结果与观测的相关分析显示,降水和2 m气温的年际变化都得到了有效改进,这种改进在气温上尤为明显。不过上述改进具有区域依赖性。数值试验结果表明,气温对土壤湿度的敏感性强于降水,这也从一个侧面说明提高降水模拟效果的难度。总体而言,合理的土壤湿度能够提高区域气候模式对中国夏季气候的模拟能力。因此,合理描述土壤湿度的变化,是提高中国夏季气候预报技巧的潜在途径之一。     

人类活动对中国区域气候及水循环的影响数值试验

使用区域气候模式RegCM3,进行了人类活动(植被分布和CO2含量的变化)对中国区域气候及水循环影响的数值模拟试验.模拟结果表明:在植被退化和CO2浓度增加的共同影响下,春、夏季气温增加明显,特别是北部地区,秋、冬季我国气温降低明显,说明气温的年较差变大,极端气温事件发生的几率也随之变大;我国降水大体上呈现南方降水增多、北方降水减少的趋势,华北、内蒙古地区减少最多,而降水增加区域则集中在长江以南地区,这样的变化趋势将使得降水异常事件发生更加频繁.     

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.     

区域气候模式对温室效应引起的中国地区气候变化的数值模拟

利用基于 ＲｅｇＣＭ２的区域气候模式并单向嵌套澳大利亚 ＣＳＩＲＯ Ｒ２１Ｌ９全球海－气耦合模式，进行了温室气体二氧化碳浓度倍增对中国气候变化影响的数值试验研究。控制试验结果表明：区域模式由于具有较高的分辨率，因而对中国区域地面气温和降水的模拟效果较全球模式有了较大提高；模式对 ２×ＣＯ２敏感性试验结果表明了在 ＣＯ２浓度倍增情况下，由于温室效应，中国区域的地面气温将有明显升高，降水也将呈增加趋势。     

温室效应引起的中国区域气候变化的数值模拟II:中国区域气候的可能变化

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,进行了温室气体CO2加倍对中国气候变化影响的数值试验研究.该文为第2部分,对敏感性试验结果进行的分析.分析表明由于温室效应,中国区域的地面气温特别是在冬季和北方将有明显升高,区域年平均的升高值为2.5℃;同时区域内日最高和最低气温将明显上升,日较差将减小.结果还表明,在CO2倍增条件下,中国区域降水将呈增加趋势,区域年平均的增加值为12%;以夏季的增加率最大,其次为冬季.中国汛期降水将呈现出"三类雨型"出现频率增多的趋势.南方的大雨日数将有所增加.此外,生成和影响中国的台风数目也将有所增加.温室气体的增加同时对环流场产生影响,如导致500 hPa高度场的升高.     

CSIRO Mk3.6.0模式及其驱动下RegCM4.4模式对中国气候变化的预估

使用区域气候模式RegCM4.4,对全球模式CSIRO-Mk3.6.0在RCP4.5情景下的气候变化试验结果（1950-2100年）在东亚地区进行25 km动力降尺度试验,比较了CSIRO-Mk3.6.0和RegCM4.4预估中国地区的21世纪气候变化。结果表明,两个模式预估未来中国地区气温持续升高,升温幅度具有区域性特征,RegCM4.4预估区域平均升温幅度低于CSIRO-Mk3.6.0,但二者年际波动基本一致。两个模式预估未来降水在中国西部以持续增加为主,东部则表现出较大的不一致性,预估区域平均年降水量变化不大,呈现冬季明显增加,夏季微弱减少的特点。此外,为了解区域气候模式对中国降水预估的不确定性,对本研究和以往RegCM3使用相同分辨率模拟得到的未来降水预估进行了对比,两个区域模式预估中国西部大部分地区未来降水一致性增加,东部存在明显不一致（冬季中、高纬除外）。     

