發(fā)布時(shí)間：2020-10-28 16:30

　　 東亞夏季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓和副熱帶西風(fēng)急流是影響中國(guó)夏季降水主要的東亞大氣環(huán)流系統(tǒng)。本論文利用NCEP2、ERA-interim、MERRA、JRA-55四套再分析資料,評(píng)估了CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project phase 5)中的31個(gè)模式對(duì)東亞大氣環(huán)流的模擬能力�；谟^測(cè)中四項(xiàng)東亞大氣環(huán)流指數(shù)與長(zhǎng)江中下游夏季降水的物理聯(lián)系,結(jié)合Taylor模式技巧評(píng)估方法,發(fā)展新的模式評(píng)估方法,并探討了CMIP5模式模擬、預(yù)估中國(guó)夏季降水和極端降水的不確定性問(wèn)題。全文主要結(jié)論如下：一、夏季東亞大氣環(huán)流模擬能力評(píng)估評(píng)估了CMIP5模式對(duì)東亞大氣環(huán)流氣候態(tài)的模擬能力。研究發(fā)現(xiàn),多模式集合平均可以較好的再現(xiàn)850hPa和200hPa緯向風(fēng)場(chǎng)以及850hPa位勢(shì)高度場(chǎng)氣候平均態(tài),而大部分模式對(duì)500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)氣候平均態(tài)的模擬偏弱�；贑MP5模式對(duì)各氣象要素場(chǎng)的模擬能力,選取適合CMIP5模式評(píng)估的四個(gè)東亞大氣環(huán)流指數(shù)：東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)(EASM)、西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度指數(shù)(WPSHI)、南海副熱帶高壓強(qiáng)度指數(shù)(SCSHI)、副熱帶西風(fēng)急流軸線指數(shù)(EASJI)。四套再分析資料在描述環(huán)流指數(shù)之間關(guān)系方面有較好的一致性,EASMI、WPSHI和SCSHI這三個(gè)環(huán)流指數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的,EASJI是獨(dú)立的環(huán)流指數(shù)。CMIP5模式對(duì)環(huán)流指數(shù)年際變化幅度模擬效果差異較大,多模式集合的結(jié)果與實(shí)況接近。二、CMIP5模式中大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水的聯(lián)系觀測(cè)顯示,東亞大尺度環(huán)流與長(zhǎng)江中下游夏季降水有顯著的、穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系,這種相關(guān)關(guān)系可以合理表征大尺度環(huán)流系統(tǒng)影響中國(guó)夏季降水的物理過(guò)程�；谟^測(cè)中東亞大尺度環(huán)流與長(zhǎng)江中下游夏季降水的物理聯(lián)系,結(jié)合Taylor模式技巧評(píng)估方法,我們提出一種新的模式評(píng)估方法。該方法適用于模式對(duì)中國(guó)地區(qū)夏季降水的模擬及預(yù)估。模式對(duì)現(xiàn)代氣候的模擬能力是其對(duì)未來(lái)氣候變化情景預(yù)估的基礎(chǔ),因此在研究CMIP5模式預(yù)估未來(lái)中國(guó)地區(qū)夏季降水之前,首先必須評(píng)估模式對(duì)現(xiàn)代降水的模擬能力。本論文采用Taylor提出的技巧評(píng)估方法定量評(píng)估每個(gè)模式對(duì)中國(guó)夏季降水時(shí)空變化的模擬能力,發(fā)現(xiàn)該方法可以區(qū)分模式對(duì)降水的模擬能力,但不能減小模式對(duì)未來(lái)預(yù)估的不確定性。線性回歸分析發(fā)現(xiàn),模式模擬的四項(xiàng)大氣環(huán)流指數(shù)與長(zhǎng)江中下游夏季降水的相關(guān)系數(shù)與Taylor模式技巧評(píng)分沒(méi)有顯著的相關(guān)關(guān)系,因此我們將兩者結(jié)合建立一套新的模式評(píng)估方法,根據(jù)模擬性能的優(yōu)劣將31個(gè)CMDP5模式分為三組：模擬最優(yōu)的前5個(gè)模式(Top5),模擬能力居中的21個(gè)模式(Middle21)和模擬能力最差的5個(gè)模式(Bottom5)。這樣選出來(lái)的能夠合理模擬東亞大尺度環(huán)流與長(zhǎng)江中下游夏季降水物理聯(lián)系的模式對(duì)我國(guó)夏季降水也具有較好的模擬能力。通過(guò)比較三組模式對(duì)未來(lái)中國(guó)地區(qū)夏季降水預(yù)估的差異,發(fā)現(xiàn)該方法不但可以區(qū)分模式對(duì)現(xiàn)代氣候的模擬能力,還可以減小模式對(duì)未來(lái)中國(guó)夏季降水變化預(yù)估的不確定性。三、CMIP5模式對(duì)中國(guó)夏季極端降水的模擬及預(yù)估利用中國(guó)地區(qū)臺(tái)站逐日降水資料,考察CMIP5模式對(duì)4個(gè)極端降水指數(shù)的模擬能力,并對(duì)基于東亞大尺度環(huán)流與長(zhǎng)江中下游夏季降水物理聯(lián)系的模式評(píng)估方法適用性問(wèn)題進(jìn)行探討。結(jié)果表明,CMIP5模式集合平均可以較好的模擬出中國(guó)地區(qū)夏季強(qiáng)降水量(R95pTOT)氣候態(tài)的空間分布,模擬的西北以外地區(qū)最長(zhǎng)連續(xù)濕日數(shù)(CWD)較實(shí)況偏高,青藏高原東部至西南的最長(zhǎng)連續(xù)干日數(shù)(CDD)較實(shí)況偏低。