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BCC_CSM1.1模式对我国气温的模拟和预估

周鑫 李清泉 孙秀博 魏敏

周鑫, 李清泉, 孙秀博, 等. BCC_CSM1.1模式对我国气温的模拟和预估. 应用气象学报, 2014, 25(1): 95-106..
引用本文: 周鑫, 李清泉, 孙秀博, 等. BCC_CSM1.1模式对我国气温的模拟和预估. 应用气象学报, 2014, 25(1): 95-106.
Zhou Xin, Li Qingquan, Sun Xiubo, et al. Simulation and projection of temperature in China with BCC_CSM1.1 model. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 95-106.
Citation: Zhou Xin, Li Qingquan, Sun Xiubo, et al. Simulation and projection of temperature in China with BCC_CSM1.1 model. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 95-106.

BCC_CSM1.1模式对我国气温的模拟和预估

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106022

国家高技术研究发展计划 2010AA012404

国家自然科学基金项目 41175065

国家重点基础研究发展计划项目 2012CB955203

国家高技术研究发展计划 2010AA012403

详细信息
    通信作者:

    李清泉, email: liqq@cma.gov.cn

Simulation and Projection of Temperature in China with BCC_CSM1.1 Model

  • 摘要: 利用我国541个测站1960—2010年气温资料以及国家气候中心参加第5次耦合模式比较计划 (CMIP5) 的气候系统模式BCC_CSM1.1的历史试验和年代际试验结果,评估了该模式对我国近50年气温变化特征的模拟能力, 对模式的年代际试验结果进行了误差订正,并给出未来10~20年我国气温变化的预估。结果表明:历史试验和年代际试验均模拟出了与观测较为一致的增暖趋势,但均没有观测资料的增暖幅度大。其中,历史试验比年代际试验更接近于观测。年代际尺度上,模式对我国东部的模拟要好于西部;年际尺度上,模式的高预报技巧区在我国西北地区西南部和东部、西南地区北部。历史试验和年代际试验对我国气温空间场整体分布模拟较好,误差订正后的年代际试验结果对空间气温场的模拟有更好把握。相对于观测资料得到的1960—2010年0.27℃/10 a的增温速率,模式预估我国2011—2030年平均气温变化速率达到0.48℃/10 a, 上升趋势更加明显。
  • 图  1  我国10年平均气温 (a) 及其距平 (b) 时间序列

    Fig. 1  The 10-year mean of China temperature (a) and their anomalies (b)

    图  2  年代际试验订正前 (a)、订正后 (b) 及历史试验 (c) 的10年平均气温与相应观测气温的相关系数

    Fig. 2  Correlation coefficients between 10-year means of 9 experiments and corresponding observations (a) decadal experiment, (b) bias-revised decadal experiment, (c) historical experiment

    图  3  年代际试验的10年平均气温及气温距平与相应的观测气温及气温距平的均方根误差

    (a) 订正前的年代际试验气温结果, (b) 订正后的年代际试验气温结果, (c) 历史试验气温结果, (d) 订正前的年代际试验气温距平结果, (e) 订正后的年代际试验气温距平结果, (f) 历史试验气温距平结果

    Fig. 3  Root mean square error 10-year mean of temperature and its anomalies from 9-group experiments and corresponding observations

    (a) temperature from decadal experiment, (b) temperature from bias-revised decadal experiment, (c) temperature from historical experiment, (d) temperature anomalies from decadal experiment, (e) temperature anomalies from bias-revised decadal experiment, (f) temperature anomalies from historical experiment

    图  4  5组订正前、订正后的年代际试验结果与对应年份观测资料相关系数的空间分布

    (a)1961—1990年年代际试验结果,(b)1961—1990年年代际试验误差订正后的结果,(c)1966—1995年年代际试验结果,(d)1966—1995年年代际试验误差订正后的结果,(e)1971—2000年年代际试验结果,(f)1971—2000年年代际试验误差订正后的结果,(g)1976—2005年年代际试验结果,(h)1976—2005年年代际试验误差订正后的结果,(i)1981—2010年年代际试验结果,(j)1981—2010年年代际试验误差订正后的结果

    Fig. 4  Correlation coefficients between 5-group decadal experiments and corresponding observations

    (a)1961—1990 group decadal experiment, (b) bias-revised 1961—1990 group decadal experiment, (c)1966—1995 group decadal experiment, (d) bias-revised 1966—1995 group decadal experiment, (e)1971—2000 group decadal experiment, (f) bias-revised 1971—2000 group decadal experiment, (g)1976—2005 group decadal experiment, (h) bias-revised 1976—2005 group decadal experiment, (i)1981—2010 group decadal experiment, (j) bias-revised 1981—2010 group decadal experiment

    图  5  订正前、订正后的5组年代际试验和历史试验模拟气温与观测气温的空间相关系数随时间变化

    Fig. 5  The time series of correlation of 5-group decadal experiments and historical experiment to their corresponding

    图  6  1960—2010年观测和误差订正前、订正后模式预估的2001—2030年我国年平均气温时间序列

    Fig. 6  Annual mean temperature of 1960—2010 observations and 2001—2030 model forecast and model bias-revised forecast results

    表  1  年代际试验订正前、订正后与相应观测正相关及显著正相关站点数比较

    Table  1  Positive correlation and significantly correlation of stations number contrast between 5-group decadal experiments and their bias-revised results

    试验组别 正相关站点百分比/% 0.05显著性水平正相关站点百分比/%
    订正后 订正前 差值 订正后 订正前 差值
    1961—1990年 84.7 60.4 24.3 36.4 1.7 34.7
    1966—1995年 98.0 42.0 56.0 41.9 0.6 41.3
    1971—2000年 98.3 35.5 62.8 57.1 2.8 54.3
    1976—2005年 100.0 53.8 46.2 90.0 2.2 87.8
    1981—2010年 99.1 78.7 20.4 90.7 19.4 71.3
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    表  2  历史试验和误差订正前、订正后5组年代际试验与观测资料30年平均空间场的相关系数和均方根误差

    Table  2  The correlation and root mean square error of historical experiment and 5 decadal experiments (un-revised and bias-revised) with their corresponding observations for 30-year means

    试验组别 历史试验 订正前的年代际试验 订正后的年代际试验
    相关系数 均方根误差/℃ 相关系数 均方根误差/℃ 相关系数 均方根误差/℃
    1961—1990年 0.912 4.24 0.912 4.25 0.999 0.31
    1966—1995年 0.912 4.25 0.913 4.24 0.999 0.27
    1971—2000年 0.912 4.25 0.913 4.29 0.999 0.18
    1976—2005年 0.912 4.25 0.913 4.31 0.999 0.11
    1981—2010年 0.912 4.26 0.913 4.32 0.999 0.05
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-21
  • 修回日期:  2013-10-29
  • 刊出日期:  2014-01-31

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