未来RCPs情景下珠江流域降水特征的模拟分析

利用全球模式（BCC_CSM1.1）驱动区域模式RegCM4,模拟分析了RCP8.5和RCP4.5排放情景下未来2010—2099年珠江流域降水基本特征、强度分布和极端降水事件的变化特征。研究表明,RegCM4区域气候模式可刻画出珠江流域极端降水的特征。RCP4.5和RCP8.5排放情景下降水变化特征一致,未来不同时段（2020s、2050s和2080s）珠江流域的年平均降水量减少,春季和冬季减少,夏季和秋季增加,而且年平均和四季的降水频率均减少,强度增加（春季除外）。降水基本特征的变化导致降水强度分布改变,春季除外,不同时段的年和四季的降水极值（降水90th和95th分位值）的年平均值均增加,增幅最大为秋季,表明未来时段极端降水强度增加。未来不同时段珠江流域的年最大日降水量的5年重现期值在柳江流域、红水河、桂江流域和珠江三角洲（珠三角）地区增加,增幅30%-45%。RCP8.5排放情景下,未来2080s时段珠三角地区的年最大日降水量5年重现期值相当于现在时段8-10年的重现值,50年值相当于现在时段100年的重现期值,表明未来这些地区的极端降水事件发生频率增加。

RCPs情景下长白山区气候变化预估分析

利用全球模式(BCC_CSM1.1)驱动区域气候模式Reg CM4,模拟分析了RCP 4.5和RCP 8.5温室气体排放情景下未来2010—2099年长白山区的气候变化特征。结果表明:Reg CM4模式对长白山区气候特征具有较好的模拟能力,未来RCPs情景下长白山区气温明显升高。与参照时段(1986—2005年)相比,RCP 4.5和RCP 8.5情景下长白山区的年平均气温在21世纪20年代分别增加了0.7℃和1.0℃,21世纪50年代年平均气温分别增加了1.6℃和2.2℃,21世纪80年代年平均气温分别增加了1.9℃和3.8℃。RCP 4.5和RCP 8.5情景下,未来长白山区降水均呈略增多的趋势,21世纪20年代降水分别增加了6.5%和2.8%,21世纪50年代降水分别增加了6.6%和7.9%,21世纪80年代降水分别增加了11.0%和6.7%。此外,两种排放情景下未来长白山区日平均气温的统计特征发生改变,偏度系数的负值减小,峰度系数的负值增加,说明未来高温事件发生的可能性增加;同时,中雨以上级别降水的发生频率增加,说明未来极端降水事件发生的可能性增加。

RCPs情景下汉江流域未来极端降水的模拟与预估

采用应用于跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)的5个CMIP5全球气候模式模拟的历史和未来RCP排放情景下的逐日降水数据,在评估模式对汉江流域1961—2005年极端降水变化特征模拟能力的基础上,进一步计算了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下汉江流域未来2016—2060年极端降水总量(R95p)、极端降水贡献率(PEP)、连续5 d最大降水(RX5d)和降水强度(SDII),结果表明:RCP4.5情景下的极端降水指数上升最明显,R95p和RX5d分别较基准期增加12.5%和8.2%,PEP增加3.2个百分点,SDII微弱上升。在不同排放情景下,PEP均有一定的增幅,以流域西北和东南部增幅较大;R95p在流域绝大部分区域表现出一定的增加,且流域东南部和北部是增幅高值区;RX5d在RCP2.6和RCP4.5情景下整体表现为增加的特征,但在RCP8.5情景下整体表现为减少的特征。对极端降水预估的不确定性中,SDII的不确定性最小,RX5d的不确定性最大;不确定性大值区主要位于流域东部、东南部和西北部部分区域。

基于RCP情景的黄河流域未来气候变化趋势

根据国家气候中心提供的7个气候模式的情景资料和黄河流域108个站点的实测气候要素资料,评估了不同气候模式对黄河流域历史（基准期1961～1990年）气候要素的模拟能力,在此基础上,采用较为适合黄河流域的气候模式资料,分析了不同RCP排放情景下黄河流域未来的气候变化趋势.结果表明,MPI-ESM模式能够较好地模拟黄河流域气温降水的历史变化.黄河流域未来气温将持续升高,线性升率约为0.28～0.45℃/10a,未来降水变化具有较大的不确定性,与基准期相比,未来黄河流域降水与基准期基本持平或偏少.气温降水变化的季节分配和空间分布差异明显,2、8、9月份升温幅度较大,5月份升温幅度较小;2、5、12月份降水普遍增多,6～8月份降水减少;黄河源头及宁夏内蒙河段升温幅度较大;黄河源头降水以增多或减少幅度较小为主,中游下段及下游地区降水以减少为主.

