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
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
2000年后全球气温的增温率显著下降,全球进入变暖减缓期。本文基于CRU（Climatic Research Unit）观测资料,分析讨论了2000年后全球及欧亚中高纬度地区全球变暖的减缓特征,评估了CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5...2000年后全球气温的增温率显著下降,全球进入变暖减缓期。本文基于CRU（Climatic Research Unit）观测资料,分析讨论了2000年后全球及欧亚中高纬度地区全球变暖的减缓特征,评估了CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）试验多模式对全球变暖减缓的模拟及未来气温变化预估。结果表明,2000年后全球陆地平均地面气温的增温率大幅下降至0.14°C（10 a）-1,仅为1976~1999年加速期增温率的一半。全球陆地13个区域中有9个地区的增温率小于2000年前,4个地区甚至出现了降温。其中以欧亚中高纬地区最为特殊。加速期（1976~1999年）增温率达到0.50°C（10 a）-1,为全球陆地最大,2000年后陡降至-0.17°C（10 a）-1,为全球最强降温区,为全球变暖的减缓贡献了49.13%。并且具有显著的季节依赖,减缓期冬季增温率下降了-2.68°C（10a）-1,而秋季升高了0.86°C（10 a）-1,呈现反位相变化特征。CMIP5多模式计划中仅BCC-CSM1.1在RCP2.6情景下和MRI-ESM1模式在RCP8.5下的模拟较好地预估了全球及欧亚中高纬地区在2000年后增温率的下降以及欧亚中高纬秋、冬温度的反位相变化特征。BCC-CSM1.1在RCP2.6情景下预估欧亚中高纬地区2012年后温度距平保持在1.2°C左右,2020年后跃至2°C附近振荡。而MRI-ESM1在RCP8.5情景下预估的欧亚中高纬度温度在2030年前一直维持几乎为零的增温率,之后迅速升高。展开更多
利用第五次耦合模式比较计划（Phase 5 of Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5）提供的30个全球气候模式模拟的1961~2005年的夏季逐月环流场资料及同期NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,探讨全球气候模式对东亚夏季...利用第五次耦合模式比较计划（Phase 5 of Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5）提供的30个全球气候模式模拟的1961~2005年的夏季逐月环流场资料及同期NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,探讨全球气候模式对东亚夏季平均大气环流场的模拟能力,寻求具有较好东亚夏季环流场模拟能力的气候模式。结果表明：1）全球气候模式能够模拟出东亚夏季平均大气环流的基本特征,CMIP5模式的总体模拟能力较第三次耦合模式比较计划（CMIP3）有较大程度的提高,如CMIP5模式对东亚大部分地区夏季海平面气压（Sea Level Pressure,SLP）场的模拟偏差在6 h Pa以内。2）模式对不同层次环流场的模拟能力存在差异,500 h Pa高度场的模拟能力最强,其次为100 h Pa高度场、850 h Pa风场,SLP场最弱;对东亚夏季主要环流系统的模拟对比发现,模式对印度热低压及东伸槽强度指数的模拟能力最好。3）综合CMIP5模式对东亚夏季各层次平均环流场以及主要环流系统的模拟能力,发现模拟较好的5个模式为CESM1-CAM5、MPI-ESM-MR、MPI-ESM-LR、MPI-ESM-P和Can ESM2。4）相对于单一模式,多模式集合平均（MME）模拟能力较强,但较优选的前5个模式集合平均的模拟能力弱。展开更多
