【摘 要】
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随着气候变化的不断加剧,近几十年、尤其是近10年来,从北极到青藏高原,从内陆河流域到西伯利亚,气候变化的水文影响已经不断显现,对区域和流域的水资源管理带来了巨大挑战,未来如何变化受到广泛关注。全球气候模式(GCMs)为预估未来气候变化提供了有效信息,但由于其空间分辨率太粗,难以直接应用到区域或流域气候变化影响的评估中,必须进行降尺度,其中统计降尺度应用最为广泛。已有大量研究利用自动统计降尺度方法(
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随着气候变化的不断加剧,近几十年、尤其是近10年来,从北极到青藏高原,从内陆河流域到西伯利亚,气候变化的水文影响已经不断显现,对区域和流域的水资源管理带来了巨大挑战,未来如何变化受到广泛关注。全球气候模式(GCMs)为预估未来气候变化提供了有效信息,但由于其空间分辨率太粗,难以直接应用到区域或流域气候变化影响的评估中,必须进行降尺度,其中统计降尺度应用最为广泛。已有大量研究利用自动统计降尺度方法(ASD)和差值校正统计降尺度方法(Delta)对GCMs进行降尺度,进而驱动水文模型评估未来气候变化对水文过程和水资源的影响。然而,对于不同统计降尺度方法对未来气候变化预估影响的定量研究还非常有限,并且鲜有研究探讨如何减少不同降尺度方法对预估未来气候变化趋势的差异。本研究选择了对气候变化敏感的祁连山和河西走廊地区,对比分析了ASD和Delta两种统计降尺度方法对该区未来气候变化预估的影响。首先依据祁连山及河西走廊区域的19个气象观测站点的多年平均降水量将祁连山及河西走廊地区分为半干旱区、中间过渡区和干旱区,利用ASD模型和Delta方法将bcc-csm-1-1m、Nor ESM1-M、IPSL-CM5A-MR、MRI-CGCM3四个全球气候模式输出数据降尺度到祁连山及河西走廊区域。随后,对于两种方法在半干旱区、中间过渡区和干旱区以及整个祁连山及河西走廊地区的适用性分别在日、月和年尺度上进行了评估,分析了两种方法降尺度结果间的差异,探讨了对两种方法采用权重加权对预估未来气候变化产生的影响。最后,加权两种统计降尺度方法分析了降尺度后祁连山及河西走廊地区2021-2100年的气候变化趋势。主要结论如下:(1)对祁连山和河西走廊地区构建ASD模型表明,地表向上潜热通量(hfls)和地表向上显热通量(hfss)是影响祁连山和河西走廊地区降水和气温的两个重要预测因子,这两个因子在其它地区的ASD模型构建中很少出现。(2)经ASD模型及Delta方法降尺度后预估的祁连山及河西走廊地区未来(2021-2100年)多年平均降水量存在7-40 mm的偏差,且偏差在区域内由东南至西北随着降水量的减少而减少,这表明不同降尺度方法对降水预估的影响较大。2021-2100年祁连山及河西走廊地区的降水整体保持平稳波动状态,这与先前的研究中预估的降水量显著增加的结果明显不同,这说明对于未来降水的乐观估计需保持谨慎。(3)ASD模型和Delta方法降尺度后的气温均能与祁连山及河西走廊地区地面台站观测的气温特征吻合。在RCP4.5情景下,两种方法加权的结果所预估的祁连山及河西走廊地区未来(2021-2100年)气温将以0.2℃/10年的速率增加,至2100年该地区平均增温不超过2℃,该结果与前人的研究一致,这表明温度受不同降尺度方法的影响较小。(4)本研究表明不同的降尺度方法及不同气候区是预估未来气候变化情景不确定性的重要来源。三个区域两种方法所占权重大小表明在降水较多的地区,ASD模型的降尺度结果比Delta方法具有更大的不确定性。对于温度而言,ASD降尺度方法在祁连山及河西走廊地区对温度的降尺度效果优于Delta方法。
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