新疆地区未来气候变化的区域气候模式集合预估

本文基于一套在5个全球气候模式结果驱动下,RegCM4区域气候模式对东亚25km水平分辨率的集合预估,分析了中、高温室气体典型排放路径(RCP4.5和RCP8.5)下,21世纪不同时期新疆地区的未来气候变化.对模式当代气候模拟结果的检验表明,区域模式的模拟集合(ensR)总体上能够很好地再现当代新疆平均气温、降水和极端...     

RegCM4模式对雄安及周边区域气候变化的集合预估

基于CSIRO-Mk3-6-0、EC-EARTH、HadGEM2-ES和MPI-ESM-MR共4个全球气候模式,分别驱动区域气候模式RegCM4,所进行的RCP4.5（典型浓度路径）中等排放情景下25 km较高水平分辨率东亚区域21世纪气候变化模拟结果,针对雄安新区及周边区域,在对当代（1986~2005）气候进行检验的基础上,进行了该区域未来气候变化的多模拟集合预估,并给出了模拟间的差别。结果表明:RegCM4可以较好地模拟出分析区域当代平均气温和降水的分布及年内月循环变化特征;对与气温相关的极端气候事件指数,日最高气温最高值（TXx）和日最低气温最低值（TNn）,以及和降水相关的指数日最大降水量（RX1day）也有较好的模拟能力。雄安及周边区域未来平均气温、TXx和TNn将不断上升,高温热浪事件在增加的同时,低温事件将减少。未来分析区域平均降水量有所增加;而RX1day的增加更明显,且模拟间的一致性较好,不确定性相对较低,暴雨和洪涝事件的频率和强度均将增大。同时由于气温升高导致的潜在蒸发量相对于降水更大的增加,将使得区域水资源相对不足的现象加重。     

区域气候模式研究进展

全面回顾了区域气候模式的分类、发展和最新研究动态，指出区域气候模式研究有了长足的发展，其中重要的有：加入雪盖、土壤水等作用的陆面过程，全球模式与区域细网格模式的嵌套由一维发展到三维，由一层发展到多层，发展了更加合理的参数化方案；但也存在许多不足，模式提供的植被资料与实情相差很大，对于沙漠地区的植被盖度的算法不尽合理，对次网格地形及对其湍流通量输送过程的刻画不够细致等。因此，建议利用遥感手段采用非线性方法(如分形等)对遥感资料施行反演，进行多尺度的双向模式嵌套。     

华北地区未来气候变化的高分辨率数值模拟

使用20km高水平分辨率的区域气候模式RegCM3,单向嵌套FvGCM/CCM3全球模式,进行了中国区域气候变化的数值模拟试验,分析华北地区夏半年4-9月的气温、降水和高温、干旱事件的变化。模式积分时间分为两个时段,分别为当代的1961-1990年和在IPCC SRES A2温室气体排放情景下的21世纪末2071-2100年。模式检验结果表明:在大部分月份,区域模式对当代气候的模拟都较全球模式更好。两个模式模拟的未来气温和降水变化,在空间分布型和量级上都有一定不同,如区域模式的升温更高,降水出现大范围减少等。此外,使用日最高气温不低于35℃的日数(D_(T35))和考虑了湿度因素的炎热指数(I_(H))不低于35℃的日数(D_(H135)),分析了区域模式模拟的未来高温事件变化,结果表明:未来华北地区D_(T35)和平原地区D_(H135)均有较大增加。未来华北地区的连续干旱日数(CDD)将增加,依照UNEP(United Nations Environment Programme)干旱指数(A_(U))给出的气候湿润区将有较大幅度减少,而半湿润半干旱区和半干旱区面积将增加。     

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。     

温室效应引起的江淮流域气候变化预估

 选用英国Hadley中心的RCM-PRECIS模式进行江淮流域气候变化的数值模拟。在验证了PRECIS在江淮流域模拟能力的基础上,对未来CO₂增加后江淮流域的气候变化响应进行了预估。结果表明：在B2情景下,整个江淮流域都将继续增暖,到本世纪末（2071-2100年）区域年平均温度将增加2.9℃,夏季将可能出现更多的高温事件,而冬季极端低温事件减少;降水量呈增加趋势,强降水（尤其是120 mm以上的降水）日数也将增多。     