东南亚地区未来气候变化的区域气候模式预估

在联合区域气候降尺度试验CORDEX(Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment)的框架下,使用全球气候模式MPI-ESM-MR（简称MPI）的模拟结果,驱动区域气候模式RegCM4(Regional Climate Mode version 4),开展了在中等温室气体排放路径RCP4.5下的东南亚区域21世纪气候变化预估试验。试验中模式的水平分辨率为25 km×25 km,积分时间为1981～2099年。模式对东南亚区域当代（1986～2005年）气候的模拟结果表明：MPI与RegCM4对这一区域年平均气温、降水的空间分布特征均具有较好的模拟能力;相比于全球模式,高分辨率的RegCM4提供了空间分布上更为精细的气候信息,但其模拟的气温存在系统性冷偏差,对降水的模拟则普遍偏多。对未来气候变化的预估显示,MPI与RegCM4预估的未来气温均一致表现为增加,至21世纪末期（2081～2099年）,预估的区域年平均气温升高幅度分别为1.8°C和1.7°C。二者对降水的预估则存在较大差异,MPI预估的年平均降水有不同程度增加,而Reg...     

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。     

RegCM4.4对中国夏季气候的回报和2014年预测

利用区域气候模式对全球气候模式季节预测产品进行动力降尺度,是获取未来高分辨率季节气候预测结果的重要途径。使用区域气候模式RegCM4.4单向嵌套国家气候中心气候系统模式BCC_CSM1.1(m)输出结果,进行东亚19912013年逐年3月1日—9月1日的气候回报试验及2014年3月1日9月1日的气候预测试验。分析模式对中国地区夏季（6-8月）地面气温和降水的回报结果表明:RegCM4.4对夏季气候态的回报优于驱动场模式BCC_CSM1.1(m),并能提供更详细可靠的局地信息;RegCM4.4回报和观测的多年平均气温、降水的空间距平相关系数（ACCs）分别为-0.04和0.01,空间距平符号一致率（PCs）分别为51.1%和50.6%,趋势异常综合评分（PS）分别为64.2和70.3,均方差误差（MSE）分别为1.09 ℃和0.30 mm/d。RegCM4.4对中国地区2014年夏季气候预测结果表明,模式对夏季气温、降水距平整体分布的预测较好,但在次区域尺度上预测结果和观测存在差别。本研究只进行了一个区域气候模式RegCM4.4嵌套一个全球模式BCC_CSM1.1(m)单样本回报和预测试验的动力降尺度试验研究,未来在改进驱动场模式和区域气候模式模拟预测性能、订正驱动场模式输出系统误差及提高运算能力的基础上,进行多模式多样本的集合试验研究,有助于提高精细化短期气候预测产品的质量。     

温室效应引起的中国区域气候变化的数值模拟Ⅱ:中国区域气候的可能变化

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,进行了温室气体CO2加倍对中国气候变化影响的数值试验研究。该文为第2部分,对敏感性试验结果进行的分析。分析表明:由于温室效应,中国区域的地面气温特别是在冬季和北方将有明显升高,区域年平均的升高值为2.5℃;同时区域内日最高和最低气温将明显上升,日较差将减小。结果还表明,在CO2倍增条件下,中国区域降水将呈增加趋势,区域年平均的增加值为12％;以夏季的增加率最大,其次为冬季。中国汛期降水将呈现出“三类雨型”出现频率增多的趋势。南方的大雨日数将有所增加。此外,生成和影响中国的台风数目也将有所增加。温室气体的增加同时对环流场产生影响,如导致500 hPa高度场的升高。     

CLIMATE CHANGE DUE TO GREENHOUSE EFFECTS IN CHINA AS SIMULATED BY A REGIONAL CLIMATE MODEL-PART I:EVALUATION OF THE MODEL SIMULATIONS*

Impacts of greenhouse effects(2×CO₂) on climate change over China as simulated by a regional climate model have been investigated.The model was based on RegCM2 and is nested in one-way mode within a global coupled atmosphere-ocean model(CSIRO R₂₁L₉ AOGCM).Two multi-year simulations,the control run with normal CO₂ concentration and the sensitivity run with doubled CO₂ concentration are conducted. As Part I of the publications,results of control run of the CSIRO,i.e.its simulation of present climate in China,are analyzed briefly.It shows that the model can basically reproduce the surface air temperature and precipitation pattern over China.Therefore,its outputs can be used to drive the regional model. Analysis of control run of RegCM shows that with a high resolution,the model improves the simulations of surface air temperature and precipitation in China as compared to the CSIRO model, especially for the precipitation.The spatial correlation coefficient between simulated and observed annual temperature increased from 0.83 in the CSIRO to 0.92 in the RegCM and for annual precipitation from 0.48 in the CSIRO to 0.65 in the RegCM.A similar improvement in the RegCM compared to the CSIRO was found in all simulated months.The main improvement for surface temperature is that RegCM can simulate the fine scale structure of temperature caused by topography.RegCM greatly improved the spatial distribution of precipitation by eliminating the virtual precipitation center in central China,which was simulated by many other GCMs.The precipitation simulated by RegCM in North and Northwest China is smaller than that by CSIRO, which makes it closer to the observation.     

