资源科学 ›› 2019, Vol. 41 ›› Issue (6): 1141-1153.doi: 10.18402/resci.2019.06.13
李晓菲1,2(), 徐长春1,2(
), 李路1,2, 罗映雪1,2, 杨秋萍1,2, 杨媛媛1,2
收稿日期:
2018-11-16
修回日期:
2018-12-10
出版日期:
2019-06-25
发布日期:
2019-06-25
作者简介:
作者简介:李晓菲,女,新疆博乐人,硕士生,主要从事干旱区气候变化研究。E-mail:
基金资助:
Xiaofei LI1,2(), Changchun XU1,2(
), Lu LI1,2, Yingxue LUO1,2, Qiuping YANG1,2, Yuanyuan YANG1,2
Received:
2018-11-16
Revised:
2018-12-10
Online:
2019-06-25
Published:
2019-06-25
摘要:
西北干旱区水资源问题突出,全球变暖将进一步加剧其水资源短缺,研究未来气候变化对流域水资源合理分配和使用具有重要意义。本文利用CRU(Climate Research Unit)数据和DCHP(Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections)提供的32个经BCSD降尺度的CMIP5(全球耦合模式比较计划第五阶段)模式气温数据,采用线性倾向估计、滑动平均、M-K(Mann-Kendall)检验及滑动T(MMT)等检验法,以西北干旱区典型流域开都-孔雀河流域为例,通过对1950—2005年的年平均气温、年平均最高气温与年平均最低气温3个指标的变化趋势及突变年份进行检测,评估各模式及模式集合平均对气温变化的模拟能力。研究结果表明:①12个模式能够准确模拟出1950—2005年流域内各气温指标的显著增加趋势,8个模式能够模拟出部分气温指标的增温趋势,但均低估了增温速率,集合平均也存在同样问题;②除FIO-ESM与MPI-ESM-MR能够准确模拟出气温突变时间外,绝大多数模式不能够准确模拟出。基于优选模式的集合平均PM-PLS和PM-EE对突变的模拟能力总体上优于单个模式,其中PM-PLS模拟能力更优;③对PM-PLS模式集合平均进一步评价,发现其能较好地再现流域气温线性趋势的时空变化总体特征,但仍存在增温速率低估的问题。采用气候模式进行未来气候预估仍需加强模式优选及多模式集合平均方法的深入研究。
李晓菲, 徐长春, 李路, 罗映雪, 杨秋萍, 杨媛媛. CMIP5模式对西北干旱区典型流域气温模拟能力评估——以开都-孔雀河为例[J]. 资源科学, 2019, 41(6): 1141-1153.
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表2
基于BCSD的降尺度模式及其模拟分析结果"
序号 | 模式名称 | 研究机构简称及所属国家 | 年平均气温 | 年平均最高气温 | 年平均最低气温 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
线性趋势 | 相关系数 | 是否较优模式 | 线性趋势 | 相关系数 | 是否较优模式 | 线性趋势 | 相关系数 | 是否较优模式 | |||||
1 | ACCESS1-0 | CSIRO-BOM(澳大利亚) | 0.26** | 0.56** | √ | 0.29** | 0.51** | √ | 0.24** | 0.54** | √ | ||
2 | BCC-CSM1-1 | BCC(中国) | 0.22** | 0.49** | √ | 0.20** | 0.39** | √ | 0.25** | 0.54** | √ | ||
3 | BCC-CSM1-1-M | BCC(中国) | 0.24** | 0.57** | √ | 0.25** | 0.52** | √ | 0.25** | 0.57** | √ | ||
4 | BNU-ESM | GCESS(中国) | 0.20** | 0.38** | √ | 0.21** | 0.30* | \ | 0.23** | 0.45** | √ | ||
5 | CanESM2 | CCCma(加拿大) | 0.25** | 0.62** | √ | 0.21** | 0.49** | √ | 0.28** | 0.66** | √ | ||
6 | CCSM4 | NCAR(美国) | 0.18** | 0.35** | √ | 0.17** | 0.25 | \ | 0.19** | 0.40** | √ | ||
7 | CESM1-BGC | NSF-DOE-NCAR(美国) | 0.24** | 0.52** | √ | 0.24** | 0.39** | √ | 0.26** | 0.58** | √ | ||
