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IAP CORDEX试验在国际上发表一批成果
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2016-06-21 | 【 【关闭】

  动力降尺度(dynamical downscaling)是获取区域尺度气候变化信息的重要途径。为推动“ 国际耦合模式比较计划”(CMIP5)的 气候预估产品更好地服务于气候变化影响、适应和脆弱性评估以及政府决策,世界气候研究计划(WCRP)专门成立了“区域气候降尺度”特别工作组(TFRCD),发起了“国际区域气候降尺度试验”计划(CORDEX)。CORDEX 计划制定了模式评估和气候预估的框架,旨在基于 CMIP5和CMIP6 全球模式的多模式、多情景预估结果,利用区域气候模式,通过降尺度方法获得针对全球不同地区的高分辨率区域气候变化信息。

  如图1所示,CORDEX东亚区域(简称CORDEX-EA)既包括东亚大陆,也包括西北太平洋和热带东印度洋部分海域,但是,国际和国内此前针对CORDEX-EA区域的动力降尺度试验多是基于单独的区域气候模式RCM的,多未考虑局地的海气相互作用过程。最近,中科院大气所邹立维副研究员等将发展的区域海气耦合模式FROALS应用于CORDEX-EA计划,利用中科院大气所全球气候系统模式FGOALS-g2的历史气候模拟试验和RCP4.5/8.5情景下的气候预估结果,分别驱动区域海气耦合模式FROALS和对应的非耦合的区域气候模式,得到了东亚区域50km分辨率的气候变化信息。基于上述试验的研究表明:

  首先,区域海气耦合模式FROALS对亚洲夏季风平均态、年循环、季节内变率、年际变率和极端事件都有较强的模拟能力,其对大尺度季风环流的模拟性能接近CMIP5多模式集合平均结果,对区域尺度气候特征的模拟有明显“增值”(Zou and Zhou 2016a)(图2)。

  第二,在全球模式FGOALS-g2模拟结果的驱动下,非耦合区域气候模式模拟的中国东部地区低层南风偏弱、季风雨带偏南,区域海气耦合模式FROALS显著改进了这些模拟偏差,其模拟的长江流域夏季降水较之非耦合模式和全球模式更为接近观测。因此,针对CORDEX-EA的动力降尺度研究需要采用海气耦合模式(Zou et al. 2016)(图3)。

  第三,对未来气候变化的动力降尺度预估中,非耦合区域气候模式对近海海表面温度增温的响应过强,表现为中国南海北部的低层气旋性环流异常。而区域海气耦合模式FROALS预估的东亚夏季风环流变化与全球模式较为一致,伴随东亚夏季风的增强,长江以北降水将增加而江南华南一带降水将减少。这一结果回答了为何非耦合的RCM所预估的东亚季风及其降水变化常与全球模式不同的问题(Zou and Zhou 2016b)(图4)。

  综上所述,系列研究成果表明,针对东亚地区的动力降尺度模拟和预估应当考虑局地海气相互作用过程,区域海气耦合模式FROALS是东亚地区气候变化动力降尺度的有效工具。

  上述研究成果,将于2016年分三篇文章刊登在Climate Dynamics和Journal of Geophysical Research-Atmosphere杂志。全文参见:

  Zou, L., T. Zhou, 2016a: A regional ocean-atmosphere coupled model developed for CORDEX East Asia: assessment of Asian summer monsoon simulation. Clim. Dyn., doi:10.1007/s00382-016-3032-8.

  Zou, L., T. Zhou, and D. Peng, 2016: Dynamical downscaling of historical climate over CORDEX East Asia domain: A comparison of regional ocean-atmosphere coupled model to stand-alone RCM simulations. J. Geophys. Res. Atmos., 121, 1442-1458, doi: 10.1002/2015JD023912

  Zou, L., T. Zhou, 2016b: Future summer precipitation changes over CORDEX East Asia domain downscaled by a regional ocean-atmosphere coupled model: A comparison to the stand-alone RCM. J. Geophys. Res. Atmos., 121, 2691-2701, doi: 10.1002/2015JD024519

 

   

图1 CORDEX东亚区域及地形、区域海气耦合模式FROALS框架

    

  图2 观测(a, c)和FROALS模式模拟(b, d)的亚洲地区1989-2010年夏季平均降水(左列)和850hPa风场(右列)

图3 观测和模拟的1981-2005年东亚陆地夏季降水 (a)观测资料APHRO (b) 全球模式FGOALS模拟 (c)非耦合区域气候模式模拟 (d)区域海气耦合模式模拟

 

 

图4 全球模式FGOALS-g2 (a, d)、非耦合区域模式RegCM3(b, e)、区域海气耦合模式FROALS(c, f)预估的RCP8.5情景下2051-2070年夏季东亚陆地总降水(PRCPTOT,第一行)和极端降水(R5d,第二行)变化

 
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