考虑GCM多时间尺度误差订正的动力降尺度方法及其在区域气候变化预估中的应用
批准号:
42075170
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
徐忠峰
依托单位:
学科分类:
地球系统模式发展
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐忠峰
中文摘要
本项目旨在发展一种新的动力降尺度方法,以显著提高区域气候变化的预估水平。众所周知,传统的动力降尺度方法采用全球模式(GCM)的输出直接驱动区域模式(RCM),两个模式的系统误差叠加往往给动力降尺度带来更大的不确定性。提高动力降尺度模拟的可信度,已成为气候变化影响评估和对策制定所面的关键科学问题。本项目拟发展一个新的动力降尺度方法,在综合以往GCM误差订正方法优势的基础上,进一步引入多GCM集合的非线性趋势,以减小单一GCM预估结果不确定性大的问题。同时,避免以往订正方法会不合理地改变未来趋势的问题。利用上述经过误差订正的GCM结果驱动RCM,在RCM内部考虑温室气体、气溶胶和土地利用等外强迫的时间变化。系统评估新动力降尺度方法与其它动力降尺度方法的差异,在此基础上预估未来东亚区域气候变化并研究其机理。项目的实施有望获得可信度更高的未来气候变化预估结果,为应对气候变化提供有力的科学支撑。
英文摘要
This project aims to develop a new dynamical downscaling method to significantly improve the quality of regional climate projection. It is known that the traditional dynamical downscaling method using GCM output as the initial and lateral boundary conditions directly. The dynamical downscaling simulation inherits the biases from both GCM and RCM, which likely cause greater uncertainty in the projection of future climate. It has become a key issue that affects the impact assessment and adaptation of climate change on how to improve the credibility of dynamical downscaling simulations. Based on our review of the dynamical downscaling methods developed over past decades, we propose a new dynamical downscaling method that incorporates the advantages of previous dynamical downscaling methods and further takes the nonlinear trend of the multi-GCM ensemble mean into account. In doing so, we expect that the new method can reduce the uncertainty of future climate projection and avoid the unrealistic correction of the long-term trend caused by a previous bias-correction method. Afterward, the bias-corrected GCM data is applied to RCM simulation. Meanwhile, in the inner domain of RCM, the temporal variations in anthropogenic forcing, e.g., greenhouse gas, aerosol, and land use and land cover changes, are considered. The performance of the new dynamical downscaling method will be evaluated and compared with other dynamical downscaling methods over the historical period. Finally, the new dynamical downscaling method will be applied to the future projection of the East Asian climate. We expect the outcome of the project can provide more accurate future climate projections and support climate adaptation and policy-makers.
基于区域气候模式的动力降尺度方法,是获取未来高分辨率区域气候信息的重要手段,被广泛应用于气象、水文、大气环境等研究领域。然而,在传统的动力降尺度模拟中,全球模式(GCM)的误差传递到区域模式(RCM)中,从而增加了动力降尺度模拟结果的不确定性,这是动力降尺度研究所面临的重要挑战之一。.本项目首先系统评估了37个CMIP6模式对风、温、湿等变量的综合模拟能力,基于评估结果遴选模拟能力最好的模式(MPI-ESM1-2-HR),在该模式基础上进一步进行模式系统误差订正,以获得高质量的大尺度驱动场。与此同时,发展了一种新的动力降尺度方法,该方法不仅同时考虑了GCM气候平均态和年际变率的误差订正,还充分利用了18个CMIP6模式集合平均的非线性趋势,以减小单一GCM预估结果不确定性大的问题。基于上述误差订正方法及ERA5再分析数据和未来不同共享社会经济路径的CMIP6模拟结果,生成了9套适用于区域气候-环境动力降尺度预估的大尺度驱动场数据集,并实现了数据集的开放贡献。基于原始的CMIP6模式数据、经过误差订正的CMIP6和ERA5数据分别驱动区域模式,开展了东亚-西北太平洋地区连续35年的动力降尺度模拟。系统评估了GCM误差订正对动力降尺度模拟的改进效果。结果表明:引入GCM多时间尺度误差订正后,RCM对区域气候平均态、年际变率、季节内变率、日际变率和极端天气气候事件的模拟都有显著的改进作用,为区域气候-环境变化预估提供了更有效的动力降尺度方法。基于SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景的CMIP6误差订正数据,驱动RCM开展了东亚-西北太平洋地区25km分辨的动力降尺度模拟。预估结果表明:未来夏季和冬季20年、50年和100年一遇极端降水事件的发生风险增加至历史时期风险的3.1–16.7倍,且随着极端降水事件重现期的增加,未来风险增幅明显加大。.项目研究成果为区域气候动力降尺度预估提供了高质量的数据和预估方法,有助于提高未来区域气候变化预估的可信度,为区域气候变化影响与适应研究提供了重要支撑。
温室气体和土地覆盖变化对季风亚洲区域气候影响的动力降尺度研究
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批准号:41675080
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2016
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负责人:徐忠峰
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依托单位:
青藏高原陆-气耦合过程及其对中小尺度对流系统影响的高分辨率数值模拟研究
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批准号:91637103
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2016
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负责人:徐忠峰
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依托单位:
地表覆盖状况对亚洲气候变化影响的海-陆-气耦合模拟研究
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批准号:40905042
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2009
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负责人:徐忠峰
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依托单位:
国内基金
海外基金