中国夏季降水的组合统计降尺度模型预测研究 被引量：9

1

作者 刘颖 任宏利 +4 位作者 张培群 左金清 田奔 万江华 李永生 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2020年第2期163-171,共9页

现阶段的动力气候模式尚不能满足东亚区域气候预测的实际需求,这就需要动力和统计相结合的方法,将动力模式中具有较高预测技巧的大尺度环流信息应用到降水等气象要素的统计预测模型当中,以改善后者预测效果。本文中所介绍的组合统计降... 现阶段的动力气候模式尚不能满足东亚区域气候预测的实际需求,这就需要动力和统计相结合的方法,将动力模式中具有较高预测技巧的大尺度环流信息应用到降水等气象要素的统计预测模型当中,以改善后者预测效果。本文中所介绍的组合统计降尺度模型,可将动力气候模式预测的大尺度环流变量和前期观测的外强迫信号作为预测因子来预测中国夏季降水异常。交叉检验结果显示,组合统计降尺度预测模型的距平相关系数较原始模式结果有较大提高。在实时夏季降水预测中,2013~2018年平均的预测技巧相对较高,趋势异常综合检验(PS)评分平均为71.5分,特别是2015~2018年平均的PS评分预测技巧达到72.7分,总体上高于业务模式原始预测和业务发布预测的技巧。该组合统计降尺度模型预测性能稳定,为我国季节预测业务提供了一种有效参考。 展开更多

关键词 组合统计降尺度模型 季节预测 夏季降水

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基于统计降尺度模型的江淮流域极端气候的模拟与预估 被引量：28

2

作者 陈威霖 江志红 黄强 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期578-590,共13页

利用江淮流域29个代表站点1961—2000年逐日最高温度、最低温度和逐日降水资料,以及NCEP逐日大尺度环流场资料,引入基于多元线性回归与随机天气发生器相结合的统计降尺度模型SDSM(statistical downscaling model),通过对每个站点建模,确... 利用江淮流域29个代表站点1961—2000年逐日最高温度、最低温度和逐日降水资料,以及NCEP逐日大尺度环流场资料,引入基于多元线性回归与随机天气发生器相结合的统计降尺度模型SDSM(statistical downscaling model),通过对每个站点建模,确立SDSM参数,并将该模型应用于SRESA2排放情景下HadCM3和CGCM3模式,得到了江淮流域各代表台站21世纪的逐日最高、最低温度和降水序列以及热浪、霜冻、强降水等极端气候指数。结果表明,当前气候下,统计降尺度方法模拟的极端温度指数与观测值有很好的一致性,能有效纠正耦合模式的"冷偏差",如SDSM对江淮平均的冬季最高、最低温度的模拟偏差较CGCM3模式分别减少3℃和4.5℃。对于极端降水则能显著纠正耦合模式模拟的降水强度偏低的问题,如CGCM3对江淮流域夏季降水强度的模拟偏差为-60.6%,但降尺度后SDSM-CGCM3的偏差仅为-6%,说明降尺度模型SDSM的确有"增加值"的作用。21世纪末期在未来SRESA2情景下,对于极端温度,无论Had-CM3还是CGCM3模式驱动统计模型,江淮流域所有代表台站,各个季节的最高、最低温度都显著增加,且以夏季最为显著,增幅在2～4℃;与之相应霜冻天数将大幅减少,热浪天数大幅增多,各站点冬季霜冻天数减少幅度为5～25d,夏季热浪天数增加幅度为4～14d;对于极端降水指数,在两个不同耦合模式HadCM3和CGCM3驱动下的变化尤其是变化幅度的一致性比温度差,但大部分站点各个季节极端强降水事件将增多,强度增强,SDSM-HadCM3和SDSM-CGCM3预估的夏季极端降水贡献率将分别增加26%和27%。 展开更多

关键词 统计降尺度模型 江淮流域 极端气候指数

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基于统计降尺度模型的河西走廊未来气温和降水的时空变化 被引量：4

