统一框架下中国气候预估多模式集合策略对比

科学可靠的未来预估对气候变化适应和相关政策的制定具有重要意义.多模式集合是实现该目标的有效途径之一.但是,目前研究中鉴于关注的目标对象、时空尺度以及所用模式库的不同导致集合方案效果存在差异,不同方案间难以直接相互比较.因此本文构建了统一的框架来评估比较5种不同集合方案在中国区域的性能,具体集合方案为多模式集合平均(MME)、秩加权、可靠性集合平均、结合模式性能和独立性加权(ClimWIP)以及贝叶斯模型平均方案.同时分析了全球变暖1.5℃和2℃温控目标下(相对工业化前,1861~1900年),中国全域及7个分区的年平均温度和总降水量相对于当前(1995~2014年)的未来变化.结果表明:与MME相比,加权集合方案预估平均温度和总降水量中位数变化的一致性较好,且降低了不确定性,提高了信噪比(SNR).其中ClimWIP方案综合最优,其预估中国区域温度不确定性减幅达30%,总降水减幅约15%.不同区域和指数的预估可靠性不同,温度的可靠性大于降水.基于优选的ClimWIP方案的预估结果表明,全球变暖1.5℃和2℃下,相对于当前气候(1995~2014年),中国区域年平均温度增加约1.1℃和1.8℃,总降水增加约5.4%和11.2%.其中东北地区增温最强,增幅(集合样本中位数,括弧内为第10到90分位数区间,下同)达1.3(0.6~1.7)和2.0(1.4~2.6)℃,华北和西北次之.西南地区温度预估增幅较弱但最可靠.西北地区总降水量增加最大,全球变暖1.5℃和2℃下增幅为9.1%(–1.6~24.7%)和17.9%(0.5~36.4%),华北次之,西南地区总降水量变化不确定性大,信噪比最小.额外0.5℃增暖对中国气候产生显著影响,整个中国地区温度的增幅将超过全球平均值,总降水量也将进一步增加,其中西北增湿最强.