8 | CESM1-CAM5 | NSF-DOE-NCAR(美国) | 0.13** | 0.30* | \ | 0.13* | 0.27* | \ | 0.14** | 0.32* | \ | ||
9 | CMCC-CM | CMCC(意大利) | 0.19** | 0.30* | \ | 0.18** | 0.22 | \ | 0.18** | 0.32* | \ | ||
10 | CNRM-CM5 | CNRM-CERFACS(法国) | 0.10* | 0.39** | \ | 0.07 | 0.36** | \ | 0.14** | 0.39** | √ | ||
11 | CSIRO-Mk3-6-0 | CSIRO-QCCCE(澳大利亚) | 0.05 | 0.30* | \ | 0.03 | 0.24 | \ | 0.06 | 0.33* | \ | ||
12 | FGOALS-g2 | LASG-CESS(中国) | 0.24** | 0.43** | √ | 0.23** | 0.27* | \ | 0.25** | 0.53** | √ | ||
13 | FIO-ESM | FIO(中国) | 0.20** | 0.38** | √ | 0.21** | 0.34* | \ | 0.20** | 0.39** | √ | ||
14 | GFDL-CM3 | NOAA GFDL(美国) | 0.08 | 0.23 | \ | 0.08 | 0.19 | \ | 0.08 | 0.27* | \ | ||
15 | GFDL-ESM2G | NOAA GFDL(美国) | 0.21** | 0.45** | √ | 0.21** | 0.36** | √ | 0.22** | 0.49** | √ | ||
16 | GFDL-ESM2M | NOAA GFDL(美国) | 0.19** | 0.59** | √ | 0.18** | 0.56** | √ | 0.21** | 0.59** | √ | ||
17 | GISS-E2-R | NOAA GISS(美国) | 0.12* | 0.28* | \ | 0.07 | 0.18 | \ | 0.17** | 0.34** | \ | ||
18 | GISS-E2-R-CC | NOAA GISS(美国) | 0.20** | 0.52** | √ | 0.16** | 0.39** | √ | 0.24** | 0.61** | √ | ||
19 | HadCM3 | MOHC(英国) | 0.12* | 0.32* | \ | 0.11 | 0.22 | \ | 0.13* | 0.38** | \ | ||
20 | HadGEM2-AO | NIMR/KMA(韩国/英国) | 0.22** | 0.51** | √ | 0.19** | 0.41** | √ | 0.26** | 0.57** | √ | ||
21 | INMCM4 | INM(俄罗斯) | 0.12** | 0.22 | \ | 0.04 | 0.03 | \ | 0.16** | 0.28* | \ | ||
22 | IPSL-CM5A-LR | IPSL(法国) | 0.23** | 0.45** | √ | 0.21** | 0.42** | √ | 0.14** | 0.28* | \ | ||
23 | IPSL-CM5A-MR | IPSL(法国) | 0.26** | 0.42** | √ | 0.18** | 0.34** | √ | 0.19** | 0.37** | \ | ||
24 | IPSL-CM5B-LR | IPSL(法国) | 0.11* | 0.26 | \ | 0.13** | 0.29* | \ | 0.06 | 0.12 | \ | ||
25 | MIROC4h | MIROC(日本) | 0.24** | 0.49** | √ | 0.23** | 0.38** | √ | 0.25** | 0.56** | √ | ||
26 | MIROC5 | MIROC(日本) | 0.09 | 0.32* | \ | 0.08 | 0.20 | \ | 0.11 | 0.40** | \ | ||
27 | MIROC-ESM | MIROC(日本) | 0.10* | 0.37** | \ | 0.10 | 0.28* | \ | 0.11* | 0.43** | \ | ||
28 | MIROC-ESM-CHEM | MIROC(日本) | 0.15* | 0.18 | \ | 0.13* | 0.04 | \ | 0.18** | 0.31* | \ | ||
29 | MPI-ESM-LR | MPI-M(德国) | 0.23** | 0.35** | √ | 0.22** | 0.30* | \ | 0.24** | 0.38** | √ | ||
30 | MPI-ESM-MR | MPI-M(德国) | 0.24** | 0.48** | √ | 0.22** | 0.37** | √ | 0.26** | 0.54** | √ | ||