3

作者 郝丽娜 粟晓玲 王宁 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第10期219-228,共10页

【目的】预测未来大气环流模式HadCM3下,河西走廊在人口较快增长、温室气体高排放情景（A2）和区域可持续发展、温室气体低排放情景（B2）下气温和降水的变化趋势。【方法】选取河西走廊14个气象站的日平均气温、日最低气温、日最高气... 【目的】预测未来大气环流模式HadCM3下,河西走廊在人口较快增长、温室气体高排放情景（A2）和区域可持续发展、温室气体低排放情景（B2）下气温和降水的变化趋势。【方法】选取河西走廊14个气象站的日平均气温、日最低气温、日最高气温和日降水量作为预报量,以全球大气NCEP再分析资料作为预报因子,采用统计降尺度模型（SDSM）预测研究区未来气温和降水的变化。【结果】SDSM对河西走廊气温和降水模拟的解释方差分别为0.54~0.85和0.09~0.64。2070-2099年A2情景下,河西走廊日平均气温、日最低气温、日最高气温分别增加4.8,2.4和5.4℃,B2情景下分别增加3.5,2.0和4.0℃;河西走廊西部部分地区2070-2099年A2情景年降水量增加20.0%,B2情景增加6.7%,而中东部地区2070-2099年A2情景年降水量减少22.0%,B2情景年降水量减少15.4%。未来河西走廊极端最低气温和极端最高气温均有所增加,极端降水事件发生的频率有所减小。【结论】SDSM对气温的模拟效果明显优于降水;河西走廊未来A2、B2情景下日最低气温、日最高气温、日平均气温总体呈上升趋势,其中日最低气温的增幅小于日最高气温和日平均气温的增幅;河西走廊未来降水量的变化趋势具有区域特征,西部部分地区呈增加趋势,而中东部地区呈减少趋势。 展开更多

关键词 河西走廊 统计降尺度模型 气候变化 极端气候

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MJO对我国降水影响的季节调制和动力-统计降尺度预测 被引量：12

4

作者 吴捷 任宏利 +1 位作者 许小峰 高丽 《气象》 CSCD 北大核心 2018年第6期737-751,共15页

利用1981—2016年中国区域CN05.1格点降水资料和EAR-Interim再分析资料,研究了季节循环对于热带大气季节内振荡(MJO)对我国降水影响的调制作用,并基于模式对MJO的预报建立了针对延伸期降水的动力-统计降尺度模型。结果表明,MJO对我国季... 利用1981—2016年中国区域CN05.1格点降水资料和EAR-Interim再分析资料,研究了季节循环对于热带大气季节内振荡(MJO)对我国降水影响的调制作用,并基于模式对MJO的预报建立了针对延伸期降水的动力-统计降尺度模型。结果表明,MJO对我国季节内降水异常的影响明显受到季节循环的调制。当MJO对流在热带印度洋活跃时,我国降水偏多的区域随季节由南向北推进;当MJO对流位于海洋性大陆地区时,在秋、冬季我国东部和高原大部分地区降水异常偏少,而到了春、夏季该关系反转。MJO对流和基本气流(特别是副热带西风急流)的位置和强度的变化所引起热带外环流响应的不同是造成这种季节性差异的重要原因。模式检验表明,BCC_AGCM2.2对目标候MJO的预报技巧可达18d以上,在此基础上利用模式预报MJO信息构建了随季节演变滚动的MJO动力-统计降尺度预测模型。独立样本检验表明,该模型在较长时效(10~20d)下对MJO高影响区低频降水异常的预报技巧高于模式的直接预报,特别是在MJO活跃时期对降水预报技巧的提升更加明显,这为MJO信号释用提供了新的思路。 展开更多

关键词 MJO 季节调制 BCC二代大气环流模式(BCC_AGCM2.2) 动力-统计降尺度模型 延伸期预报

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多GCM模型集合下开都河流域未来气候变化预估 被引量：2

