分析华北地区未来气候变化的高分辨率数值模拟

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  [摘要]随着地球的自然环境不断地恶化,气候温度出现异常变化的大环境背景下,我国华北地区的气候变化将面临着更加严峻的自然挑战。通过实践研究,分析具有东亚季风区环境特点的华北地区气候现象,运用高分辨率的数值模拟区域气候模式,更加有利模拟、还原其自然气候现象变化的能力,为分析华北地区未来气候变化提供更加可靠有利的数据。
  [关键词]华北地区气候 高分辨率数值模拟 分析研究
  [中图分类号] P46 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-8-372-1
  由于我国华北地区处于亚季风区环境,常年的自然气象灾害不断,再加上全球气温的不断攀升,促使华北地区气温不断地提高,干旱少雨的天气现象更为突出。如何运用高分辨率数值模拟对华北地区未来的气候变化进行数据分析研究,具有更加深刻的借鉴意义。
  1试验设计与分析
  目前已经比较成熟的国际气象区域环境的分析理论可以为试验设计提供指导基础,该实践理论已经在我国多领域气候环境研究方面获得成功的运用。下面将从试验设计环境到具体的分析方法进行逐一阐述。
  (1)试验模型设计。在区域模型设计试验中采用的模拟分布图的范围如下:首先选用分辨率在20KM;其次数据显示时间段为1961年-1990年的RF值和2071年-2100年的RF值(其中该年份的显示区域是基于A2较高的温室排放情景下的数据分析,预测未来较高温室排放情景)。华北地区地势、地形分布呈现出的效果为模式垂直方向共18层,顶层最高的高度是100HPA,物理变化模式中采用NCAR CCM3方案,行星的边界层面、海面表层通常量的参数化方案及积云对流的参数化方案将分别采用HOLTSLAG、ZENG及ARAKAWA、SCHUBER闭合假设条件下的GRELL的方案,而陆面过程则采用BATS的方案(如图1所示)。
  (2)分析方法。在高温评价方面,通常采用最高气温不低于35摄氏度的日数以及充分考虑人体湿度、炎热感的在35摄氏度以上日数的两个指标范围进行测算分析的方法论。
  2模式对气候模拟能力的检验
  通过表述,基本试验设计分析模型已经形成,接下来将对该模式对气候的模拟能力进行基本的检验。
  (1)平均气温。对以全球化、区域化模拟的华北地区的气温与观测的分布情况相关系数、误差标准差等进行定量性检测,通过检测对全球化及区域化的模拟误差进行分析比对,区域模拟较全球模拟的气温高低描述更好,误差均有一定的改善。
  (2)降水情况。对以全球化、区域化为模拟的华北地区降水与实际观测的分布情况相关系数、误差标准差等进行比对测量,以4-9月为标例,区域化模式除2个月低于全球模式外,其他的月份都高于全球模式,而区域模拟降水的主要误差主要是西北的山区偏大,南部平原偏小;高山地区也高于观测点,未来通过收集更多的观测资料来进行气候变化的高分辨率数值模拟。
  (3)日最高气温。对以全球化、区域化为模拟的华北地区日最高气温与实际观测的分布情况相关系数、误差标准差进行比对测量,区域化模拟采取日最高气温的形式比较好。从模拟值与实际观测分布对比来看,气温低值部分分布相似,而峰值处的气温分布也比较相近。
  (4)生长季长度。对以全球化、区域化为模拟的华北地区生长季长度与实际观测的分布情况相关系数、误差标准差进行比对测量,通过不同的测试手段测量得出未来华北地区的GSL将持续提升速度,霜冻日数将减少20D,GSL将增长14-40D的区间。
  3对未来的变化进行分析
  通过高分辨率数值模拟对未来变化进行分析,从地面升温、高温及干旱事件等方面分析,分别总结出:未来升温的情况是南低北高;未来华北地区的日照高温天气将增加,而且平均温度都在30摄氏度以上,相对清凉的天气将减少;未来的干旱面积将大幅度漫延,湿润地区将转化为半湿润半干旱地区,干旱及极端天气将频发。
  4结束语
  近些年华北地区更有极端的高热的天气现象发生,引起了業内专家人士的高度重视,甚至有些地区的旱化程度更加严重,通过高分辨率数值模拟分析华北地区未来气候变化走势,对未来华北地区乃至全国地区的气候变化规律提出了重要的预警性预测资料。
  参考文献
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