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《中国气象科学研究院》 2007年
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中国区域气候变化的高分辨率数值模拟

石英  
【摘要】: 针对我国在区域气候变化模拟和预估方面,存在积分时间不够长,或分辨率不够高等问题,本研究使用RegCM3区域气候模式,单向嵌套NASA/NCAR全球环流模式FvGCM的输出结果,对东亚和中国地区进行了在实际温室气体浓度下当代1961~1990年和在IPCC A2温室气体排放情景下21世纪末期2071~2100年各30年时间长度,水平分辨率为20 km的气候变化模拟试验。 首先分析了全球和区域模式对中国地区当代气候的模拟情况,结果表明:全球和区域模式对中国及东亚地区年、季平均500 hpa高度场、风场的模拟均较好,基本再现了其分布特征和季节变化。全球模式对年、季平均地面气温的总体分布型模拟也较好,但存在系统性冷偏差,区域模式在对这个冷偏差有所纠正的同时,提供了气温地理分布更详细的信息,体现了由小地形引起的温度波动。全球模式模拟的年降水中心位于青藏高原东部-长江流域一带,和观测差别较大,区域模式对此有较大改进,位于长江流域的高值区已基本不存在,位于四川盆地的虚假降水中心缩小到了较合理程度。此外,区域模式较全球模式提供了更多的局地详细信息(regional detail),如位于西北干旱、半干旱地区的祁连山、天山较多降水等。与年平均类似,区域模式模拟的季平均降水较全球模式也有不同程度地改进,特别是在夏季。 此外,对全球和区域模式模拟的季平均气温、降水与观测的空间相关系数和误差标准差的分析表明,两模式模拟的气温相关系数一般都在0.97以上,表明对气温的空间分布状态模拟较好,误差标准差也较小;模拟的降水空间分布状况则较气温要差,4个季节的值大都在0.5左右,误差标准差也较大。两模式相比,区域模式较全球模式的模拟要好。 全球模式和区域模式的模拟结果还表明,至21世纪末期,在A2情景下,中国及东亚年、季平均500 hpa高度场的变化均为正值,并且区域南部的升高值大于区域北部,表明未来整个区域上南北位势梯度将减小。500 hpa风场的变化与高度场的变化相对应,表现为区域南部存在一气旋性风场,北部贝加尔湖附近为一反气旋性风场。海平面气压场的变化大部分区域在-0.5~1.5 hpa之间。 两个模式模拟的年、季平均气温,区域模式模拟的日最高气温、最低气温都将明显升高,年平均升高值分别在2.4~5.4°C及2.4~4.5°C间,且两者气温的增加都是在区域北部大于南部。其中冬季升温的南北梯度最大。区域模式模拟的气温变化与全球模式相比,除提供更多局地信息(如四川盆地升温值低于周边等)外,在增温幅度上也表现出一定差异,如东北地区冬、春季和年平均气温的升高,区域模式较全球模式低很多,这可能与当地冰雪反馈模拟的不同有关。 全球模式模拟的年平均降水以普遍增加为主,增加的幅度一般在10%以上。区域模式则在不同地区表现出较大差异,其中除西北塔里木盆地等增加比例较大,达到50%以上或更多,东北和黄淮流域增加在10~25%之间外,其它地区或变化不大,或表现出减少,云南和青藏高原地区的减少最多,减少值可以达到25%以上。季平均降水变化的模拟,两个模式也表现出差异。如区域模式模拟的夏季降水,除在东北、西北和黄淮地区有所增加外,出现了大范围的减少,所模拟的未来中国东部夏季雨带,位于黄淮地区;而全球模式在整个区域上以增加为主。区域模式模拟的秋季降水将大范围增加,且增加值大都在50%以上,全球模式模拟的秋季降水增加值则较区域模式要小。但两者模拟的冬、春季降水的变化分布比较类似,只是在数值上有所差异。 全球模式模拟的区域平均逐月降水也都是增加的,最大值出现在冬季的12月份,增加值为31.9%,最小值为6月份。区域模式模拟的逐月降水总趋势也是增加的,但在夏季降水将减少。 本文的创新之处在于:使用区域模式嵌套全球模式的方法,进行了20 km分辨率、2个30年的数值模拟,这是目前国内同类研究中积分时间最长,分辨率最高的,在国际上也具有领先水平。长时间的积分使得模拟结果具有真正的气候学意义;高分辨率的特点,在提供各地气候要素更详细分布、更好分布型模拟基础上,使得模拟得到的中国未来气候变化信息更加细化和更加可靠。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P467

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