全球增暖1.5℃和2.0℃下成渝经济区及周边地区极端温度事件的变化预估

极端温度事件不仅影响人类健康,而且易造成重大社会经济损失,是引起重大气候灾害的原因之一。对于易受气候变化影响的高敏感地区来说,确定区域气候对不同程度全球变暖的响应至关重要。本文基于区域气候降尺度试验-东亚区域（CORDEX-EAS）数据集,预估了1.5 ℃和2.0 ℃全球升温水平（Global Warming Levels,GWLs）下成渝经济区及周边地区极端温度的未来变化趋势。结果表明：成渝经济区及周边地区极端高温指数在两种升温水平下均呈现明显上升趋势,而极端低温指数呈现下降趋势。极端冷暖事件具有局部对称性特征,极端暖事件的变化幅度要大于极端冷事件的变化幅度。极端温度指数对两种升温水平的响应具有差异性,除气温日较差外,其他指数的变化幅度在2.0 ℃GWL下大于在1.5 ℃GWL下。此外,随着全球平均升温幅度的增大,未来极端温度事件的强度和发生频率也会相应提升,极端温度事件对额外0.5 ℃的GWL升温阈值具有高度敏感性。本文研究了1.5 ℃和2.0 ℃GWLs下成渝经济区及周边地区极端温度的未来演变,再次强调了将全球平均升温幅度限制在1.5 ℃以内的重要性。     

中国地区气候变化预估产品简介

气候变化问题是21世纪各国可持续发展中面临的重大课题。为了给国内从事气候变化和气候变化影响评估方面工作的业务、科研人员及单位提供一套使用方便的中国和东亚地区未来气候变化预估数据,中国气象局国家气候中心的科研人员对IPCC第四次评估报告中用到的20多个全球气候模式以及国家气候中心运行得到的一个区域气候模式的数据进行了加工和分析处理,形成了一套“中国地区气候变化预估数据集（第一版）”。本数据集可以在国家气候中心的网站（http：／／ncc．cma．gov．cn）上下载。     

多区域气候模式集合对中国径流深的模拟评估和未来变化预估

对5组区域气候模式集合模拟的中国径流深进行评估,并且预估了温室气体高排放情景RCP8.5下的未来变化。结果表明：多区域气候模式集合结果能够基本模拟出径流深的观测特征,对年径流深的空间分布特征模拟较好,但量值存在一定的系统偏差,特别是黄河中游、海河和松辽河存在明显的正偏差,且对全国9个流域片中东南、西南和西北诸河的年内分配总体模拟效果相对较差。未来到21世纪末,全国平均年径流深在各个时段都以增加为主,增加幅度多在5%以内。未来变化存在明显的空间差异,大致表现为“北增南减”的分布特征,但不会改变中国水资源南多北少的空间格局;其中,黄河、西南和西北诸河流域片呈显著的增加趋势,淮河、长江和东南诸河流域片呈现显著的减少趋势,海河、松辽和珠江流域的变化趋势不显著。21世纪末期各地的变化多在±30%以内,且多模式预估的正负变化一致性较高。到21世纪末期,各流域片平均的径流深季节分配总体特征没有明显变化,径流深的最大月份基本维持不变,分配比例的数值有±2%以内的变化,且各季节的增减变化存在明显流域间差异。     

全球变暖背景下中国区域不同强度降水事件变化的高分辨率数值模拟

对一个20km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3)所模拟的全球变暖背景下,中国区域未来不同强度降水事件变化进行了分析。以日降水量的大小,将降水划分为不同等级。首先检验了模式对当代(1961—1990年)各等级降水日数的模拟能力,结果表明,与观测相比,模式模拟的小雨事件偏多而大雨事件在南方过少。21世纪末(2071—2100年)在IPCC SRES A2温室气体排放情景下,中国区域不同强度降水的变化在各地表现不同,同时其对各个地区降水总量变化的贡献也表现出较大不同,但在大部分地区,模式给出了未来强降水事件将增加的结果。     

温室效应引起的江淮流域气候变化预估

选用英国Hadley中心的RCM-PRECIS模式进行江淮流域气候变化的数值模拟。在验证了PRECIS在江淮流域模拟能力的基础上,对未来CO₂增加后江淮流域的气候变化响应进行了预估。结果表明：在B2情景下,整个江淮流域都将继续增暖,到本世纪末（2071-2100年）区域年平均温度将增加2.9℃,夏季将可能出现更多的高温事件,而冬季极端低温事件减少;降水量呈增加趋势,强降水（尤其是120 mm以上的降水）日数也将增多。     

