亚洲中高纬度地区是受全球变暖影响最严重的地区之一,其生态系统对气候变化高度敏感,该地区植被的未来变化存在很大不确定性。本研究使用第3版全球陆表卫星遥感数据集(Global Land Surface Satellite Product Version 3,GLOBMAP)、第3...亚洲中高纬度地区是受全球变暖影响最严重的地区之一,其生态系统对气候变化高度敏感,该地区植被的未来变化存在很大不确定性。本研究使用第3版全球陆表卫星遥感数据集(Global Land Surface Satellite Product Version 3,GLOBMAP)、第3代全球植被指数数据集(Global Inventory Modeling and Mapping Studies 3rd generation,GIMMS 3g)、全球陆表参数产品(Global Land Surface Satellite Products,GLASS)3套独立的遥感数据集中的叶面积指数(leaf area index,LAI)变量与耦合模式比较计划第5阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)的15个模型、第6阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)的19个模型模拟的叶面积指数及气候因子数据,基于多模型集合均值的方法对亚洲中高纬地区植被的历史及未来特征进行了系统评估。研究结果表明,CMIP6较CMIP5在模拟叶面积指数及其关键气候影响因子(包括地表气温、降水量和地表下行短波辐射)时的不确定性均有所降低。预计在中等排放情景(RCP4.5和SSP2-4.5)和高排放情景(RCP8.5和SSP5-8.5)下亚洲高纬度地区未来的LAI都将增加,且高排放情景下的增长率比中等排放情景更快。未来LAI的增加在暖季比冷季更为显著,表明植被的季节性周期和振幅都将得到增强。在LAI的高值区域,其年度均值与年际标准差增幅相较于LAI的低值区域将更加明显。展开更多
利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的18个模式,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正,并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979-2...利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的18个模式,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正,并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979-2014年的表现。研究结果表明,该校正方法高度依赖于用于偏差校正的ERA5再分析数据在研究区域的质量,尽管偏差校正后的青藏高原夏季平均降水的误差和误差率上有所改善,但在年际时间变化特征方面却不如偏差校正前的数据。大多数CMIP6模式能够较好地模拟1979-2014年青藏高原上由西北至东南逐渐递增的平均降水空间变化特征。偏差校正前的降水数据在高原上会出现显著的高估,误差率为60.4%,经过偏差校正后的数据相对观测数据误差降低,误差率为-13.9%,并且偏差校正后的数据与ERA5的平均误差仅为0.003 mm·d^(-1),与ERA5的空间相关性高达0.999。空间趋势方面,观测数据表明青藏高原大部分地区夏季降水在1979-2014年呈现轻微增加的趋势,只有东缘出现明显降低的趋势。偏差校正前后的数据都能够大致刻画出这一空间分布特征,然而,未经偏差校正的大多数单个CMIP6模式与ERA5的空间相关系数未超过0.5。与由独立观测降水数据的年际变化特征相比,偏差校正前的数据高估了高原上的降水量,而偏差校正后的数据相比观测结果则偏低。通过确定95%分位阈值选取了极端降水个例,其集合平均极端降水空间分布与年平均降水类似,也呈西北向东南递增的趋势。部分CMIP6模式较好地模拟了这一特征,如MRI-ESM2-0(The Meteorological Research Institute Earth System Model version 2.0)和ACCESSCM2(Australian Community Climate and Earth System Simulator Climate Model Version 2),与观测结果的空间相关系数分别为0.851和0.821。但偏差校正后的数据在空间相关性方面下降,由偏差校正前的0.861降为0.730,未能准确刻画高原极端降水阶梯式递增的特点。偏差校正后的极端降水数据误差分布与偏差校正前相似,偏低区域主要集中在高原南部腹地和东部。进一步的极端降水贡献率分析结果表明,观测结果与CMIP6降水数据均显示1979-2014年期间极端降水贡献率变化趋势不明显。单个CMIP6模式中,EC-Earth3-Veg(European Community Earth-Vegetation model version 3)和EC-Earth3(European Community Earth Model version 3)及CanESM5(The Canadian Earth System Model version 5)在多个统计评估指标上排名靠前,展示出较好的模拟能力;IPSL-CM6A-LR(Institut Pierre-Simon Laplace Climate Model 6A Low Resolution)在平均降水误差和极端降水的误差指标上表现出色。展开更多