CMIP5模式整體對(duì)水文強(qiáng)度指數(shù)(HY-INT)的模擬能力較弱。對(duì)比三組模式集合平均對(duì)極端降水指數(shù)的模擬能力,發(fā)現(xiàn)能夠合理模擬東亞夏季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓和南海副熱帶高壓與長(zhǎng)江中下游夏季降水物理聯(lián)系的模式對(duì)中國(guó)地區(qū)R95pTOT具有較好的模擬能力,對(duì)CWD和CDD具有一定的模擬能力,但相對(duì)R95pTOT,CWD和CDD的模擬結(jié)果在所有模式中沒(méi)有特別突出的表現(xiàn)。進(jìn)一步研究表明,該方法不但可以區(qū)分模式對(duì)中國(guó)地區(qū)R95pTOT的模擬能力,還可以減小模式對(duì)未來(lái)中國(guó)地區(qū)R95pTOT預(yù)估的不確定性。CMIP5模式預(yù)估未來(lái)CWD、CDD和HY-INT變化存在較大的不確定性。因此,從CMIP5模式集合成員預(yù)估性能的一致性角度出發(fā),通過(guò)分析中國(guó)地區(qū)每個(gè)格點(diǎn)模式集合成員預(yù)估極端降水指數(shù)一致增加或減少的概率,對(duì)未來(lái)中國(guó)地區(qū)極端降水變化進(jìn)行合理預(yù)估。結(jié)果表明：21世紀(jì)末,60%以上的模式預(yù)估CWD在東北和華北部分地區(qū)增加,CDD在長(zhǎng)江以南以及青藏高原東部部分地區(qū)一致增加。CMIP5模式成員預(yù)估中國(guó)地區(qū)HY-INT變化的一致性不高。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P426.6;P434
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 中國(guó)夏季降水以及極端降水模擬和預(yù)測(cè)的不確定性研究
    1.3 氣候模式評(píng)估和預(yù)估方法
        1.3.1 氣候模式評(píng)估方法
        1.3.2 氣候模式評(píng)估、預(yù)估方法——多模式集合
    1.4 中國(guó)夏季降水與大尺度環(huán)流的聯(lián)系
        1.4.1 觀測(cè)事實(shí)
        1.4.2 數(shù)值模擬研究
    1.5 內(nèi)容安排
    1.6 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    本章參考文獻(xiàn)
第二章 夏季東亞大氣環(huán)流模擬能力評(píng)估
    2.1 CMIP5模式和再分析數(shù)據(jù)
        2.1.1 CMIP5模式介紹
        2.1.2 再分析數(shù)據(jù)介紹
    2.2 CMIP5模式對(duì)東亞夏季大氣環(huán)流氣候態(tài)的模擬能力評(píng)估
    2.3 典型東亞夏季大氣環(huán)流指數(shù)評(píng)估
        2.3.1 東亞夏季大氣環(huán)流指數(shù)定義
        2.3.2 東亞夏季大氣環(huán)流指數(shù)評(píng)估
    2.4 總結(jié)
    本章參考文獻(xiàn)
第三章 CMIP5模式中大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水的聯(lián)系
    3.1 資料和方法
        3.1.1 資料
        3.1.2 Taylor模式技巧評(píng)分方法
    3.2 再分析資料中大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水的聯(lián)系
    3.3 CMIP5模式中大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水的聯(lián)系
        3.3.1 CMIP5模式對(duì)中國(guó)夏季降水的模擬
        3.3.2 CMIP5模式對(duì)大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水關(guān)系的模擬
        3.3.3 CMIP5中大尺度環(huán)流與夏季區(qū)域降水關(guān)系的穩(wěn)定性
    3.4 CMIP5模式對(duì)未來(lái)夏季降水的預(yù)估
    3.5 CMIP5模式對(duì)未來(lái)大氣環(huán)流的預(yù)估
    3.6 總結(jié)和討論
    本章參考文獻(xiàn)
第四章 CMIP5模式對(duì)中國(guó)夏季極端降水的模擬及預(yù)估
    4.1 極端降水指數(shù)定義
    4.2 新的模式評(píng)估方法在CMIP5模式模擬極端降水研究中的適用性分析
    4.3 CMIP5對(duì)中國(guó)夏季極端降水歷史模擬能力
    4.4 CMIP5對(duì)未來(lái)中國(guó)夏季極端降水的預(yù)估
    4.5 總結(jié)和討論
    本章參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 討論和展望
    本章參考文獻(xiàn)
Refereed Publications
致謝

【相似文獻(xiàn)】

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1 王蕾;基于大氣環(huán)流指數(shù)與區(qū)域降水關(guān)系的模式評(píng)估方法及其應(yīng)用[D];南京大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2860335