5

作者 庄晓雯 李永平 曾雪婷 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期24-29,42,共7页

基于逐步聚类分析的统计降尺度模型(SCADS模型),在多GCM模型集合的9个大尺度气象变量与开都河流域6个气象变量之间,建立统计降尺度关系,并进行开都河流域未来气候变化的预估。结果表明,SCADS模型生成的开都河流域各气象变量的模拟值与... 基于逐步聚类分析的统计降尺度模型(SCADS模型),在多GCM模型集合的9个大尺度气象变量与开都河流域6个气象变量之间,建立统计降尺度关系,并进行开都河流域未来气候变化的预估。结果表明,SCADS模型生成的开都河流域各气象变量的模拟值与实测值拟合较好。各气象变量在率定期(1961年-1990年)和验证期(1991年-1999年)的NSE系数均大于0.55,精度较高。此外,利用SCADS模型进行开都河流域各气象变量的预估。发现在三个不同时期内(2011年-2040年,2041年-2070年和2071年-2100年),月均气温升高,月均蒸发量、降水量、日照时数增加,月均相对湿度升高。 展开更多

关键词 GCM 气候变化情景 逐步聚类分析 统计降尺度模型 开都河 预估

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夏季亚洲对流层中上层温度年际变率的预测水平评估及其在我国东部降水预测中的应用 被引量：3

6

作者 张丽霞 周天军 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第1期150-167,共18页

夏季亚洲对流层温度异常与中国东部夏季降水紧密相关并可能作为降水的有效预报因子。基于欧盟ENSEMBLES计划的季节预测试验耦合模式每年5月1日开始的回报试验,分析了其对1960~2005年夏季亚洲对流层中上层温度(以200~500 hPa厚度替代,简... 夏季亚洲对流层温度异常与中国东部夏季降水紧密相关并可能作为降水的有效预报因子。基于欧盟ENSEMBLES计划的季节预测试验耦合模式每年5月1日开始的回报试验,分析了其对1960~2005年夏季亚洲对流层中上层温度(以200~500 hPa厚度替代,简称对流层温度)年际变率的预测结果,发现模式集合平均对夏季亚洲对流层温度年际变率具有较高的预报技巧,可以合理回报其前两个EOF(Empirical Orthogonal Function)主导模态(EOF1、EOF2),只是未能回报出EOF2高纬度的温度异常,模式集合平均预测的第一模态主成分(PC1)和第二模态主成分(PC2)与再分析资料的时间相关系数分别达到0.63和0.77。再分析资料中前两个EOF模态分别由ENSO(El Niño–Southern Oscillation)发展年印度夏季降水异常所激发的丝绸之路遥相关波列和ENSO衰减年西北太平洋夏季降水异常对应的太平洋—日本遥相关波列导致。ENSEMBLES计划可以合理预测出相应的海温异常及遥相关波列,进而合理预测出前两个EOF模态。对流层温度PC1和PC2分别表征了欧亚大陆与周围海洋之间的纬向和经向热力对比异常,模式对由PC1的预报技巧远高于前人定义的纬向热力对比的东亚夏季风指数,对前人定义的经向热力对比指数的预测技巧与PC2相当。将PC1和前人定义的经向热力对比指数作为预报因子,建立了中国夏季降水的动力—统计降尺度预测模型,交叉检验的结果表明该预报模型显著提高了东北和长江流域上游夏季降水的预报技巧。本文提出的亚洲对流层温度年际变率的EOF1及PC1,既能较好表征纬向热力对比与中国东部夏季降水显著相关,又能被模式合理预测,可以作为我国中高纬度地区,特别是东北地区降水的重要预测因子之一。 展开更多

