IPCCAR4气候模式对东亚夏季大气环流模拟的评估及其重建、预估

摘要

本文首先以欧洲中期天气预报中心的40a再分析资料(ERA40)为观测基础,评估了参与政府间气候变化专门委员会第四次评估报告的21个全球海气耦合模式对东亚地区夏季大气环流的模拟能力。在此基础上,选取模拟较好的14个模式进行超级集合,检验超级集合对海平面气压(SLP)、850hpa风场、500hPa高度场3种要素和印度热低压、西太平洋副热带高压(副高)东亚两大环流系统及东亚夏季风指数的重建能力。最后基于超级集合方法,探讨了A1B情景下东亚季风的未来变化趋势,主要结论如下:
　　 (1)模式对SLP、850hpa风场及500hPa高度场的气候态模拟较好,与ERA40的相关系数都在0.64以上；整体来说,500hPa.高度场模拟效果最好,模拟不存在偏差一致性的区域,除GISS EH外,其余20个模式的相关系数都在0.96以上；SLP场模拟相对较差；多数模式模拟结果能较好的反映850hPa纬向、经向风场的基本特征；模式对印度热低压、西太平洋副热带高压气候态的模拟整体偏弱,对副高的模拟偏弱更加明显。
　　 (2)模式对东亚地区不同要素的年际变化模拟能力整体偏弱；500hPa高度场年际变化的模拟优于SLP及850hPa风场；对印度热低压槽的模拟优于印度热低压；副高强度、面积的模拟优于印度热低压系统,多数模式能正确模拟出副高70年代后期增强的趋势,但模式在反映海陆气压差、经向风、环流异常三种夏季风指数的年际变化上存在明显不足,模式对环流异常指数的模拟优于海陆气压差、经向风指数。
　　 (3)选择模拟较好的14个模式进行超级集合,集合结果较单个模式和集合平均有大幅度改善。利用14个气候模式重建1960—1999年东亚两大主要环流系统和三种夏季风指数及强、弱季风年的气压场、风场、500hPa高度场,结果表明,超级集合在时间、空间上能够较好的重建各要素场的空间形态及过去东亚环流系统的变化趋势。
　　 (4)基于超级集合结果对2010-2099年海陆气压差和经向风夏季风指数进行预估,结果表明,就平均态来讲,东亚夏季风将继续减弱至2025年左右,其后开始增强。强、弱季风时段的海平面气压、850hpa风场的空间形态与夏季风指数也具有很好的一致性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景、目的和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 气候模式的评估

1.2.2 未来气候变化的情景预估

1.3 本文研究的内容

第二章 资料和方法

2.1 资料

2.1.1 观测资料

2.1.2 模式资料

2.2 方法

2.2.1 泰勒图方法

2.2.2 环流系统指数

2.2.3 超级集合方法

第三章 IPCC AR4气候模式对东亚夏季大气环流模拟的评估

3.1 模式对东亚夏季大气环流气候态模拟的评估

3.1.1 海平面气压

3.1.2 850 hPa风场

3.1.3 500hPa高度场

3.2 模式对东亚夏季主要环流系统气候态模拟的评估

3.3 模式对东亚夏季大气环流年际变化模拟的评估

3.3.1 海平面气压

3.3.2 850hPa风场

3.3.3 500hPa高度场

3.4 模式对东亚夏季主要环流系统年际变化模拟的评估

3.4.1 印度热低压

3.4.2 西太平洋副热带高压

3.4.3 东亚夏季风指数

3.5 本章小结

第四章 基于超级集合对东亚夏季大气环流的重建

4.1 超级集合对东亚大气环流的重建

4.1.1 海平面气压

4.1.2 850hpa风场

4.1.3 500hpa高度场

4.2 超级集合对东亚主要环流系统的重建

4.2.1 印度热低压

4.2.2 西太平洋副热带高压

4.2.3 夏季风指数

4.3 本章小结

第五章 基于超级集合的IPCC AR4气候模式对东亚季风未来变化的预估

5.1 海陆气压差夏季风指数未来变化

5.2 经向风夏季风指数未来变化

5.3 本章小结

第六章 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

致谢