WRF模式对三峡库区万州段特大暴雨的模拟分析

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作者 史瑞博 周育琳 +2 位作者 魏兴 陈元珺 方丽 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期75-87,共13页

为提升三峡库区万州段暴雨模拟与预报精度,基于中尺度模式WRF及FNL再分析资料,针对三峡库区万州段4次典型暴雨事件,由5种云微物理方案、3种积云对流方案、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、YSU边界层方案和Noah陆面方案组合的15... 为提升三峡库区万州段暴雨模拟与预报精度,基于中尺度模式WRF及FNL再分析资料,针对三峡库区万州段4次典型暴雨事件,由5种云微物理方案、3种积云对流方案、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、YSU边界层方案和Noah陆面方案组合的15种物理参数组合方案,系统分析不同参数化方案组合对降水时空特征的模拟能力,并优选物理参数化方案,构建适用于研究区的WRF模式,提高模拟精度。研究结果表明:WRF模式能够较好地再现降水时空变化特征,但强降水时段存在超前现象,且降水模拟值普遍偏低,每小时降水量的平均绝对误差范围为-0.62~-0.12 mm,48 h累积降水量空间分布的相对误差范围为-66.90%~16.75%;WSM6-GD-Noah-RRTM/Dudhia(A5)方案综合表现最佳,其48 h累积降水量模拟相对误差仅为2.79%,对大雨和暴雨量级模拟的平均TS评分最高,达到0.26,尤其是暴雨中心降水量值显著优于其他方案;A5方案模拟的降水特征与实况最为吻合,为提升该区域气象模拟精度和防灾减灾提供了重要的理论支持。 展开更多

关键词 WRF模式 特大暴雨 参数化方案 TS评分 误差分析 三峡库区万州段

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基于互信息与神经网络的天山西部山区融雪径流中长期水文预报 被引量：10

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作者 周育琳 穆振侠 +3 位作者 彭亮 高瑞 尹梓渊 汤瑞 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第8期17-21,共5页

为提高天山西部山区融雪径流的预报精度,更好地指导所在区域的工农业生产发展,针对影响预报精度的关键问题(预报因子的选择),基于互信息法、相关系数法、主成分分析法对研究区的预报因子进行优选,采用RBF神经网络以及组合小波BP神经网... 为提高天山西部山区融雪径流的预报精度,更好地指导所在区域的工农业生产发展,针对影响预报精度的关键问题(预报因子的选择),基于互信息法、相关系数法、主成分分析法对研究区的预报因子进行优选,采用RBF神经网络以及组合小波BP神经网络模型进行径流预报研究,并进行不同方案的比较。结果表明:(1)互信息法优选出的预报因子作为模型输入可以提高预报精度;(2)采用不同优选预报因子作为RBF神经网络以及组合小波BP神经网络模型的输入变量,结果表明RBF神经网络模型的预测精度要好于组合小波BP神经网络模型;(3)以相对误差作为评价模型精确度的标准,预测效果最好的是基于互信息方法挑选出的预报因子作为RBF神经模型输入数据的模型预测结果。 展开更多

关键词 水文中长期预报 互信息法 相关系数 主成分 神经网络

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水量平衡与能量平衡模式下的VIC模型在喀什河流域的应用研究 被引量：9

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作者 高瑞 穆振侠 +3 位作者 彭亮 周育琳 尹梓渊 汤瑞 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期106-112,共7页