关键词 季节预测 可预报性 动力—统计降尺度预测模型 对流层温度

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尼洋河流域降水气温变化趋势预测研究 被引量：2

7

作者 张东艳 吴运卿 侯雨坤 《高原农业》 2017年第1期45-52,共8页

利用尼洋河流域水文资料,选择DBC统计降尺度方法,以1979~1998年作为率定期,1999~2005年作为检验期,对尼洋河流域的降水、最高气温和最低气温系列进行尺度降解,并耦合GCM和两种代表性浓度路径情景,选用1979~2005年作为基准年,2021~2099... 利用尼洋河流域水文资料,选择DBC统计降尺度方法,以1979~1998年作为率定期,1999~2005年作为检验期,对尼洋河流域的降水、最高气温和最低气温系列进行尺度降解,并耦合GCM和两种代表性浓度路径情景,选用1979~2005年作为基准年,2021~2099年作为未来时段,预测尼洋河流域未来降水、气温、蒸发变化。结果表明:DBC方法对尼洋河流域月均降水、月均气温和蒸发的模拟能力较强;在CCLM模式下,尼洋河流域的年降雨量相较于基准期模拟值,在RCP4.5和RCP8.5浓度路径下均有小幅的增加趋势;尼洋河流域未来时期各月均温度和蒸发基本处于上升趋势,且RCP8.5情景相对于RCP4.5情景,21世纪末增幅更为明显。研究结果为尼洋河流域洪涝灾害防治工作和水资源优化配置供参考依据。 展开更多

关键词 气候变化 尼洋河流域 统计降尺度模型 典型浓度路径 预测

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陕西省参考作物蒸发蒸腾量的时空特征及其未来预测 被引量：8

8

作者 宋悦 粟晓玲 +1 位作者 牛纪苹 崔晨风 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第9期225-234,共10页

【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组... 【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算历年逐日ET0;依据NCEP再分析数据以及大气环流模式HadCM3输出的大尺度气候要素资料,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来A2和B2排放情景下的ET0进行预测。【结果】1961-2000年,陕西省ET0值在空间上自南至北呈递增趋势,除了7个气象站ET0呈上升趋势外,其余11个气象站平均ET0均呈下降趋势。在A2排放情景下,2011-2040、2041-2070、2071-2099年陕西省ET0的平均值较基准期(1961-2000年)分别增加2.7%,4.9%和8.9%,增幅最大的地区分布在陕南的安康、石泉、略阳和关中华山站以及陕北地区,关中地区增幅较小。2071-2099年陕西省ET0值四季变幅不均匀,其中以冬季的增幅最大。【结论】ET0的持续增长会导致陕西省水资源短缺问题恶化,将进一步影响该地区未来的作物需水量和农业灌溉需水量。 展开更多

关键词 参考作物蒸发蒸腾量 气候变化 统计降尺度模型 时空分布 陕西省

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气候变化条件下雅砻江流域未来径流变化趋势研究 被引量：17

9

作者 董立俊 董晓华 +4 位作者 曾强 魏冲 喻丹 薄会娟 郭靖 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2019年第6期596-606,共11页

雅砻江为我国重要的水电基地,未来气候变化条件下流域径流变化将直接影响雅砻江梯级水库群运行安全和发电调度,因此研究气候变化对雅砻江流域径流的影响十分必要。首先建立了流域月尺度的SWAT模型,然后使用统计降尺度模型(SDSM)模拟未来... 雅砻江为我国重要的水电基地,未来气候变化条件下流域径流变化将直接影响雅砻江梯级水库群运行安全和发电调度,因此研究气候变化对雅砻江流域径流的影响十分必要。首先建立了流域月尺度的SWAT模型,然后使用统计降尺度模型(SDSM)模拟未来2006—2100年流域内各站点的气象数据,最后使用流域SWAT模型对未来2006—2100年月径流进行模拟。结果表明,未来雅砻江流域径流呈上升趋势,且增幅随着辐射强迫的增加同步增大,RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5这3种典型浓度路径下年平均径流增幅分别为8.9%、12.5%、16.7%,且2020S(2006—2035年)、2050S(2036—2065年)、2080S(2066—2100年)这3个时期年径流量呈现不同的变化趋势,其中RCP2.6浓度路径下为先逐步增加达到峰值后略有减少,RCP4.5浓度路径下为先逐步增加达到峰值后趋于稳定,RCP8.5浓度路径下为持续增加。流域径流年内分配方面,3种典型浓度路径下汛期径流占全年比例在2020S、2050S、2080S这3个时期均为先降后升趋势,整个预测期总体为降低趋势,RCP2.6、RCP4.5及RCP8.5这3种浓度路径下整个预测期的均值分别由基准期的75.9%降低为72.9%、72.0%、71.2%。径流增加会对流域洪水特性产生较大影响,为此应该修正流域设计洪水计算结果和调整防洪调度方案,以降低雅砻江流域梯级水库群因气候变化而产生的运行风险,并提高发电调度效率。 展开更多

