本文關(guān)鍵詞：基于CMIP5模式在中國(guó)地區(qū)溫度與降水的模擬評(píng)估及集合預(yù)報(bào)方法研究

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【摘要】：本文評(píng)估了 CMIP5中27個(gè)氣候模式及其集合平均對(duì)中國(guó)地區(qū)溫度和降水的模擬效果,并對(duì)多模式集合的確定性預(yù)報(bào)和概率預(yù)報(bào)進(jìn)行了研究,針對(duì)集合的確定性預(yù)報(bào),本文設(shè)計(jì)一種區(qū)域最優(yōu)權(quán)重模型(Op-SE)對(duì)傳統(tǒng)的集合方法進(jìn)行改進(jìn),將其與等權(quán)集合方法(EE)和經(jīng)典的超級(jí)集合方法(SE)作對(duì)比,另外評(píng)估檢驗(yàn)了 CMIP5得到的氣候集合概率預(yù)報(bào)結(jié)果,并使用Op-SE和集合概率預(yù)報(bào)模型對(duì)21世紀(jì)未來(lái)溫度和降水的變化進(jìn)行預(yù)估,結(jié)果表明:CMIP5全球氣候模式能較好的模擬溫度的時(shí)空變化特征,但模擬結(jié)果存在系統(tǒng)性偏低,而模式對(duì)降水的時(shí)間變化模擬則有限,并在中國(guó)北部、東北和西北部存在高估,在華南、華東地區(qū)存在大部分低估。溫度模擬的模式間標(biāo)準(zhǔn)差在冬季最大、夏季最小,降水反之,且模式對(duì)降水模擬的一致性顯著低于溫度。就相關(guān)系數(shù)而言,溫度在夏季最優(yōu),冬季最差,而降水的相關(guān)性較弱,其中秋季相對(duì)最優(yōu),冬夏兩季的相關(guān)系數(shù)均未通過(guò)顯著性水平為0.1的顯著性檢驗(yàn)。對(duì)比27個(gè)模式結(jié)果與觀測(cè)的相對(duì)均方根誤差和距平時(shí)間相關(guān)系數(shù),發(fā)現(xiàn)模式在不同地區(qū)的模擬效果存在差異,但等權(quán)集合平均結(jié)果在中國(guó)各個(gè)區(qū)域均優(yōu)于單模式模擬。將區(qū)域最優(yōu)權(quán)重模型(Op-SE)模擬結(jié)果與等權(quán)集合(EE)、超級(jí)集合(SE)進(jìn)行對(duì)比,得到優(yōu)化后回歸方程的F統(tǒng)計(jì)量較優(yōu)化前有顯著提高。對(duì)比模式預(yù)報(bào)與觀測(cè)的距平相關(guān)系數(shù)(ACC),發(fā)現(xiàn)Op-SE模擬結(jié)果與觀測(cè)的相關(guān)系數(shù)普遍高于EE和SE,其中溫度模擬在中國(guó)中東部改進(jìn)明顯,尤其是華東地區(qū),但在西北和青藏高原部分地區(qū),Op-SE改進(jìn)不明顯;而降水的ACC相對(duì)普遍較弱,但Op-SE在新疆中西部、西北東部、華北地區(qū)、華東地區(qū)改進(jìn)較大。對(duì)于均方根誤差(RMSE)而言,Op-SE和SE較EE有明顯改進(jìn),特別在青藏高原地區(qū),溫度的RMSE由7.66℃改進(jìn)到1.4℃,降水的RMSE降低了 69%,另外,Op-SE在大部分區(qū)域優(yōu)于SE,尤其在中國(guó)東部。而且Op-SE在異常天氣的模擬上表現(xiàn)也最優(yōu),EE最差。模式的概率預(yù)報(bào)技巧與ACC的空間分布一致。溫度在非洲大陸、太平洋和大西洋西側(cè),以及北半球的預(yù)報(bào)技巧相對(duì)較高,且北半球的預(yù)報(bào)能力要優(yōu)于南半球,但歐亞大陸的技巧相對(duì)偏低,降水在熱帶地區(qū)的預(yù)報(bào)技巧明顯高于其他地區(qū)。另外,在東亞地區(qū),模式表現(xiàn)出在低概率低估、高概率高估的特征。在三分類事件中,模式對(duì)于溫度偏低和偏高事件的預(yù)報(bào)能力優(yōu)于正常事件,對(duì)降水正常事件的預(yù)報(bào)能力優(yōu)于其他兩類事件。模式集合預(yù)報(bào)的概率多集中在0.3-0.4,極少出現(xiàn)預(yù)報(bào)概率為1的高概率事件,說(shuō)明模式對(duì)于預(yù)報(bào)事件發(fā)生的一致性較差。使用訓(xùn)練期建立的最優(yōu)權(quán)重模型預(yù)估中國(guó)地區(qū)21世紀(jì)未來(lái)氣候變化,發(fā)現(xiàn)在21世紀(jì)前期(2016-2035),三種不同溫室氣體排放情景下的預(yù)估結(jié)果差別不大,而在21世紀(jì)中后期(2046-2100)差別開(kāi)始明顯。中國(guó)東北地區(qū)和西北地區(qū)的溫度和降水最先增加,這種變化在21世紀(jì)后期更為顯著。另外,概率預(yù)報(bào)的空間分布與確定性預(yù)報(bào)一致,并且隨著時(shí)間的增加,模式在偏低事件(BN)和正常事件(NN)的預(yù)報(bào)概率不斷減少,在偏高事件(AN)的概率不斷增加,尤其在RCP8.5的情景下增加速率最快,其中溫度在21世紀(jì)后期的概率接近1,降水則達(dá)到0.45,遠(yuǎn)高于其他兩類事件。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P456.7

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1264431