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以50年重现期变化衡量的中国未来极端冷暖和降水及干旱事件变化
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2017-12-29 | 【 【关闭】

  重现期(return period)在中文中经常被称为x年一遇,如2050100年、至千年一遇等。重现期是概率学方面的概念,根据现有数据通过函数拟和来得到所需要的值,如千年一遇并不一定需要1000年或者更长时间序列的数据,当然数据的序列长度越长,得到的拟和结果会更好。同时需要注意,如百年一遇并不是指是一个事件发生每过100年会发生一次,而是指每年这个事件发生的概率是百分之一,在100年中这个事件并不一定发生,也可能会发生多次,通过计算可以知道,百年一遇事件在100年中发生一次的概率是63% 

  可以从两个方面度量此类x年一遇事件的变化,如现在超过每天100mm的暴雨(强降水)事件是50年一遇的,那么未来50年一遇的暴雨强度是多少(重现期数值);现在每天100mm的降水,未来多少年一遇(重现期长度)。 

  中国科学院大气物理研究所、国家气候中心和意大利国际理论物理研究中心等机构的研究人员合作,基于新的全球模式比较计划(CMIP5)中20多个模式结果进行未来气候变化的集合预估,分析了中国区域在不同温室气体排放情景下,21世纪各时期50年一遇的强温度和降水事件的变化。分析使用了4个指标进行,年极端最高气温(TXx)、极端最低气温值(TNn)、最大5日降水量(RX5day)和连续干旱(无降水)日数(CDD)。 

  以高排放情景的RCP8.5路径为例,对于极端温度事件,他们发现随着全球变暖,50年一遇的TXx值将增加,TNn值将减小,到21世纪末全国平均的变化幅度分别达到5.4°C5.6°。而目前50年一遇的极端高温事件,在21世纪末将变为1年多一遇,50年一遇的极端冷事件则将消失。即未来极端高温事件的强度和频率,都会有很大的增加,极端低温事件的变化则相反。 

  同样以RCP8.5为例,50年一遇的RX5day的值,即强降水事件强度,在各地未来会不断增大,到21世纪末全国平均的增加值为近30%,云南等地的增加最大值可以达到50%以上;目前50年一遇的强降水事件在21世纪末将变为几年一遇。CDD的变化特点为在中国降水偏少的北方减少,降水多的南方增加,和极端降水事件的结果结合起来,可以看到我国南方未来将出现干旱和暴雨洪涝事件同时增加的情况。 

  研究人员介绍说。和很多其他研究结果类似,一般而言温室气体浓度越高,所对应的极端事件变化也更剧烈,从而造成的危害和损失也越大,反映了未来减缓温室气体排放的重要性。同时他们指出,目前受模式发展水平的限制,对未来气候变化预估也还存在这较多的不确定性,全球模式在中国区域的模拟性能也依变量和区域而定,比如气温的模拟效果比降水会更好一些,对平均气候的模拟效果比极端事件会更好一些等,未来需要在模式发展方面开展更多的工作,并且尝试使用更高分辨率的区域气候模式,对中国极端事件进行预估。  

   以盒须图所表示的,CMIP5多模式对中国及不同分区目前(1986-2005年)重现期为50年的RX5day事件,在21世纪初期、中期和末期(2016-2035, 2046-2065 2080-2099)的重现期长度的预估(单位:年)。图中不同的颜色代表不同的温室气体排放情景,其中蓝色为RCP2.5,绿色为RCP4.5,红色的为RCP8.5。盒须图中的竖直虚线表示所有模式的预估范围,框代表75%的模式在其范围内,横线是多模式的中值 

  Xu, Y., X. J. Gao, F. Giorgi, B. T. Zhou, Y. Shi, J. Wu, and Y. X. Zhang, 2018: Projected changes in temperature and precipitation extremes over China as measured by 50-yr return values and periods based on a CMIP5 ensemble. Adv. Atmos. Sci., 35, http://159.226.119.58/aas/EN/10.1007/s00376-017-6269-1  (in press) 

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