关键词 气候变化 SWAT模型 统计降尺度模型(SDSM) 水文响应

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三江平原ET_(0)时空特征及其未来情景下预测研究 被引量：3

10

作者 邢贞相 王红利 +3 位作者 王欣蕾 喻熠 段维义 付强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期328-339,共12页

参考作物蒸发量(Reference crop evapotranspiration,ET_(0))的预测对作物需水量计算与田间水分管理具有重大意义,可为农业节水和水资源高效利用提供重要的科学依据。基于三江平原6个气象站1961—2010年逐日气象资料,采用Penman-Monteit... 参考作物蒸发量(Reference crop evapotranspiration,ET_(0))的预测对作物需水量计算与田间水分管理具有重大意义,可为农业节水和水资源高效利用提供重要的科学依据。基于三江平原6个气象站1961—2010年逐日气象资料,采用Penman-Monteith(P-M)公式计算ET_(0),对历史期(1961—2010年)ET_(0)及相关气象要素的时空特征进行分析;依据美国国家环境预报中心再分析数据以及大气环流模型(GCM)中加拿大CanESM2模式的预报因子日序列的输出数据,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下的ET_(0)进行预测。结果表明:历史期ET_(0)呈上升趋势,多年年平均气温与ET_(0)趋势相同,而年平均风速、相对湿度和净辐射整体呈下降趋势,空间分布上多年年平均ET_(0)总体表现为中部高于周边、西部高于东部的趋势;模拟精度检验方面,基于CanESM2模式下historical情景模拟的ET_(0)模拟值与P-M公式的ET_(0)计算值进行检验,两者对应率定期+验证期(1961—2005年)的纳什效率系数(NSE)为0.46~0.61,决定系数R2为0.53~0.61,说明SDSM模拟效果较好。未来2011—2100年年内ET_(0)变化中,两种情景下2011—2040年、2041—2070年、2071—2100年3个未来时段月平均日值的变化趋势与历史期基本一致,均似开口向下的抛物线状,且表现为不同程度的上升趋势;未来2011—2100年年际ET_(0)变化中,未来ET_(0)较历史期为上升趋势,RCP4.5情景下3个未来时段较历史期分别增加11.11%、18.70%、20.24%,其中2011—2040年时段多年ET_(0)为较明显上升趋势,2041—2070年、2071—2100年时段总体为较缓下降趋势;RCP8.5情景下3个时段较历史期分别增加13.01%、24.05%、34.46%,3个时段内多年ET_(0)均为上升趋势。研究区未来ET_(0)的升高可能导致水资源短缺问题进一步加剧,研究结果可为研究区水资源优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。 展开更多