【目的】寻找合适的拟合模式。【方法】以天山西部山区的喀什河流域为研究区,基于1990―2000年的水文气象站点实测资料和同时间段的CFSR再分析数据,通过VIC模型模拟日和月时间尺度下水量平衡和能量平衡2种模式的径流过程,并分析了研究区... 【目的】寻找合适的拟合模式。【方法】以天山西部山区的喀什河流域为研究区,基于1990―2000年的水文气象站点实测资料和同时间段的CFSR再分析数据,通过VIC模型模拟日和月时间尺度下水量平衡和能量平衡2种模式的径流过程,并分析了研究区内2种模式下空间分布差异较大的水文要素。【结果】在日和月时间尺度下,能量平衡模式的径流模拟效果在模型的率定期与验证期均优于水量平衡模式;依据实际气候和地理条件,因为缺乏对降雨和降雪的条件判断,并且未能够考虑到冰冻圈层对产汇流的影响,致使水量平衡模式不能够详细合理地解释水文要素的空间分布特点与差异性。【结论】总体而言,VIC模型能量平衡模式能够更好地模拟研究区径流过程及水文要素的空间分布特征。 展开更多

关键词 VIC模型 水量平衡模式 能量平衡模式 径流过程 水文要素分布

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CFSR、ERA-Interim再分析降水数据在高寒山区径流模拟中的适用性 被引量：8

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作者 高瑞 穆振侠 +3 位作者 彭亮 周育琳 尹梓渊 汤瑞 《水电能源科学》 北大核心 2017年第9期8-12,共5页

为能更好地在严重稀缺资料地区开展水文水资源相关方面的工作,以天山西部山区的喀什河流域为典型研究区,基于1990~2000年现有的实测水文气象站点资料、CFSR与ERA-Interim数据,通过对比流域内两再分析降水数据空间分布情况、水文站点处... 为能更好地在严重稀缺资料地区开展水文水资源相关方面的工作,以天山西部山区的喀什河流域为典型研究区,基于1990~2000年现有的实测水文气象站点资料、CFSR与ERA-Interim数据,通过对比流域内两再分析降水数据空间分布情况、水文站点处实测与两再分析数据的降水时间序列变化及两再分析降水数据经过一定处理后驱动VIC模型所得的径流过程与实测径流过程三个方面,并评价了各再分析降水数据在喀什河流域的适用性。结果表明,两再分析降水分布符合山区大于平原、东部多于西部的规律,符合实际地理分布特点。流域内ERA-Interim年降水范围较为合理,而CFSR年降水范围则不太符合现实情况;两再分析降水数据春夏秋三季降水分布较为一致,其中ERA-Interim降水在流域内的高值区随季节变化较为明显,CFSR降水可能由于数据集本身或分辨率较低的缘故导致变化不为明显。冬季降水可能由于所针对的对象并非高寒区及冬季固液态降水的转化关系未深究这两个因素而较为反常。此外,CFSR降水高估了ERAInterim弱降水区,低估了其强降水区;研究区内CFSR降水存在高估实际降水的现象,而ERA-Interim降水存在低估强降水的现象;ERA-Interim在两套水文参数下均具有较为良好的模拟效果,且ERA-Interim数据在喀什河流域具有更好的适用性。 展开更多

关键词 CFSR降水数据 ERA-Interim降水数据 时空分布 VIC模型

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基于多方法优选预报因子的天山西部山区融雪径流中长期水文预报 被引量：10

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作者 周育琳 穆振侠 +2 位作者 高瑞 尹梓渊 汤瑞 《水电能源科学》 北大核心 2017年第7期10-12,5,共4页

为实现天山西部山区喀什河流域冰川融雪区域的水资源可持续开发利用,更好地支撑所在区域工农业生产发展,有必要开展融雪径流中长期水文预报研究。基于相关系数法、主成分分析法及两种方法相结合的综合方法优选预报因子,采用BP神经网络... 为实现天山西部山区喀什河流域冰川融雪区域的水资源可持续开发利用,更好地支撑所在区域工农业生产发展,有必要开展融雪径流中长期水文预报研究。基于相关系数法、主成分分析法及两种方法相结合的综合方法优选预报因子,采用BP神经网络模型和组合小波BP神经网络模型预报径流。结果表明,采用综合方法筛选出的预报因子集合可以得到更好的预报结果;组合小波BP神经网络模型在3个不同方案中的预测效果均优于BP神经网络模型的预测结果,其预报精度更高。研究成果可为该区域融雪径流模拟研究及洪水预报提供参考。 展开更多