基于CMIP5的2006—2015年中国气温预估偏差分析及订正

依据NCEP/NCAR格点气温资料,分析了三种RCPs情景下24个CMIP5模式集合对2006-2015年中国气温的预估偏差,并对RCP4.5情景下的气温偏差进行订正。结果表明,各模式对东部气温预估的一致性高于西部,大部分地区模式气温预估均偏低,西部偏差较东部大;夏季偏差小于其他三季,冬季模式气温偏低现象明显增强。高排放情景加剧了模式气温偏低现象,且对西部影响明显。气温偏差的年际差异较小,仅在东北较大,El Ni1o和La Ni1a年差异与此相似。经地形校正后模式气温偏差约减少20%,尤其地形复杂地区偏差约减少3℃。此外,EOF分解显示模式气温偏差存在气候漂移现象,且与地形偏差等关联,去除漂移部分可消除地形及插值的影响,模式年气温偏差约减少72%,且西部订正效果明显优于东部。在大部分地区模式气温预估偏低现象仍然存在,但幅度减少至±1℃内。此法对夏季东部和冬季西部订正效果较差,说明偏差小的区域易受偏差变率的影响。因此,除气候漂移外,更细致的订正方案必须考虑偏差的时间演变特征。

1981—2010年内蒙古气温变化特征及未来趋势预估

基于8 km气温栅格数据、全球模式(BCC_CSM1.1)驱动区域模式Reg CM4得到的RCP8.5和RCP4.5情景数据,采用时段对比分析、线性趋势分析等方法,研究了内蒙古地区气温变化特征及未来演变趋势。结果表明:从1981年到2010年,内蒙古地区气温显著上升,平均升速为0.49℃·10a^(-1),且最高气温升速略高于最低气温升速;升温幅度阶段性明显,全区1980s至1990s平均气温上升0.65℃,而1990s至21世纪初仅增温0.30℃;三大草原间年均气温年代际变化规律一致,但总体上草甸草原升温速率最小,而荒漠草原升温速率最大。与基准时段(1981—2010年)相比,全区年平均气温RCP4.5情景下在2020s、2030s和2040s分别增加0.92℃、1.27℃和1.78℃,而RCP8.5情景下分别增加1.39℃、1.56℃和2.07℃,RCP4.5与RCP8.5情景下典型草原增温幅度均最为突出。

CMIP5多模式资料中气温的BMA预测方法研究

利用CMIP5的8个全球气候系统模式对气温的回报结果进行贝叶斯模式平均（简称BMA）试验,并采用均方根误差、距平相关系数、连续等级概率评分等对多模式集合平均（简称EMN）和BMA的回报结果进行检验、评估。结果表明,EMN的回报效果优于8个单模式的回报效果,而BMA的回报效果最好,其区域平均的均方根误差比EMN小0.5℃左右。在此基础上,利用中等排放情景RCP4.5下CMIP5模式中的年际年代际预估资料对2011—2035年的气温进行预估。研究发现东亚地区在2011—2035年气温将普遍升高,海洋上的增暖幅度较小,陆地上的增暖幅度较大,且增暖幅度随纬度升高而增大。青藏高原及中国北方大部分地区气温将明显升高,升温幅度在1℃左右,而南方的升温幅度较小,约为0.3~0.6℃。

不同RCP情景下未来汉江流域气象干旱变化趋势预估研究

采用来自国际比较计划CMIP5的5个全球气候模式(GCMs)数据,同时这些模式数据也是跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)采用的气候模式数据,以RCP2.6和RCP8.5两种情景下的日降雨预估数据,计算了汉江流域不同时段的标准化降水指数(SPI),以此作为预估未来干旱变化趋势的主要依据。以汉江流域22个气象站点的降雨量观测数据(1960~2004年)和2020~2059年气候模式数据,对比分析了这两个时期干旱事件发生的严重程度、次数和历时特征。结果表明:在干旱严重程度方面,轻度干旱和中度干旱有减轻的趋势,但严重干旱有加重的趋势。由于不同GCMs模拟能力的差异性,对干旱事件的发生次数和历时的分析有一定差异,但总体仍表现为干旱次数减少和历时减短的趋势。通过对比历史时期降水观测数据和GCMs模式预估数据评估结果,表明HadGEM2-ES模式对降水的拟合性最好,而GFDL-ESM2M和IPSL-CM5A-LR在干旱方面表现出较好的模拟能力。

海河流域基于多模式的未来气候变化趋势

根据国家气候中心提供的7个气候模式在3种RCP排放情景的情景资料,分析了海河流域未来30~50年气候的可能变化趋势。结果表明,海河流域未来气温将持续升高,RCP26、RCP45和RCP85情景下的线性升率约为(0.07~0.59)℃/10a、(0.18~0.45)℃/10a和(0.33~0.65)℃/10a。未来降水变化具有较大的不确定性,与基准期(1961-1990年)相比,未来海河流域降水可能呈现增加趋势,3种排放情景下2021-2050年降水量较基准期分别增加3.4%、6.8%和3.4%左右。在季节分配上,冬春季节气温升幅较大,春夏季节升温幅度相对较小;非汛期降水的相对变化幅度大于汛期的相对变化幅度。在空间分布上,升温幅度自南向北依次递增;降水变化幅度自西北向东南递减。

1961～2049年汉江流域降水量变化研究

主要从两个方面对汉江流域的降水进行了研究。一方面,以文献综述法对1961~2011年的汉江流域降水研究文献进行了综述,比较了相关研究结果;另一方面,利用国际比较计划CMIP5中5个全球模式降尺度资料,预估了该地区到2049年的降水趋势变化。综述结果表明,1961~2011年历史时段内,汉江流域整体的降水变化较小,无明显的变化趋势,有近于17和30年的周期变化的结论。模式数据的预估结果表明,1961~2049年内,汉江流域整体上年降水没有明显的上升或下降趋势,在RCP4.5情景下存在着近17和30年的周期变化;但在RCP2.6和RCP8.5情景下,降水周期发生了变化。在RCP2.6情景下,较明显的周期为5和11年;在RCP8.5情景下,较明显的周期为8和17年。总体结论上,文献综述和模式数据的研究结果基本一致,即汉江流域过去50年以及未来30年,降水整体上没有显著的趋势变化。