本文基于观测和再分析资料,采用Brubaker二元模型评估了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中19个模式对中国东部季风区气候态水循环过程的模拟能力,并分析了模拟误差来源。结果表明,CMIP6模式集合平均(MME)能够合理再现观测降水和蒸发...本文基于观测和再分析资料,采用Brubaker二元模型评估了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中19个模式对中国东部季风区气候态水循环过程的模拟能力,并分析了模拟误差来源。结果表明,CMIP6模式集合平均(MME)能够合理再现观测降水和蒸发的年平均气候态空间分布及年循环特征,与观测值的空间相关系数分别为0.92和0.87。较之观测,MME高估了华北地区降水(0.55 mm d^(−1)),低估了华南沿海地区降水(−0.3 mm d^(−1))。所有CMIP6模式均高估蒸发强度(偏差0.03~0.98 mm d^(−1)),使得模拟的降水与蒸发之差偏少。模式整体能够模拟出我国东部季风区降水再循环率及不同边界水汽来源的贡献率,但低估了由南边界进入季风区的水汽贡献,导致东亚季风区偏干。通过分析模式对影响水汽通量的两个气象要素(风速和大气比湿)的模拟能力,发现研究区南边界的风速大小决定了模式间水汽输送差异。南边界风速越大的模式,由南边界进入的水汽通量越大,模式模拟的降水越多。西北太平洋辐合带的东西位置是影响南边界南风速的重要系统之一,辐合带位置偏东的模式模拟的南风强度较弱,使得水汽输送偏弱、降水偏少;反之,南边界水汽输送偏强、降水偏多。本文通过评估最新一代CMIP6模式在东亚水循环方面的模拟性能,指出了当前气候模式在模拟西太平洋辐合带位置方面存在的偏差及其对东亚水循环的影响。展开更多
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。
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。
文摘利用第五次耦合模式比较计划（Phase 5 of Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5）提供的30个全球气候模式模拟的1961~2005年的夏季逐月环流场资料及同期NCEP再分析资料,引入泰勒图及各种评估指标,探讨全球气候模式对东亚夏季平均大气环流场的模拟能力,寻求具有较好东亚夏季环流场模拟能力的气候模式。结果表明：1）全球气候模式能够模拟出东亚夏季平均大气环流的基本特征,CMIP5模式的总体模拟能力较第三次耦合模式比较计划（CMIP3）有较大程度的提高,如CMIP5模式对东亚大部分地区夏季海平面气压（Sea Level Pressure,SLP）场的模拟偏差在6 h Pa以内。2）模式对不同层次环流场的模拟能力存在差异,500 h Pa高度场的模拟能力最强,其次为100 h Pa高度场、850 h Pa风场,SLP场最弱;对东亚夏季主要环流系统的模拟对比发现,模式对印度热低压及东伸槽强度指数的模拟能力最好。3）综合CMIP5模式对东亚夏季各层次平均环流场以及主要环流系统的模拟能力,发现模拟较好的5个模式为CESM1-CAM5、MPI-ESM-MR、MPI-ESM-LR、MPI-ESM-P和Can ESM2。4）相对于单一模式,多模式集合平均（MME）模拟能力较强,但较优选的前5个模式集合平均的模拟能力弱。
文摘本文基于观测和再分析资料,采用Brubaker二元模型评估了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中19个模式对中国东部季风区气候态水循环过程的模拟能力,并分析了模拟误差来源。结果表明,CMIP6模式集合平均(MME)能够合理再现观测降水和蒸发的年平均气候态空间分布及年循环特征,与观测值的空间相关系数分别为0.92和0.87。较之观测,MME高估了华北地区降水(0.55 mm d^(−1)),低估了华南沿海地区降水(−0.3 mm d^(−1))。所有CMIP6模式均高估蒸发强度(偏差0.03~0.98 mm d^(−1)),使得模拟的降水与蒸发之差偏少。模式整体能够模拟出我国东部季风区降水再循环率及不同边界水汽来源的贡献率,但低估了由南边界进入季风区的水汽贡献,导致东亚季风区偏干。通过分析模式对影响水汽通量的两个气象要素(风速和大气比湿)的模拟能力,发现研究区南边界的风速大小决定了模式间水汽输送差异。南边界风速越大的模式,由南边界进入的水汽通量越大,模式模拟的降水越多。西北太平洋辐合带的东西位置是影响南边界南风速的重要系统之一,辐合带位置偏东的模式模拟的南风强度较弱,使得水汽输送偏弱、降水偏少;反之,南边界水汽输送偏强、降水偏多。本文通过评估最新一代CMIP6模式在东亚水循环方面的模拟性能,指出了当前气候模式在模拟西太平洋辐合带位置方面存在的偏差及其对东亚水循环的影响。