关键词 相关系数 主成分 BP神经网络 组合小波BP神经网络

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基于SRM模型的天山西部山区融雪径流研究 被引量：5

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作者 汤瑞 穆振侠 +2 位作者 周育琳 尹梓渊 彭亮 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期106-112,共7页

【目的】指导天山西部山区冰雪水资源合理的开发利用。【方法】借助1990—2000年水文气象数据、DEM数据及2000—2016年MODIS数据,采用SRM模型并考虑了雪线动态变化可能造成的影响,分析了喀什河流域径流的变化。【结果】率定期的决定系... 【目的】指导天山西部山区冰雪水资源合理的开发利用。【方法】借助1990—2000年水文气象数据、DEM数据及2000—2016年MODIS数据,采用SRM模型并考虑了雪线动态变化可能造成的影响,分析了喀什河流域径流的变化。【结果】率定期的决定系数和体积差分别为0.83和6.81%,验证期的分别为0.82和12.69%;雪线高度和积雪覆盖率的相关性在各高程带上均显著,R2达到0.88以上;借助雪线和积雪覆盖率之间的动态变化关系,采用假定雪线情景法,雪线上升100 m和200 m时,径流量增幅不明显,分别为1.63%和0.14%;雪线下降100 m和200 m时,径流增幅分别为19.72%和33.92%。【结论】SRM模型在本研究区有较好的适用性,雪线高度和积雪覆盖率存在较好的相关性,且假定情景下雪线下降将导致径流量大幅增加。 展开更多

关键词 SRM模型 MODIS 融雪径流 雪线

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基于不同方法天山西部山区雪线的确定及其变化规律分析 被引量：2

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作者 汤瑞 穆振侠 +2 位作者 肉孜买买提.阿不来提 周育琳 彭亮 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2018年第2期108-114,共7页

为了更好的指导天山西部山区冰雪水资源的开发利用,对其雪线变化规律的研究有至关重要的作用。借助2000-2016年MODIS数据、DEM数据以及1959-2015年气象数据,采用遥感监测雪线法、气候雪线法、雪线场法,对喀什河流域雪线时空变化规律进... 为了更好的指导天山西部山区冰雪水资源的开发利用,对其雪线变化规律的研究有至关重要的作用。借助2000-2016年MODIS数据、DEM数据以及1959-2015年气象数据,采用遥感监测雪线法、气候雪线法、雪线场法,对喀什河流域雪线时空变化规律进行分析研究,结果表明:(1)基于遥感监测雪线法可以看出,研究区多年平均8日、年均雪线均呈上升趋势;在季节尺度上,春季和冬季雪线呈上升趋势,秋季和夏季雪线呈下降趋势;结合气候数据可知,年均雪线对降水有较好响应,春季雪线对气温有较好响应;(2)基于气候雪线法可以看出,气候雪线要高于遥感监测雪线,仅从气候角度分析,气候变化导致雪线逐年呈上升趋势;(3)采用雪线场分析可看出,雪线场的雪线分布主要受地形影响,以2 000m高度为界限,其上下两部分雪线场对降水有不同的响应。 展开更多

关键词 MODIS 气候雪线 雪线场 时空变化 气候响应

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天山西部山区融雪年径流水文特性分析 被引量：8

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作者 周育琳 穆振侠 《水电能源科学》 北大核心 2017年第6期10-13,34,共5页

