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中国地区积雪的年际变化特征及其未来40年的可能变化

王芝兰  
【摘要】:积雪作为冰冻圈的主要成员,是气候系统中的一个重要组成部分,其高反照率、融雪水文过程及作为存在于陆、气之间的特殊介质,在气候系统中有着重要作用。我国地域辽阔,有积雪现象发生的地区在地理空间上分布广泛,积雪的变化具有显著的时空差异。本文利用全国738个地面观测台站1960-2004年的逐日积雪深度资料,对中国地区过去40余年的积雪时空变化特征进行了分析,讨论了我国积雪年际异常变化的敏感区。检验了CMIP3计划中全球气候模式(GCM)对积雪的模拟能力,采用模式集合,在A2、A1B和B1气候情景下对未来40年的积雪变化状况进行预估。使用降水和气温计算了降雪量的变化并给出预测结果,并和模式的直接结果进行了比较。主要的研究内容和结论如下: (1)给出了中国过去40余年积雪变化的时空特征.研究结果表明,中国地区季节性积雪存在着三个高值中心:青藏高原西南和南部地区、新疆北部和东北—内蒙古地区,这也是积雪年际变化变化大的地区,也即为中国地区积雪年际异常变化的敏感区。综合积雪深度和积雪日数的变化趋势,可大致分为三种变化类型:增加和减小同步,同步增加区主要在新疆天山以北、青藏高原东部地区、内蒙古高原中东部到大兴安岭以西的地区,同步减少区大体在内蒙古西部、黄土高原和长江中下游地区;积雪深度增加但积雪日数减少,主要在东北平原东部的部分地区,长江上游的部分地区;积雪深度减小而积雪日数增加,主要位于青藏高原中部的部分地区。中国地区积雪总体上呈现出平缓的增长趋势,积雪深度和积雪日数的年代际变化趋势在1960年代呈现为稍有增加,1970年代有所下降,1980年代又增加,1990年代又有略有增加的趋势。各积雪变化的典型区积雪深度和积雪日数均呈增加趋势。 (2)对参与CMIP3计划的GCM在中国地区积雪模拟能力进行了检验和综合评估.由于GCM的空间分辨率各不相同,中国地区地形和下垫面类型复杂等因素的影响,CMIP3计划中的GCM在中国地区的模拟能力各不相同,对冰冻圈内的气候要素,尤其在青藏高原地区的模拟能力如何需要进行检验。本文综合考虑各模式的空间相关系数、误差、滞后位相、RMS、时间相关系数等因素,分别对积雪深度15个模式52个Run,雪水当量22个模式71个Run进行了综合检验,结果表明,模式对积雪深度、雪水当量的模拟能力有限,且各模式间差异较大。模式对积雪深度和雪水当量空间场分布的模拟好于时间变化的模拟,在新疆北部地区、东北地区的模拟好于青藏高原地区。积雪深度和雪水当量的模拟结果在新疆北部地区和东北地区模拟均偏小,而在青藏高原地区模拟偏大,尤其在高原西部地区。其中CCSM3、CGCM3.1(T47)、CSIRO-Mk3.5、INM-CM3.0和PCM等5个模式对积雪深度模拟能力相对较好,CSIRO- MK3.0、CSIRO-MK3.5、GISS-AOM、CGCM3.1(T47)、MRI-CGCM2.3和HadCM3等6个对雪水当量的模拟能力相对较好。 (3)给出了中国地区未来40年积雪的可能变化.在(2)的基础上,集合CCSM3、CGCM3.1(T47)、CSIRO-Mk3.5、INM-CM3.0和PCM等5个模式用于对积雪深度进行预估,集合CSIRO-MK3.0、CSIRO-MK3.5、GISS-AOM、CGCM3.1(T47)、MRI-CGCM2.3和HadCM3等6个模式用于对雪水当量进行预估。结果表明,在A2、A1B和B1气候情景下,积雪深度和雪水当量未来40年的变化较为一致。减少区域主要位于青藏高原地区、天山西段山区、黄土高原中南部、秦岭以南到长江中游大部分地区及东北北部地区,其中在昆仑山西段帕米尔高原地区减少最为明显;我国内蒙古高原部分地区、塔里木盆地及云南地区和南方沿海部分地区(广西、广东南部)积雪稍有增加。中国地区2010-2050年积雪深度和雪水当量年际变化均有减少的趋势,且青藏高原减少最为显著,东北地区和新疆北部地区积雪减少值小于青藏高原地区。未来2021-2050年积雪深度和雪水当量的年变化对比1971-2000年,春季的积雪量减少,而冬半年的积雪量可能有少量增加。采用气温、降水与降雪量的关系计算的结果显示,在A2、A1B和B1情景下,降雪量在中国地区未来40年亦有减少趋势,减少较大地区位于青藏高原南部边缘到中东部地区。2021-2050年的降雪量对比1971-2000年,降雪量在1-5月减少明显。


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