RegCM4.4区域气候模式对中国当代气候及极端事件的高分辨率数值模拟

发布时间：2020-07-05 13:54

【摘要】：全球气候模式是进行气候变化研究的主要工具,但由于其分辨率较粗,在区域尺度的气候模拟及气候变化研究方面,区域气候模式得到了广泛应用。RegCM系列模式是在中国应用较多的模式之一,目前其最新版为RegCM4.4。新版区域气候模式RegCM4.4对中国地区气候模拟效果如何方面,相关工作开展较少,对其的性能进行全面检验和测试,在此基础上得到模式在这一地区的最佳模拟效果,是模式在中国地区气候模拟和气候变化预估研究中进一步应用的基础。本研究使用区域气候模式RegCM4.4,在欧洲中心再分析资料ERA-Interim驱动下,对CORDEX(phase II)-EA(East Asia)区域进行了1990~2010年,水平分辨率为25 km的数值积分试验。首先对新版模式进行了一系列不同物理参数化方案的组合试验,结果表明:陆面模式采用CLM3.5(Community Land Model version 3.5),积云对流参数化方案为Emanuel的情况下,可取得模式对中国气候较好的模拟效果。CLM陆面模式默认的植被覆盖资料分辨率较低,且在中国区域存在较大误差和不确定性,从而影响模式对研究区域的模拟能力。本研究以中国1:100万植被图和1:600万植被区划图为基础,发展了一套基于CLM植被功能型分类的中国土地覆盖资料VEG。随后将此应用于RegCM4.4模式进行模拟。结果表明:VEG数据的使用,提高了模式对冬季气温和降水的模拟能力,模式在中国南部区域偏干偏冷的系统误差也有所减弱。在对模式进行测试和改进的基础上,使用RegCM4.4新版模式进行了东亚区域25km高分辨率的长期积分模拟(1990~2010年),将模拟结果与观测数据进行对比以检验其对中国当代气候的模拟能力。结果表明:模式对中国气温有较好的模拟能力,东部地区气温受纬度影响呈南暖北冷的形势、西部地区受地形影响显著的空间分布特征都得到较好的描述,对于夏季气温的模拟好于冬季,改进后的模式对于以往版本中中国大部分地区的冷偏差有较大改善,但对冷季高纬度地区的暖偏差改进不大。模式对于中国多年平均降水的模拟效果不如气温,模拟的冬季降水在中国北部较观测偏多,对东南沿海的降水大值区模拟偏少,对于夏季降水的模拟较以往有所改进,在东南沿海地区以及华北、东北地区夏季降水与观测的偏差均在±25%以内。模式对气温和降水年际变率及其趋势变化的模拟相对于气候平均态的模拟而言,相对更差。模式对与气温有关的六个极端事件指数(TXx(年极端最高气温)、TNn(年极端最低气温)、T35D(高温日数)、TM10D(低温日数)、HI35D(炎热日数)、CID(舒适度日数))模拟较好,与观测基本一致。但模拟的TXx在中国中东部地区偏大;TNn在南方地区模拟偏低,尤其在青藏高原偏差较大;T35D的模拟总体较观测偏多;TM10D在河套地区模拟偏小;HI35D模拟偏少;CID在河套地区模拟偏少,而在江淮地区模拟偏多。区域模式对表征不同强度降水事件的指数RR1(1~10 mm/d)、RR10(10~20 mm/d)和RR20(≥20 mm/d)的分布形势也有较好的描述,但模拟值在中国北方偏多,总体而言,RegCM4.4对强降水事件的模拟能力较以往版本有所提高。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P435
【图文】：

海表温度距平,陆地,全球

1.1 观测到的 1985~2012 年全球平均陆地和海表温度距平变化（IPCC, 20身发生变化的同时，将对农业、水资源、生态系统和人类健康第二次气候变化国家评估报告, 2011）。如气候变暖使农作物种和王春乙, 2010），导致农作物病虫害增多增强（白慧等, 200干旱灾害增多增强（王美丽等, 2015），河流径流量减少（高歌等，影响生态系统和生物多样化（岳天翔和范泽孟, 2014）。不仅极端天气气候事件频发不但会直接影响人的身体健康，也会增晓农, 2010）。候变化的研究具有至关重要的意义，对未来气候变化进行更定性，是进行这些影响评估的基础，对于国家制定长远社会经现状化研究进展

空间分布,裸地,上覆盖,和子

网格上覆盖率最占优的土地覆盖类型（只包括裸地和植被）的空间分布和子意图（a）ORG 数据；（b）VEG 数据带常绿针叶林；3 寒带常绿针叶林；4 寒带落叶针叶林；5 热带常绿阔叶林；6 温带常绿；8 温带落叶阔叶林；9 寒带落叶阔叶林；10 温带常绿阔叶灌木；11 温带落叶阔叶灌叶阔叶灌木；13 极地 C3 草；14 非极地 C3 草；15 C4 草；16 农作物好的比较两套植被信息的差异，在中国区域选取三个差异较大的地区：80°E~95°E，25°N~35°N；Ⅱ-中部：105°E~120°E，30°N~3120°E，20°N~25°N）（如图 3.7a），对各个子区域植被类型进行进一ORG和VEG两种土地覆盖资料中各种覆盖类型所占的面积百分地区（图 3.8a），与 VEG 资料相比，ORG 资料中裸地的比例偏极地 C3草）的比例偏少 63%，这与前面提到的 MODIS 资料中裸Hansen er al., 2003; Wu et al., 2012）。在中国中部和南部，ORG 的物和草，而 VEG 中多种类型的比例较为均衡。相比 VEG，ORG 偏多，分别偏多 19%和 46%；而灌木的比例几乎为零，森林的比另外，ORG 中所有区域内的冰川、湖泊、湿地的比例都明显偏少资料纠正了这一误差。

【参考文献】