为了解天山西部山区以融雪补给为主河流的水文特性和影响因素,提高该地区融雪年径流预报精度,基于小波分析方法和小波相关性分析方法,以天山西部山区喀什河流域为研究区,借助乌拉斯台水文站1960~2005年逐日实测年降水、年气温和年径流... 为了解天山西部山区以融雪补给为主河流的水文特性和影响因素,提高该地区融雪年径流预报精度,基于小波分析方法和小波相关性分析方法,以天山西部山区喀什河流域为研究区,借助乌拉斯台水文站1960~2005年逐日实测年降水、年气温和年径流数据进行计算分析。结果表明,年气温、年降水和年径流序列分别存在22、27、18年的周期变化特性;年气温与年径流序列、年降水与年径流序列均存在良好的相关性,并且年降水对年径流的影响较大,直接决定河川径流量,年气温对年径流起调峰调频的作用。 展开更多

关键词 小波分析 小波相关性分析 水文特性 融雪补给为主河流

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不同面积浮板覆盖下干旱区平原水库防蒸发节水效率分析 被引量：10

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作者 李存立 严新军 +2 位作者 侍克斌 张晓浩 周育琳 《水资源与水工程学报》 2016年第3期73-76,81,共5页

为探究物理技术抑制干旱区平原水库水分的无效蒸发的可行性,本实验使用PVC泡沫浮板做为水面覆盖材料。将浮板连接为试验所需要的不同面积,观察并记录各面积浮板在试验区域自由漂浮时的工作情况。以受风速影响的浮板湿润率为变量,统计试... 为探究物理技术抑制干旱区平原水库水分的无效蒸发的可行性,本实验使用PVC泡沫浮板做为水面覆盖材料。将浮板连接为试验所需要的不同面积,观察并记录各面积浮板在试验区域自由漂浮时的工作情况。以受风速影响的浮板湿润率为变量,统计试验期内的风速情况和不同风速下各面积的浮板湿润率,从而计算出不同面积的浮板在试验期内的蒸发抑制率。结果表明:当浮板面积从1 m^2增大到16 m^2时,其平均蒸发抑制率从74%增大到88.3%,证明了大面积覆盖水库表面抑制水分蒸发的可行性,为西北干旱区平原水库早日实现物理技术抑制水面蒸发的工程措施奠定了理论基础。 展开更多

关键词 浮板覆盖 不同面积 防蒸发 节水效率 平原水库 干旱区

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天山西部地区汛期径流变化规律分析 被引量：2

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作者 尹梓渊 穆振侠 +2 位作者 汤瑞 周育琳 彭亮 《水资源与水工程学报》 CSCD 2018年第5期95-100,共6页

为了更好地认识天山西部地区融雪径流汛期的变化规律,为该区域水资源合理开发利用及为防洪减灾提供依据,基于1960-2005年的汛期径流资料及蒸发、降水数据,采用流量质心时间、滑动T检验、滑动F检验等方法,分析了汛期径流变化规律。研究... 为了更好地认识天山西部地区融雪径流汛期的变化规律,为该区域水资源合理开发利用及为防洪减灾提供依据,基于1960-2005年的汛期径流资料及蒸发、降水数据,采用流量质心时间、滑动T检验、滑动F检验等方法,分析了汛期径流变化规律。研究结果表明:从流量质心时间结果来看,1960-2005年汛期有微弱提前的趋势;集中度、集中期、变化幅度在1960-2005年均表现为减小的趋势;汛期径流从1960-2005年呈现出增加的趋势,1997年发生了突变;通过分析得出1997年降水和蒸发均发生了突变,因此推测1997年汛期径流发生由少到多的突变,可能是由于1997年后降水发生由少到多的变化和蒸发的由多变少引起的。 展开更多

关键词 汛期径流 径流变化规律 流量质心时间 突变 天山西部地区

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不同水文干旱指数在天山西部山区的适用性分析 被引量：3

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作者 王志霞 穆振侠 +1 位作者 周育琳 喻雪晴 《水电能源科学》 北大核心 2020年第9期16-19,82,共5页

