多种全球气候模式模拟中国雪深的主要误差归因
编号:2088
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更新:2023-04-11 09:27:31 浏览:524次
口头报告
摘要
积雪是内陆高山地区农业灌溉的重要水源。气候变暖影响下的积雪变化可能给相关区域农业水资源安全带来风险。全球气候模式是预测和评估未来积雪变化的有效手段。近年来,多项研究表明,第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中多个气候模式模拟的积雪深度在极地和北半球中高纬区存在较大误差,与观测相比,模拟的雪深存在明显峰值滞后现象。目前,对于造成这种较大雪深模拟误差的原因尚不清楚,且现有研究在评价CMIP6模型模拟雪深变化趋势及高山积雪方面仍可改进。为此,本研究综合使用长时间序列站点观测、再分析资料(MERRA2)和遥感雪深产品(Che)等多源数据,系统评价了31种CMIP6模式对中国雪深的模拟性能,并通过构建不同时期误差影响的误差回归模型,探究了雪深模拟的主要误差来源。此外,针对传统评价指标不足,本研究提出了可更有效评估模型模拟显著积雪变化趋势能力的新指标(命名为“热点分数”,Hotspot score)。
研究结果表明,所有CMIP6模型的雪深均方根误差(RMSE)和时间相关性(Rt)均显著低于MERRA2再分析资料和Che遥感数据集,而且与最优CMIP6模型相比,多种CMIP6模型的集合平均未能降低RMSE。热点分数可有效区分不同模型和数据集在模拟显著雪深变化趋势方面的性能差异,所有CMIP6模型的热点分数均显著低于MERRA2再分析资料。此外,CMIP6模型在青藏高原的雪深误差明显高于中国其他地区,而这一现象在MERRA2和Che数据集的区域对比结果中并不存在。
降水和气温误差是导致CMIP6模型在中国雪深误差较大的主要因素,且前期累积误差具有重要影响:同时考虑了当前月和前期累积降水与气温误差的雪深误差回归模型的调整后R2显著高于只考虑当前月降水和气温误差的回归模型,且前者对CMIP6中国雪深误差的网格平均解释度超过了65%。据此,CMIP6模型在青藏高原地区雪深误差异常偏大的主要原因是模型在青藏高原的湿偏差(模拟降水过多)和冷偏差(模拟气温偏低)问题较其他地区更为严重。此外,我们还发现前期累积的降水和气温误差可能是导致CMIP6模型在新疆和东北模拟雪深峰值较观测延后的主要原因:即前期较大的湿偏差、冷偏差及其交互作用可能会导致雪深高估、逐月累积、最终使模拟的雪深峰值延后(Zhang, Zhang* et al., 2022)。
关键词
积雪,青藏高原,气候模式,雪深,冰冻圈水文
稿件作者
张宏波
中国农业大学
张凡
中国科学院青藏高原研究所
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