用区域气候模式模拟人为硫酸盐气溶胶在气候变化中的作用

使用新版RegCM2区域气候模式，单向嵌套澳大利亚CSIROR21L9全球海-气耦合模式，在C02加倍情况下引人人为硫酸盐气溶胶直接气候效应，进行了其对中国气候变化影响的试验。结果表明，硫酸盐气溶胶的直接气候效应，对地面气温为降温作用，其中在冬半年和在南方更明显；对降水的影响为全国各月平均降水将以减少为主，年平均降水变化的基本特点为在中国东部以减少为主，西部以增加为主。但无论温度还是降水变化的数值都很小。     

MODELING THE EFFECTS OF ANTHROPOGENIC SULFATE IN CLIMATE CHANGE BY USING A REGIONAL CLIMATE MODEL

1 INTRODUCTION Being an important composition of the atmosphere, aerosol attracts increasing attention from the scientific community in recent years, together with the radiative forcing it causes and effects it imposes on the climate system. The anthropogenic aerosol affects the climate both directly and indirectly. The climate is directly affected when solar shortwave radiation is scattered and absorbed in what is known as the 搖mbrella effect? which can be dated back to as early as mor…     

土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,通过将中国区域植被覆盖由理想状况改变为实际状况的数值试验对比分析,探讨了当代中国土地利用变化对中国区域气候的影响,并对结果进行了统计显著性检验。研究表明,土地利用的变化,会导致我国西北等地区年平均降水减少,导致年平均气温在内陆部分地区升高和在沿海个别地区降低,引起许多地方夏季日平均最高气温升高,而冬季日平均最低气温则在我国东部部分地区降低的同时在西北地区升高,土壤湿度的变化表现为大范围的降低。研究同时表明,相同的土地变化在不同的地理环境下引起的气候要素变化有一定的不一致性。     

区域气候模式对我国中、东部夏季气候的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式RegCM3(ICTP,2004年)对1994、1997、1998年我国夏季(6～8月)气候进行了数值模拟试验,并对比分析了不同积云对流方案对降水场模拟结果的影响。结果表明:该模式能够较真实地描述出我国夏季温度场的主要高、低温中心及月际变化,但模拟的气温场偏低;选择不同的积云对流方案对降水的模拟结果影响很大,采用Grell积云对流方案模拟出的我国夏季降水场最接近观测场,较好地模拟出我国东部地区夏季主要雨带的大致位置及变化,但雨带的位置偏南、中心降水量值偏大;500 hPa位势高度场的模拟结果和实际观测场较为一致,但西风带的位置偏南,相应地副热带高压588位势什米线位置较观测场向东南偏移。     

Climate Scenarios for the Southeastern U.S. Based on GCM and Regional Model Simulations

We analyze the control runs and 2 × CO₂ projections (5-yearlengths) of the CSIRO Mk 2 GCM and the RegCM2 regional climate model, which was nested in the CSIRO GCM, over the Southeastern U.S.; and we present the development of climate scenarios for use in an integrated assessment of agriculture. The RegCM exhibits smaller biases in both maximum and minimum temperature compared to the CSIRO. Domain average precipitation biases are generally negative and relatively small in winter, spring, and fall, but both models produce large positive biases in summer, that of the RegCM being the larger. Spatial pattern correlations of the model control runs and observations show that the RegCM reproduces better than the CSIRO the spatial patterns of precipitation, minimum and maximum temperature in all seasons. Under climate change conditions, the most salient feature from the point of view of scenarios for agriculture is the large decreases in summer precipitation, about 20% in the CSIRO and 30% in the RegCM. Increases in springprecipitation are found in both models, about 35% in the CSIRO and 25% in theRegCM. Precipitation decreases of about 20% dominate in winter in the CSIRO,while a more complex pattern of increases and decreases is exhibited by the regional model. Temperature increases by 3 to 5 °C in the CSIRO, the higher values dominating in winter and spring. In the RegCM, temperature increases are much more spatially and temporally variable, ranging from 1 to 7 °C acrossall months and grids. In summer large increases (up to 7 °C) in maximum temperature are found in the northeastern part of the domain where maximum drying occurs.     