为了更好地指导天山西部山区干旱早期预警及防灾减灾工作,基于区域水文干旱指数、标准化径流指数、径流距平指数和径流Z指数,从与历史干旱事件的相符性和典型干旱事件的甄别能力等方面评估了1960~2014年天山西部山区喀什河流域的干旱特... 为了更好地指导天山西部山区干旱早期预警及防灾减灾工作,基于区域水文干旱指数、标准化径流指数、径流距平指数和径流Z指数,从与历史干旱事件的相符性和典型干旱事件的甄别能力等方面评估了1960~2014年天山西部山区喀什河流域的干旱特征。结果表明,区域水文干旱指数监测干旱效果最为准确,能够全面识别和反映研究区的干旱特征,主要原因是该指数充分考虑了对干旱发生起决定作用的降水、径流要素。总体上,研究区干旱呈减弱趋势,尤其在1980s以后干旱缓解更为明显。 展开更多

关键词 干旱 水文干旱指数 适用性分析 天山西部山区

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基于不同蒸散方法的SPEI在天山南北坡气象干旱的差异性分析 被引量：2

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作者 任贤月 穆振侠 周育琳 《南水北调与水利科技》 CAS 北大核心 2019年第3期48-55,共8页

为更好的研究与指导天山南北坡干旱灾害的预警与应对,采用Penman-Monteith、器测法和Thornthwaite方法确定潜在蒸散量(PET),并分别计算相应的标准化降水蒸散指数(SPEI),分别记为SPEI-PM、SPEI-SJ和SPEITH,探讨1960-2016年气象干旱时空... 为更好的研究与指导天山南北坡干旱灾害的预警与应对,采用Penman-Monteith、器测法和Thornthwaite方法确定潜在蒸散量(PET),并分别计算相应的标准化降水蒸散指数(SPEI),分别记为SPEI-PM、SPEI-SJ和SPEITH,探讨1960-2016年气象干旱时空变化特征与分析不同蒸散方法下干旱指数的差异性,并评估与历史干旱事件的相符性。结果表明:(1)从趋势变化分析可知,天山南北坡在SPEI-SJ和SPEI-PM指数下呈现湿润化和干旱面积率下降的特征,SPEI-TH指数则相反;(2)空间频率分析显示SPEI-SJ和SPEI-PM指数下研究区年和季节尺度上干旱发生频率一致,即春、夏干旱频发、秋季次之、冬季最少,而SPEI-TH指数下干旱发生频率在各时间变化特征相差不大,SPEI-SJ和SPEI-PM指数下干旱发生频率在空间上保持一致,局部区域存一定的偏差,总体与干旱强度变化趋势一致;(3)基于历次干旱事件可知,SPEI-PM指数对于1986年前的旱灾有较为准确的描述,而SPEI-SJ指数仅针对1990年后对干旱有较准确的描述,SPEI-TH指数对干旱的监测能力较差。综合分析表明SPEI-PM指数对历史干旱事件监测适用性较好,20世纪90年代后,SPEI-SJ指数对干旱的监测有重要的参考价值。 展开更多

关键词 气象干旱 天山南北坡 SPEI 不同蒸散方法 干旱事件

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不同降水降尺度方法在天山西部区域的适用性评估 被引量：1

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作者 喻雪晴 穆振侠 周育琳 《中国农村水利水电》 北大核心 2020年第10期21-28,共8页

为能更好地提高外源数据的可靠性与适用性,丰富基础资料匮乏地区可用的数据源,以天山西部区域的伊宁、尼勒克和昭苏站作为典型代表站,基于实测降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用人工神经网络ANN、极限学习机ELM、长短期记忆神经网络L... 为能更好地提高外源数据的可靠性与适用性,丰富基础资料匮乏地区可用的数据源,以天山西部区域的伊宁、尼勒克和昭苏站作为典型代表站,基于实测降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用人工神经网络ANN、极限学习机ELM、长短期记忆神经网络LSTM、支持向量机SVM、组合简单平均CSAM和组合支持向量机CSVM方法建立统计降尺度模型,评估不同降尺度方法在降水降尺度方面的适用性。研究结果表明:①由于降水影响因素的多重性、实测站点降水的差异性,不同降尺度方法的优劣性存在一定的差异,且率定期与验证期最优降尺度方法可能出现不对应的情况;②实测站点降水量越大,降尺度效果越好;降水量年内变化越不均匀,降尺度效果越差;③由于实测站点冬季降雪事件的发生影响了降尺度的效果,总体降雪量越多,降尺度效果越差;④极端降水事件频发,影响到降尺度的效果,降低了降尺度结果的可靠性与精度。总体上,研究区ELM、LSTM和CSVM模型具有一定的优越性,其中CSVM组合模型在季节、年降水方面模拟效果最好,ELM模型在月降水分布方面模拟效果最好。 展开更多

