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BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟

董敏 吴统文 王在志 辛晓歌 张芳

董敏, 吴统文, 王在志, 等. BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟. 应用气象学报, 2013, 24(1): 1-11..
引用本文: 董敏, 吴统文, 王在志, 等. BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟. 应用气象学报, 2013, 24(1): 1-11.
Dong Min, Wu Tongwen, Wang Zaizhi, et al. Simulation of the precipitation and its variation during the 20th century using the BCC climate model (BCC_CSM1.0). J Appl Meteor Sci, 2013, 24(1): 1-11.
Citation: Dong Min, Wu Tongwen, Wang Zaizhi, et al. Simulation of the precipitation and its variation during the 20th century using the BCC climate model (BCC_CSM1.0). J Appl Meteor Sci, 2013, 24(1): 1-11.

BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY200806006

国家科技支撑项目 2007BAC29B00

详细信息
    通信作者:

    吴统文, email: twwu@cma.gov.cn

Simulation of the Precipitation and Its Variation During the 20th Century Using the BCC Climate Model (BCC_CSM1.0)

  • 摘要: 应用国家气候中心气候系统模式 (BCC_CSM1.0),在给定温室气体、太阳常数、硫酸盐气溶胶、火山灰等外强迫数据的条件下,对19世纪末到20世纪气候进行模拟。对降水模拟结果的检验表明:BCC_CSM1.0模式能够模拟出全球降水的基本气候状态、季节变化、季节内振荡、年际变化等特征。模拟结果显示:与CMAP及CRU观测分析资料相比基本一致,全球陆地降水在过去一个多世纪中存在上升趋势。同时,模式也存在不足和需要改进之处:模拟降水的时空分布与观测不一致;我国东部地区的雨带季节转变较观测偏快;主要雨带位置较观测偏西、偏北;夏季青藏高原东北侧有虚假的降水中心;热带季节内振荡较实际偏弱;降水年际变率较观测略大,主要发生在降水较明显的热带。BCC_CSM1.0模式模拟的全球陆地降水以及欧亚、亚洲、中国大陆 (中国东部、江南、华北等地区) 平均降水与近105年由观测所得的CRU资料基本一致,但多数地区比观测略偏低。模拟的全球陆地、中国东部、江南、华北等地区的降水趋势也与CRU资料一致;模拟的全球陆地降水在过去105年中有明显的上升趋势,与CRU资料相比,上升趋势更强,但在欧亚、亚洲、中国范围内模拟的降水趋势与观测有一定的差异。
  • 图  1  1月和7月BCC_CSM1.0模式、CMAP气候平均 (1979—2005年) 降水强度及两者差值 (单位:mm·d-1)

    Fig. 1  The precipitations from BCC_CSM1.0 and CMAP (1979—2005) with their difference in January and July (unit: mm·d-1)

    图  2  1979—2005年平均各纬度带降水变化 (单位:mm·d-1)

    Fig. 2  Averaged precipitation from 1979 to 2005(unit: mm·d-1)

    图  3  1979—2005年5—8月中国区域降水分布 (单位:mm·d-1)

    Fig. 3  The precipitation over China for May—August during 1979—2005(unit: mm·d-1)

    图  4  1979—2005年热带地区 (10°S~10°N平均) 降水时空谱 (单位:10-3 mm·d-1)

    Fig. 4  The space-time spectrum of precipitation in the tropics (10°S~10°N)(unit: 10-3 mm·d-1)

    图  5  1979—2005年1月和7月BCC_CSM1.0模拟降水、CMAP降水的均方差及两者差值 (单位:mm·d-1)

    Fig. 5  The standard deviations of BCC_CSM1.0 simulated precipitation and CMAP data with their difference (unit: mm·d-1)

    图  6  降水强度的多年变化曲线

    Fig. 6  Annual precipitation curves

    表  1  BCC_CSM1.0模式模拟月降水量与CMAP资料比较

    Table  1  The comparison of BCC_CSM1.0 simulated precipitation to CMAP data for each month