SIMULATION OF PRESENT CLIMATE OVER EAST ASIA BY A REGIONAL CLIMATE MODEL

A 15-year simulation of climate over East Asia is conducted with the latest version of a regional climate model RegCM3 nested in one-way mode to the ERA40 Re-analysis data. The performance of themodel in simulating present climate over East Asia and China is investigated. Results show that RegCM3 can reproduce well the atmospheric circulation over East Asia. The simulation of the main distribution patterns of surface air temperature and precipitation over China and their seasonal cycle/evolution, are basically agree with that of the observation. Meanwhile a general cold bias is found in the simulation. AS for the precipitation, the model tends to overestimate the precipitation in northern China while underestimate it in southern China, particularly in winter. In general, the model has better performance in simulating temperature than precipitation.     

水文模式DHSVM与区域气候模式RegCM2/China嵌套模拟试验

本研究在改进水文 -土壤 -植被模式DHSVM ,用气候观测资料驱动DHSVM进行模拟试验的基础上 ,建立了区域气候模式RegCM2 /China与水文模式DHSVM的嵌套系统 ,将区域气候模式对中国和东亚地区控制试验 (目前气候情景 )和敏感性试验 (未来 2×CO2 气候情景 )结果用双线性插值方法降尺度 (downscaling)到滦河、桑干河流域的 8个气象站点 ,然后再用数字高程模式DEM插值到DHSVM的细网格点 ,驱动水文模式进行嵌套模拟试验。试验结果表明 ,滦河、桑干河流域在未来大气中CO2 浓度加倍情况下 ,地面气温呈一致的增加趋势 ,年平均气温增加2 .8℃ ;两流域未来降水也呈增加趋势 ,滦河、桑干河流域年降水量分别增加 6mm和 4 6mm ;两流域未来蒸发量有所增加 ,年均蒸发量增加 2 9mm ;未来滦河流域年径流深减少 2 7mm ,流量减少 14 .72× 10 8m3 ,桑干河流域径流深增加 2 6mm ,流量增加 12 .2 2× 10 8m3 ,两流域合计 ,流量减少 2 .5× 10 8m3 ;未来滦河、桑干河流域径流深趋向一致 ,分别为 74和 71mm ,约为全国目前平均径流深 2 84mm的 1/ 4。可见 ,两流域未来总体上仍呈现暖干化趋势。本研究发展的嵌套模式系统具有一定的预测能力 ,而且通过参数移植 ,可应用于中国其他流域     

Regional Nested Model Simulations of Present Day and 2 × CO2 Climate over the Central Plains of the U.S.

A nested regional climate model is used to generate a scenario of climate change over the MINK region (Missouri, Iowa, Nebraska, Kansas) due to doubling of carbon dioxide concentration (2 × CO₂) for use in agricultural impact assessment studies. Five-year long present day (control) and 2 × CO₂ simulations are completed at a horizontal grid point spacing of 50 km. Monthly and seasonal precipitation and surface air temperature over the MINK region are reproduced well by the model in the control run, except for an underestimation of both variables during the spring months. The performance of the nested model in the control run is greatly improved compared to a similar experiment performed with a previous version of the nested modeling system by Giorgi et al. (1994). The nested model generally improves the simulation of spatial precipitation patterns compared to the driving general circulation model (GCM), especially during the summer. Seasonal surface warming of 4 to 6 K and seasonal precipitation increases of 6 to 24% are simulated in 2 × CO₂ conditions. The control run temperature biases are smaller than the simulated changes in all seasons, while the precipitation biases are of the same order of magnitude as the simulated changes. Although the large scale patterns of change in the driving GCM and nested RegCM model are similar, significant differences between the models, and substantial spatial variability, occur within the MINK region.