关键词 降尺度 ANN ELM LSTM 组合模型

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CMIP6对三峡库区万州段降水和气温的模拟能力评估 被引量：3

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作者 李佳文 周育琳 +1 位作者 魏兴 范祖金 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第7期32-40,共9页

为了准确预估三峡库区未来的水文气象变化趋势,为库区水资源的合理分配提供科学依据,借助12种CMIP6全球气候模式数据和多模式集合MME,采用平均值分析法、Mann-Kendall突变检验法、泰勒图分析法和TS评分法,分别从季节月平均气温和降水、... 为了准确预估三峡库区未来的水文气象变化趋势,为库区水资源的合理分配提供科学依据,借助12种CMIP6全球气候模式数据和多模式集合MME,采用平均值分析法、Mann-Kendall突变检验法、泰勒图分析法和TS评分法,分别从季节月平均气温和降水、突变年份和综合模拟能力评估全球气候模式在万州段的适应性。结果表明:①在降水模拟结果方面,三峡工程蓄水前模式ACCESS-CM2的模拟效果较好,蓄水后MME对降水的模拟效果较好;②在气温模拟结果方面,三峡工程蓄水前MME的模拟效果较好,蓄水后模式ACCESS-CM2的模拟效果较好;③综合来看,模式ACCESS-CM2对蓄水前后气温和降水的模拟效果最好。 展开更多

关键词 气象模拟 CMIP6气候模式 平均值分析法 Mann-Kendall突变检验法 泰勒图分析法 三峡库区万州段

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中国“双碳”目标下三峡库区极端气候的模式评估及未来预估

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作者 李伊能 周育琳 +2 位作者 魏兴 史瑞博 陈蒙恩 《水电能源科学》 2025年第6期33-38,共6页

深入探究三峡库区极端气候变化的规律与机制,可为我国实现“双碳”目标提供重要的科学支撑和决策依据。借助17个CMIP6全球气候模式的日尺度降水、最高气温和最低气温数据,采用泰勒图分析法及定量化指标S值评估模式数据的模拟能力,通过C... 深入探究三峡库区极端气候变化的规律与机制,可为我国实现“双碳”目标提供重要的科学支撑和决策依据。借助17个CMIP6全球气候模式的日尺度降水、最高气温和最低气温数据,采用泰勒图分析法及定量化指标S值评估模式数据的模拟能力,通过CDBC偏差校正器对日尺度模式数据进行偏差校正以提升模拟准确度。此外,结合综合优选的多模式集合,计算极端气候指数R50、TXx、TNn并验证校正效果。最后,对三峡库区未来“碳达峰”和“碳中和”时期不同情景下的极端气候指数进行预估。结果表明,从CMIP6模拟能力评估结果来看,三峡库区日最低气温数据在历史期的模拟表现最佳;经过CDBC偏差校正的CMIP6模式,能更准确地模拟历史期研究区内R50、TXx、TNn的空间变化;三峡库区未来极端气候指数超历史期水平,随着情景加剧和“双碳”目标的推进,R50普遍增长,TXx和TNn普遍升高,且区域差异化加剧。 展开更多

关键词 三峡库区 CMIP6 多模式集合 “双碳”目标 极端气候指数预估

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