    月份 全球 热带地区
    均方根误差
    /(mm·d-1)
    平均值
    /(mm·d-1)
    相对误差 均方根误差
    /(mm·d-1)
    平均值
    /(mm·d-1)
    相对误差
    1 1.71 2.62 0.65 2.28 3.37 0.68
    2 1.89 2.62 0.72 2.55 3.34 0.76
    3 1.85 2.61 0.71 2.48 3.29 0.75
    4 1.85 2.65 0.70 2.46 3.34 0.74
    5 1.89 2.69 0.70 2.53 3.37 0.75
    6 1.69 2.74 0.61 2.21 3.34 0.66
    7 1.74 2.78 0.63 2.31 3.40 0.68
    8 1.69 2.72 0.62 2.24 3.38 0.66
    9 1.55 2.66 0.58 2.06 3.28 0.63
    10 1.54 2.62 0.59 2.03 3.26 0.62
    11 1.52 2.65 0.57 2.01 3.33 0.60
    12 1.50 2.65 0.57 1.98 3.36 0.59
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    表  2  BCC_CSM1.0模拟降水与CMAP资料的均方差的均方根误差 (单位:mm·d-1)

    Table  2  The standard deviations of BCC_CSM1.0 simulated precipitation and CMAP data with their differences (unit: mm·d-1)

    月份 全球 30°S~30°N
    1 0.797 1.067
    2 0.908 1.228
    3 0.908 1.229
    4 0.888 1.190
    5 0.870 1.176
    6 0.852 1.143
    7 0.840 1.117
    8 0.742 0.988
    9 0.799 1.064
    10 0.811 1.084
    11 0.758 1.017
    12 0.765 1.016
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    表  3  降水的长期趋势

    Table  3  The long term trends of precipitation

    范围 数据 (年份) 平均降水强度
    /(mm·d-1)
    M-K法变化趋势
    /(mm/10 a)
    Zs 线性回归变化趋势
    /(mm/10 a)
    R
    全球陆地 BCC_CSM1.0(1870—2005) 1.83 0.80 3.57 0.69 0.276
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 1.83 1.18 3.58 1.12 0.340
    CRU (1901—2005) 2.22 1.10 1.40 1.01 0.199
    欧亚 BCC_CSM1.0(1870—2005) 1.54 0.80 3.12 0.73 0.233
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 1.55 0.79 1.95 0.77 0.189
    CRU (1901—2005) 1.69 -0.27 -0.40 0.09 0.020
    亚洲 BCC_CSM1.0(1870—2005) 1.75 1.31 3.08 1.30 0.272
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 1.76 1.57 2.40 1.46 0.232
    CRU (1901—2005) 2.01 0.12 0.12 0.21 0.031
    中国大陆 BCC_CSM1.0(1870—2005) 2.02 1.50 2.31 1.46 0.196
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 2.03 1.08 1.09 1.15 0.155
    CRU (1901—2005) 2.12 -0.32 -0.26 -0.08 -0.009
    中国东部 BCC_CSM1.0(1870—2005) 2.07 0.61 0.58 0.73 0.063
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 2.07 0.89 0.58 1.68 0.108
    CRU (1901—2005) 2.38 0.49 0.35 1.08 0.082
    中国江南 BCC_CSM1.0(1870—2005) 3.20 2.11 0.51 -0.02 -0.001
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 3.18 3.61 0.59 4.85 0.094
    CRU (1901—2005) 3.70 1.61 0.27 2.64 0.058
    中国华北 BCC_CSM1.0(1870—2005) 1.91 3.27 1.38 2.62 0.099
    BCC_CSM1.0(1901—2005) 1.93 0.38 0.09 0.36 0.011
    CRU (1901—2005) 1.53 2.81 0.97 2.29 0.094
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-17
  • 修回日期:  2012-10-19
  • 刊出日期:  2013-02-28

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