关键词 参考作物蒸发量 三江平原 PENMAN-MONTEITH公式 统计降尺度模型(SDSM) 趋势分析

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气候变化条件下流域径流演变趋势分析 被引量：4

11

作者 樊慧静 赵红莉 蒋云钟 《中国水利水电科学研究院学报》 2012年第3期174-179,共6页

为了预测流域未来径流演变趋势,通过主分量分析、降尺度模型和SWAT模型,预测分析了流域在大气环流模型(GCMs)A2/B2气候情景下2010—2099年的日最高最低气温、日降水和月径流量。主分量分析提取大尺度下气候预测因子的主成分,降尺度模型... 为了预测流域未来径流演变趋势,通过主分量分析、降尺度模型和SWAT模型,预测分析了流域在大气环流模型(GCMs)A2/B2气候情景下2010—2099年的日最高最低气温、日降水和月径流量。主分量分析提取大尺度下气候预测因子的主成分,降尺度模型利用提取的主成分预测站点的最高最低气温和降水,SWAT模型利用预测的站点数据计算未来径流量。结果表明,A2/B2两种气候情景下流域未来气温呈波动上升趋势,降水、径流均呈波动下降趋势,其中B2情景变化幅度大于A2情景。 展开更多

关键词 大气环流模型(GCMs) A2 B2 主分量分析 统计降尺度模型 SWAT模型

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气候变化对清江未来径流及隔河岩电站发电的影响 被引量：1

12

作者 孟虹池 李英海 +3 位作者 欧阳硕 郭家力 杨苑 兰回归 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期42-51,共10页

以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求,必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据,采用SWAT模型,运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据,进而对... 以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求,必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据,采用SWAT模型,运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据,进而对径流进行模拟,并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明:未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共3种气候情景下,清江流域出口长阳站多年平均径流呈上升趋势,年均径流增幅分别为6.0%、8.7%和13.2%;隔河岩水电站在上述3种情景下近期(2020—2045年)、中期(2046—2070年)和远期(2071—2100年)多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供参考。 展开更多

关键词 气候变化 SWAT模型 统计降尺度模型 水文响应 水电站调度 清江流域

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气候变化下石羊河流域上游产流区的径流响应研究 被引量：9

13

作者 郭静 王宁 粟晓玲 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第12期211-218,共8页

【目的】分析西北典型干旱区石羊河流域上游产流区径流对未来气候变化的响应,为石羊河流域未来水资源的规划利用提供参考。【方法】应用可变下渗能力模型(VIC)模拟水文过程,基于模型参数率定,利用统计降尺度模型(SDSM)对全球气候模式(GC... 【目的】分析西北典型干旱区石羊河流域上游产流区径流对未来气候变化的响应,为石羊河流域未来水资源的规划利用提供参考。【方法】应用可变下渗能力模型(VIC)模拟水文过程,基于模型参数率定,利用统计降尺度模型(SDSM)对全球气候模式(GCMs)中HadCM3模式下A2、B2情景进行降尺度处理,分析A2、B2情景下石羊河流域上游产流区气候要素的变化,以预估的未来气候情景数据作为验证后VIC模型的输入,分析未来气候变化下石羊河流域的水文响应。【结果】VIC模型的效率系数在率定期(1990-1994年)和检验期(1995-1996年)分别为0.769和0.690,相关系数分别为0.955和0.894,表明VIC模型能够较好地描述流域大尺度水文过程;在未来2020s(2010-2039年)和2050s(2040-2069年),研究区多年平均最高气温在A2情景下分别较现状升高1.3和2.8℃,B2情景下分别较现状升高1.3和2.5℃;在2个时期的2种气候情景下,多年平均最低气温均升高0.1℃左右;在A2情景下2020s和2050s多年平均降水量分别较现状减少7.6%和15.2%,B2情景下2个年代的多年平均降水量分别减少8.7%和13.1%;2020s多年平均径流量在A2和B2情景下分别较现状减少2.8%和1.4%,2050s多年平均径流量在A2和B2情景下分别减少13.2%和8.3%。【结论】石羊河流域径流在未来A2、B2气候模式下的不同时期内均会呈减少趋势。 展开更多

关键词 石羊河流域 气候变化 径流响应 VIC水文模型 统计降尺度模型

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