文摘亚洲中高纬度地区是受全球变暖影响最严重的地区之一,其生态系统对气候变化高度敏感,该地区植被的未来变化存在很大不确定性。本研究使用第3版全球陆表卫星遥感数据集(Global Land Surface Satellite Product Version 3,GLOBMAP)、第3代全球植被指数数据集(Global Inventory Modeling and Mapping Studies 3rd generation,GIMMS 3g)、全球陆表参数产品(Global Land Surface Satellite Products,GLASS)3套独立的遥感数据集中的叶面积指数(leaf area index,LAI)变量与耦合模式比较计划第5阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)的15个模型、第6阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)的19个模型模拟的叶面积指数及气候因子数据,基于多模型集合均值的方法对亚洲中高纬地区植被的历史及未来特征进行了系统评估。研究结果表明,CMIP6较CMIP5在模拟叶面积指数及其关键气候影响因子(包括地表气温、降水量和地表下行短波辐射)时的不确定性均有所降低。预计在中等排放情景(RCP4.5和SSP2-4.5)和高排放情景(RCP8.5和SSP5-8.5)下亚洲高纬度地区未来的LAI都将增加,且高排放情景下的增长率比中等排放情景更快。未来LAI的增加在暖季比冷季更为显著,表明植被的季节性周期和振幅都将得到增强。在LAI的高值区域,其年度均值与年际标准差增幅相较于LAI的低值区域将更加明显。
文摘利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的18个模式,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正,并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979-2014年的表现。研究结果表明,该校正方法高度依赖于用于偏差校正的ERA5再分析数据在研究区域的质量,尽管偏差校正后的青藏高原夏季平均降水的误差和误差率上有所改善,但在年际时间变化特征方面却不如偏差校正前的数据。大多数CMIP6模式能够较好地模拟1979-2014年青藏高原上由西北至东南逐渐递增的平均降水空间变化特征。偏差校正前的降水数据在高原上会出现显著的高估,误差率为60.4%,经过偏差校正后的数据相对观测数据误差降低,误差率为-13.9%,并且偏差校正后的数据与ERA5的平均误差仅为0.003 mm·d^(-1),与ERA5的空间相关性高达0.999。空间趋势方面,观测数据表明青藏高原大部分地区夏季降水在1979-2014年呈现轻微增加的趋势,只有东缘出现明显降低的趋势。偏差校正前后的数据都能够大致刻画出这一空间分布特征,然而,未经偏差校正的大多数单个CMIP6模式与ERA5的空间相关系数未超过0.5。与由独立观测降水数据的年际变化特征相比,偏差校正前的数据高估了高原上的降水量,而偏差校正后的数据相比观测结果则偏低。通过确定95%分位阈值选取了极端降水个例,其集合平均极端降水空间分布与年平均降水类似,也呈西北向东南递增的趋势。部分CMIP6模式较好地模拟了这一特征,如MRI-ESM2-0(The Meteorological Research Institute Earth System Model version 2.0)和ACCESSCM2(Australian Community Climate and Earth System Simulator Climate Model Version 2),与观测结果的空间相关系数分别为0.851和0.821。但偏差校正后的数据在空间相关性方面下降,由偏差校正前的0.861降为0.730,未能准确刻画高原极端降水阶梯式递增的特点。偏差校正后的极端降水数据误差分布与偏差校正前相似,偏低区域主要集中在高原南部腹地和东部。进一步的极端降水贡献率分析结果表明,观测结果与CMIP6降水数据均显示1979-2014年期间极端降水贡献率变化趋势不明显。单个CMIP6模式中,EC-Earth3-Veg(European Community Earth-Vegetation model version 3)和EC-Earth3(European Community Earth Model version 3)及CanESM5(The Canadian Earth System Model version 5)在多个统计评估指标上排名靠前,展示出较好的模拟能力;IPSL-CM6A-LR(Institut Pierre-Simon Laplace Climate Model 6A Low Resolution)在平均降水误差和极端降水的误差指标上表现出色。