青藏高原未来气候变化预估:CMIP5模式结果

本文使用国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)中对青藏高原气候模拟较优的气候模式, 在RCP4.5中等偏低辐射强迫情景下对青藏高原未来气候变化进行了预估研究。结果表明, 青藏高原年均地表气温在2006~2100年的线性趋势平均为0.26℃/10a, 增暖幅度与海拔高度大体成正比;相比于1986~2005年参考时段, 2090年代平均升温2.7℃, 21世纪末期增温幅度明显高于早期和中期;在早、中和末期, 年均增温分别为0.8~1.3℃、1.6~2.5℃和2.1~3.1℃;各季节也均为变暖趋势, 其中冬季增温最大。对于年均降水来说, 未来百年将小幅增加, 集合平均趋势为1.15%/10a, 2090年代较参考时段增加10.4%;在早、中和末期的变化范围分别为-1.8%至15.2%、-0.9%至17.8%和1.4%至21.3%;季节降水也呈增加趋势, 夏季增幅明显高于其余三个季节且在21世纪末期较大, 青藏高原未来年均降水增加主要来自于夏季。需要指出的是, 上述预估结果在气候模式间存在着一定的差异, 未来气候变化的不确定性范围较大, 地表气温的可信度相对较高, 而降水的则偏低。     

海南21世纪气候变化预估分析

利用RCP4.5和RCP8.5情景下区域气候模式RegCM4.0单向嵌套BCC_CSM1.1全球气候系统模式输出结果中海南岛区域的格点进行站点插值后的预估数据,分析了海南本岛21世纪气候变化情景,结果表明:21世纪海南岛总体呈变暖、变湿趋势.在RCP4.5情景下,年增暖倾向率为1.4℃/100a,在RCP8.5情景下,年增暖倾向率为3.4℃/100a.RCP4.5情景下,增温幅度最大的是冬季;RCP8.5情景下,前期增温幅度最大的是冬季,中期增温幅度最大的是夏季,后期增温幅度最大的在秋季.21世纪年降水距平百分率的变化有明显的阶段性变化.RCP4.5情景下前、后期降水增多不明显,中期增多明显;RCP8.5情景下前、后期的降水增加幅度比中期更明显.21世纪冷季降水可能减少,秋季可能更明显,冬季次之;暖季降水可能增加,夏季可能更明显.     

不同区域气候模式对中国东部区域气候模拟的比较

利用ＭＭ４中尺度数值模式,ＲｅｇＣＭ２模式和Ｐ－σ混合坐标五层区域气候模式,以ＧＦＤＬ多年平均的６月份气候场作初始场,对我国东部地区７月份的区域气候进行数值模拟,比较,检验了三个模式模拟中国东部区域气候的性能,发现对５００ｈＰａ高度场,温度场,海平面气压场,雨带位置等不同的模拟对象,三个模式各有优劣,其结果对于发展适合我国东部地区的区域气候模式系统,改进模拟和预测结果具有一定的参考意义。     

分辨率对区域气候极端事件模拟的影响

利用NCAR MM5V3对1999年6月长江流域的极端异常降水事件进行了模拟, 主要研究不同水平和垂直分辨率对极端区域气候事件模拟的影响.数值模拟试验表明:模式能够模拟出极端强降水的主要分布特征;水平分辨率的提高降低了模式模拟的强降水偏差,对逐日降水变化的模拟更加合理,而垂直分辨率的提高基本上也都减小了模拟的强降水过程的偏差,改善对强降水的模拟能力;模式水平、垂直分辨率的提高在一定程度上增强了对强降水过程的模拟能力.水平分辨率的提高能够改善模式对海平面气压的模拟,而垂直分辨率的提高可以改善模式模拟的地面气温和低层环流.分辨率对中层大气环流的影响不是很敏感.不同积云对流参数化方案模拟的对流降水比率随水平分辨率的变化是不同的,Grell方案对流降水比例随分辨率的提高而增加,而Kain-Fritsch方案的结果相反.     

“一带一路”区域未来气候变化预估

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)提供的18个全球气候模式的模拟结果,预估了3种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下“一带一路”地区平均气候和极端气候的未来变化趋势。结果表明:在温室气体持续排放情景下,“一带一路”地区年平均气温在未来将会持续上升,升温幅度随温室气体浓度的增加而加大。在高温室气体排放情景(RCP8.5)下,到21世纪末期,平均气温将普遍升高5℃以上,其中北亚地区升幅最大,南亚和东南亚地区升幅最小。对于降水的变化,预估该区域大部分地区的年降水量将增加,其中西亚和北亚增加最为明显,而且在21世纪中期,RCP2.6情景下的增幅要比RCP4.5和RCP8.5情景下的偏大,而在21世纪后期,RCP8.5情景下降水的增幅比RCP2.6和RCP4.5情景下的偏大。未来极端温度也将呈升高的趋势,增温幅度高纬度地区大于低纬度地区、高排放情景大于低排放情景。而且在高纬度区域,极端低温的增暖幅度要大于极端高温的增幅。连续干旱日数在北亚和东亚总体呈现减少趋势,而在其他地区则呈增加趋势。极端强降水在“一带一路”区域总体上将增强,增强最明显的地区位于南亚、东南亚和东亚。     

