PDF《CMIP5 气候模式对中国东部夏季降水年代际 变化的模拟性能...》

20 世纪

70 年代中后期中国东部夏季降水年代际变化 这一现象的模拟情况;

并通过分类集合方法研究不 同类的模式集合对中国东部夏季降水年代际变化 模拟的差异,以及这种差异产生的可能原因,从而 对模式需要改进和完善的方面有深入的认识,为东 亚气候的年代际变化预估提供依据.

2 资料和计算方法 本文使用的观测资料包括:大气环流资料为 ECMWF(European Centre for Medium-range Weather Forecast) 提供的 1958~1999 年月平均再分析资料, 资料的水平分辨率为 2.5°(纬度)*2.5°(经度) (Uppala et al., 2005) ;

海温资料为 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)重建的长 时间序列海温资料(http://www.esrl.noaa.gov/psd/

6 期No. 6? 陈红:CMIP5 气候模式对中国东部夏季降水年代际变化的模拟性能评估 CHEN Hong. Validation of the CMIP5 Climate Models in Simulating Decadal Variations of Summer Rainfall … ? ? ?

775 data/gridded/data.noaa.ersst.html [2012-08-12]) , 分辨 率为 2°(纬度)*2°(经度) .本文还利用 CRU (Climate Research Unit at the University of East Anglia)提供的月平均陆地降水和气温资料,分辨 率为 0.5° (纬度) *0.5° (经度) (New et al., 2002) . 本文采用的模式资料来自耦合模式比较计划 CMIP5 的38 个耦合模式对

20 世纪历史气候模拟试 验的模拟结果,选取的气象要素包括降水、大气环 流场及海温场.历史模拟试验中在 1850~2005 年 随时间变化的外强迫场包括太阳活动、温室气体、 气溶胶、 火山活动和臭氧, 强迫数据均采用 CMIP5 建议的统一资料.为了研究方便,所有模式环流场 资料均被插值到与ECMWF资料相同的格点上[2.5° (纬度)*2.5°(经度)].观测和模拟的降水资料 则同时插值到 1°(纬度)*1°(经度)格点上. 本文中对模式资料的分析方法采用分类模式 集合评估,研究不同类的模式集合对东亚夏季风年 代际变化模拟的差异.基本的思路是:以中国东部 地区(105°E 以东) 夏季(6~8 月)平均降水作 为分类的基本变量,进行模式对降水年代际变化场 的模拟性能的检验,从中挑选模拟较好和模拟较差 的两类模式,分别进行分类集合,评估产生这种差 异的原因. 首先,我们分析了本文中

38 个耦合模式对中 国当代夏季降水气候态的模拟性能,发现多数模式 对中国地区东部夏季降水量的空间分布特征有一 定的模拟能力,能基本再现降水由南向北减少的分 布形态(图略) ,与观测的空间相关为 0.38~0.88 (501 个格点) , 因此可将这些模式用于下面年代际 变化的研究. 根据前人的研究结果,以1978 年为

1970 年代 后期这次年代际变化的分界点,并以 1979~1999 年和 1958~1978 年气候平均值的差值表示年代际 变化.表1给出了 CMIP5

38 个耦合模式模拟的中 国东部地区夏季降水年代际变化与观测间的相关 和同号率.从表中可以看到,从年代际变化的模拟 来看,许多模式的模拟性能是较差的,有一半以上 模式模拟结果与实况的相关为负值.相关超过 0.1 的只有

8 个模式(1~8 号) ,但其中

7、8 号模式 模拟结果与实况的同号率小于 50%,也基本不能再 现降水年代际变化的主要特征(图略) .在此我们 以模式对降水年代际变化的模拟性能为标准进行 分类,第1类为能基本再现降水年代际变化主要特 征的模式,即模拟相关超过 0.1,同号率大于 55% 的模式,第2类为模拟较差的模式,模拟相关小 于D0.10,同号率小于 45%,这些模式模拟的降水 变化分布和实况基本是相反的. 根据这一标准, 第1类模式有