CMIP6不同分辨率全球气候模式对中国降水模拟能力评估
胡一阳, 徐影, 李金建, 韩振宇
气候变化研究进展
2021, 17 ( 6):
730-743.
DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2021.005
基于参与CMIP6高分辨率模式比较计划（HighResMIP）9个模式组的18个全球气候模式模拟数据,通过与CN05.1观测资料的对比,评估了不同分辨率气候模式对中国区域1961—2014年降水特征的模拟能力。结果表明：低、高分辨率模式均能模拟出中国区域多年平均降水的总体空间分布特征,以及降水冬弱夏强的季节变化特征,但对降水的模拟都存在系统性偏多的误差;与低分辨率模式结果相比,高分辨率模式对降水空间分布的模拟有明显改善,在青藏高原、华北、华南地区降水模拟的系统性偏差明显减小;与低分辨率模式结果相比,高分辨率模式对年循环变化的模拟效果也更好,多年平均1月及9—12月逐月降水以及年降水的模拟误差均有所减小。对于年际、年代际的前两个主导空间模态,低、高分辨率模式大多无法模拟年代际的第一模态,但对于年际前两个模态以及年代际第二模态,分辨率提高可使半数左右模式组的模拟能力有所改善。
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图8
同图7,但为年代际变化EOF2
正文中引用本图/表的段落
下面对年代际变化的两个主导空间模态进行评估（图7和图8)。观测中,年代际EOF1从南到北表现为“-+-+”的空间形态,即长江流域以南降水偏少时,江淮和华中部分地区偏多,黄淮地区偏少,华北和东北地区偏多（图7a)。对于MME,低、高两种分辨率模式模拟的异常中心距平值均低于观测,且模拟的EOF1空间分布与观测基本相反,空间相关系数分别是-0.29和-0.26（图7b0、图7c0和表3)。从各个模式来看,大多数模式均不能模拟出观测中EOF1的空间分布特征。经过统计,低、高分辨率模式中均只有1个模式有显著正相关,分别是HadGEM3-GC31的低分辨率模式和MPI-ESM1的高分辨率模式。在分辨率提高后,MPI-ESM1的空间相关系数从-0.01提升到0.48（表3),改善最明显;而HadGEM3-GC31的空间相关系数反而从0.40下降到0.06（表3),而该模式组高分辨率几乎接近25 km水平（平均分辨率在16~36 km之间)。以上分析说明年代际EOF1空间模态的模拟难度较大,高分辨率并不是提高EOF1模拟技巧的决定因素。
观测中,年代际EOF2表现为“+-+-”的空间形态,即华南沿海降水偏多时,长江中下游地区偏少,黄淮到华北南部偏多,华北北部到东北地区降水偏少（图8a)。对于MME,低、高分辨率模式模拟的异常中心距平值也明显偏小,但是均模拟出从南到北“+-+-”的空间模态,其中北方两个正负显著异常中心的模拟效果相对较差;MME与观测的空间相关系数分别为0.34和0.41（图8b0、图8c0和表3)。从各个模式来看,低分辨率模式ECMWF-IFS-LR和高分辨率模式CMCC-CM2-HR4、MPI-ESM1-2-XR对EOF2空间模态的模拟效果最好,但也是对北方两个正、负显著异常中心的模拟效果相对较差。统计来看,与观测有显著正相关的,低分辨率模式有3个,高分辨模式有5个,对于这5个模式,分辨率提高后其与观测的相关系数有一定程度的提高或者仅有微弱的下降。随着分辨率提高,CMCC-CM2、EC-Earth3P、FGOALS-f3、MPI-ESM1的空间相关系数均有一定程度提高,HadGEM3-GC31有微弱下降,而ECMWF-IFS的空间相关系数由0.56下降到-0.10。总体来说,分辨率提高后,MME和5个模式组对年代际EOF2空间模态的模拟效果有一定提高或基本维持,1个模式组的模拟效果降低,其余3个模式组高、低分辨率模式的效果都较差。
本文的其它图/表
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