31 | MRI-CGCM3 | MRI(日本) | 0.10 | 0.18 | \ | 0.09 | 0.10 | \ | 0.11* | 0.23 | \ | ||
32 | NorESM1-M | NCC(挪威) | 0.23** | 0.55** | √ | 0.24** | 0.45** | √ | 0.24** | 0.57** | √ | ||
33 | EE | 0.18** | 0.73** | 0.17** | 0.62** | 0.19** | 0.80** | ||||||
34 | PM-EE | 0.23** | 0.77** | 0.21** | 0.68** | 0.23** | 0.83** | ||||||
35 | PLS | 0.21** | 0.80** | 0.19** | 0.69** | 0.22** | 0.85** | ||||||
36 | PM-PLS | 0.23** | 0.81** | 0.22** | 0.69** | 0.25** | 0.86** | ||||||
CRU | 0.34** | 0.27** | 0.40** |
表3
CMIP5模式模拟及观测的1950—2005年开都-孔雀河流域气温突变年份"
序号 | 模式名称 | 年平均气温 | 年平均最高气温 | 年平均最低气温 |
---|---|---|---|---|
1 | ACCESS1-0 | 1997 | 1997 | 1997 |
2 | BCC-CSM1-1 | 1984 | 1982 | 1984 |
3 | BCC-CSM1-1-M | 1985 | 1975 | 1977 |
4 | BNU-ESM | 1984 | 1984 | 1983 |
5 | CanESM2 | 1996 | 1997 | 1995 |
6 | CCSM4 | 1995 | 1995 | 1997 |
7 | CESM1-BGC | 1980 | 1980 | 1980 |
8 | CESM1-CAM5 | 1994 | 1985 | 1993 |
9 | CMCC-CM | 1996 | 2000 | 1986 |
10 | CNRM-CM5 | 1997 | 1998 | 1996 |
11 | CSIRO-Mk3-6-0 | 1956,2003 | 1955,2002 | 1951,1956,2003 |
12 | FGOALS-g2 | 1993 | 1993 | 1990 |
13 | FIO-ESM | 1986 | 1986 | 1985 |
14 | GFDL-CM3 | 2000 | 1999 | 2001 |
15 | GFDL-ESM2G | 1993 | 1994 | 1996 |
16 | GFDL-ESM2M | 1995 | 1995 | 1994 |
17 | GISS-E2-R | 1996 | 1997,2001,2004 | 1993 |
18 | GISS-E2-R-CC | 1997 | 1997 | 1982 |
19 | HadCM3 | 1954,1958,2003 | 1952,1959,2004 | 2004 |
20 | HadGEM2-AO | 1995 | 1993 | 1996 |
21 | INMCM4 | 1984 | 1997 | 1980 |
22 | IPSL-CM5A-LR | 1992 | 1993 | 1993 |
23 | IPSL-CM5A-MR | 1982 | 1982 | 1979 |
24 | IPSL-CM5B-LR | 1983 | 1971 | 1993 |
25 | MIROC4h | 1993 | 1986 | 1993 |
26 | MIROC5 | 2004 | 1952,1954,2004 | 2004 |
27 | MIROC-ESM | 2003 | 1998 | 1999,2000,2004 |
28 | MIROC-ESM-CHEM | 1984 | 1991,1998 | 1987 |
29 | MPI-ESM-LR | 1978 | 1981 | 1975 |
30 | MPI-ESM-MR | 1987 | 1987 | 1985 |
31 | MRI-CGCM3 | 1975 | 1977 | 1975 |
32 | NorESM1-M | 1992 | 1992 | 1992 |
33 | EE | 1994 | 1995 | 1994 |
34 | PM-EE | 1986 | 1987 | 1988 |
35 | PLS | 1994 | 1995 | 1993 |
36 | PM-PLS | 1987 | 1990 | 1987 |
CRU | 1987 | 1987 | 1987 |
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