区域气候模式RegCM3在海河流域的初步应用

作者:吴迪;裴源生 刊名:人民长江 上传者:周欢

【摘要】使用区域气候模式RegCM3,对海河流域1998年夏季(6~8月)的温度和降水场进行模拟,利用NCEP的温度、CMAP的降水再分析资料及国家气候中心发布的气象站实测数据进行验证分析,结果表明:RegCM3能够较好地再现海河流域温度和降水分布的主要特征,但在量值上还存在一定程度的偏差,对温度的模拟效果好于降水。温度场模拟结果能较好地反映研究区温度的空间分布和随时间的变化趋势,在数值上存在1~3℃的"冷偏差";降水场模拟结果能较好地再现研究区的降水特征、主要降水中心的分布。总体上看,8月降水总量的模拟效果好于7月,但在山丘区等下垫面情况复杂地区模拟偏差较大。

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研究表明,近百年来全球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的问题之一。气候变化必然引起水分循环的变化,引起水资源在时空上的重新分布和水资源总量的改变,进而影响生态环境与社会经济的发展[1]。因此,深入研究全球气候变化的区域响应,评估气候变化对流域水文、生态及水资源管理的影响,是当前气候和水文领域研究的重要课题。海河流域是对气候变化十分敏感,人类活动又非常活跃的地区。近50a来,特别是1980年以来,海河流域径流量明显减少,这种变化受到了气候与人类活动两个因素的影响[2,3]。RegCM3作为区域气候研究的一个重要工具,可以对过去极端气候事件、当前气候发展演变及未来气候变化进行模拟和预测,具有很大的优势和广泛的应用前景。如果能很好地模拟出流域的温度、降水等气象要素的变化规律,将会为流域水资源的开发利用和水资源合理配置提供重要依据。本文选择对1998年夏季(6~8月)的温度和降水场进行模拟,来检验RegCM3对海河流域气候的模拟效果,为该区域气候研究提供数值模拟工具。1RegCM3的可应用性在全球气候变化研究中,大气环流模式(GCMs-GeneralCirculationModels)分辨率较低,不能很好地反映区域必要的异质性特征;而区域气候模式(RCMs-RegionalClimateModels)具有较高的时空分辨率,能够描述区域内中小尺度地形、地表特征和其他因子对区域气候变化的强迫和影响,已成为进行区域气候研究的重要工具。区域气候模式(RCMs-RegionalClimateModels)是针对全球气候变化研究中大气环流模式(GCMs-GeneralCirculationModels)分辨率不足(不能很好地反映必要的异质性特征)发展起来功力降尺度方法,因其具有较高的时空分辨率,能够描述区域内中小尺度地形、地表特征和其他因子对区域气候变化的影响,已成为进行区域气候研究的重要工具。在国外,美国开展区域气候模式和模拟的研究工作较早,且较活跃。大部分的区域气候模式是建立在美国宾州大学(PSU)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合创建的MM4和MM5的基础上,其中应用最广的是美国NCAR的RegCM系列(见表1),已被广泛应用于美国、欧洲、非洲、中亚及东亚西太平洋等地区的模拟研究,不但做过月际与季际个例模拟,还做过计算若干年的气候模拟检验、古气候模拟以及人类活动影响模拟[4]。表1RegCM3发展历程RegCM系列年份研发部门RegCM11989~1990美国国家大气研究中心RegCM21993美国国家大气研究中心RegCM2.51998~2002意大利国际理论物理中心RegCM32003~意大利国际理论物理中心国内对于新一代区域气候模式RegCM3在我国的适用性等方面也开展了积极的研究工作,如对东亚季风区的气候平均态、极端气候事件、气候复杂的青藏高原地区气候等的模拟以及对模式的改进,这些研究肯定了该模式在我国的适用性,但同时也指出还存在需要改进的不足之处。鲍艳等利用RegCM3对2001年夏季我国西北地区极端干旱事件进行了模拟,结果表明:该模式能很好地再现西北地区主要的环流特征、温度及降水的变化情况[5]。张冬峰等使用RegCM3对东亚地区进行了15a(1987~2001年)时间长度的数值积分分析,结果表明:该模式对东亚平均环流的特征和中国地区降水、地面气温的年、季地理分布和季节变化特征均具有一定的模拟能力,对气温和降水年际变率的模拟也较好;他们还采用并行版RegCM3嵌套ERA40再分析

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