未来气候变化对黄河和长江流域极端径流影响的预估研究

使用NASA-NCAR全球环流模式FvGCM结果驱动高分辨率区域气候模式RegCM3 (20 km),进行1961～1990年当代气候模拟(控制试验)和2071～2100年IPCC A2排放情景下未来气候情景模拟(A2情景模拟试验)。将RegCM3同高分辨率大尺度汇流模型LRM(分辨率0.25°×0.25°)连接,分析水文极端事件在A2情景下相对于当代气候的变化,预估未来气候变化对我国黄河和长江流域水文极端事件的影响。结果表明:(1)未来黄河流域径流年变率增大,月变率减小,日变率在头道拐站以上流域减小,以下流域增大。未来兰州以上半湿润地区,流域东南部湿润区出现径流量峰值的可能性增大,而流域西北部干旱半干旱区出现径流量百分位极值的可能性减小。未来黄河流域中游地区发生流域洪水的风险在夏季月份减少,其余月份均增大。(2)未来长江干流径流年际变率增大,上中游地区径流日和月变率减小,下游地区略有增大;未来汉江流域径流量的年、月和日变率均增大。未来长江干流发生流域洪水的风险在夏季明显降低,而汉江流域各月发生流域洪水的可能性均增大。     

6.25 km高分辨率降尺度数据对雄安新区及整个京津冀地区未来极端气候事件的预估

基于RCP4.5情景下6.25 km高分辨率统计降尺度数据,使用国际上通用的极端气候事件指数,分析雄安新区及整个京津冀地区未来极端气候事件的可能变化。首先对当代模拟结果进行评估,结果表明,集合平均模拟可以较好地再现大部分极端气候事件指数的分布,且对与气温有关的极端气候事件指数模拟效果较好。但也存在一定偏差,特别是对连续干旱日数(CDD)的模拟效果相对较差。集合平均的预估结果表明,未来在全球变暖背景下,雄安新区及整个京津冀地区均表现为极端暖事件增多,极端冷事件减少,连续干旱日数减少,极端强降水事件增多。具体来看,到21世纪末期,日最高气温最高值(TXx)和日最低气温最低值(TNn)在整个区域上都是增加的,大部分地区增加值分别超过2.4℃和3.2℃;夏季日数(SU)和热带夜数(TR)也都表现为增加,但两者的变化分布基本相反,其中SU在山区增加幅度较大,平原地区增加幅度较小,而TR在平原地区的增加值较山区更显著,两个指数未来增加值分别为20~40 d和5~40 d;霜冻日数(FD)和冰冻日数(ID)都表现为减少,减少值分别超过10 d和5 d;与降水有关的极端气候事件指数,CDD、降雨日数(R_1mm)和中雨日数(R_10mm)的变化均以减少为主,但数值较小,一般都在?10%~0之间;最大5 d降水量(R_X5day)、降水强度(SDII)和大雨日数(R_20mm)主要表现为增加,增加值一般在0~25%之间。从区域平均的变化来看,与气温有关的极端气候事件指数的变化趋势较为显著,与降水有关的极端气候事件指数变化趋势较小。两个区域对比来看,雄安新区模式间的不确定性更大,反映出模式对较小区域模拟的不足。     

RegCM4模式对云南及周边地区干旱化趋势的预估

利用50 km×50 km水平分辨率区域气候模式Reg CM4.0,嵌套全球气候模式输出结果 BCC_CSM1.1,模拟了新的温室气体排放情景RCP(Representative Concentration Pathw ay)下21世纪东亚地区的气候变化,针对模拟结果中云南及周边地区进行分析。对模拟的当代(1986 2005年)气候进行了检验,结果表明,模式能够模拟出该区域平均气温和降水的季节分布,但气温模拟存在一定冷偏差,冷季降水模拟偏多。在RCP8.5情景下,研究区域未来干季(11月至翌年4月)、湿季(5 10月)气温将逐渐升高,同时降水量将减少,干、湿季气温和降水变化存在一定的空间差异。以连续干旱日数CDD、降水与蒸发之差(P-E)、植物根区土壤贮水量RSW 3个指标进行的干旱性分析表明,全球变暖背景下未来云南及周边地区的干旱化趋势将持续并加重,其中干季更明显。     

区域气候模拟

区域气候模拟温市耕（内蒙古自治区气象台）气候变化对经济和社会发展的影响已成为当前世界各国政府和科学家们所关注的重大问题。近十多年，世界范围内的气候异常给许多国家的粮食生产、水资源和能源带来了严重影响。因此，能否预测气候的这些异常变化已成为一个迫切需要...