科研进展

IJC: 一带一路地区极端气温的CMIP6模式评估与预估

  “十四五”规划和2035年远景目标将推动高质量共建“一带一路”。“一带一路”地区拥有世界上2/3的人口,大部分是发展中国家,人口密度高,发展水平低,且多数位于受气候变化和极端灾害影响严重的地区。因此,预估该区域未来极端气温的变化对“一带一路”倡议的实施有重要意义。如何减小该区域预估的不确定性、提高预估的准确性是当前面临的科学问题。
  中国科学院大气物理研究所研究员钱诚指导客座硕士研究生赵轶民基于CMIP6的多模式模拟结果,采用气候变化检测与指数专家组(ETCCDI)定义的16个极端气温指数来表征极端气温的变化,在评估模式性能的基础上,遴选模式模拟能力好的指数,预估其在不同共享社会经济路径(SSPs)的三个时期(近期2021–2040年、21世纪中叶2041–2060年和21世纪末2081–2100年)和不同全球温升水平(1.5°C、 2°C和3°C)下该地区极端气温变化的空间分布。
  结果表明,CMIP6模式成员对最冷日间气温(TXn)、最冷夜间气温(TNn)、夏日天数(SU)、热夜天数(TR)和霜冻日数(FD)指数的模拟性能较好,因此选取这5个指数进行未来变化的预估。随着未来全球持续变暖,TXn、TNn、SU和TR呈上升趋势,FD呈下降趋势。但不同指数对全球变暖的响应具有明显的空间差异:TXn和TNn响应较强的地区主要在高纬度地区;SU和TR响应较强的地区主要在低纬度地区;FD响应较强的地区主要在高纬度和高海拔地区。他们计算了格点尺度上的可避免的变化,结果表明如果能把温升控制在1.5°C,相比于2°C和3°C温升水平,在那些局地变化高于“一带一路”地区中位数水平的地点,极端气温指数变化将分别减少30–55%和55–85%。即使温升无法控制在1.5°C,如果能控制在2.0°C,相比于3°C温升水平,极端气温指数的变化也能减少多达60%。因此,如果能将全球温升控制在较低水平,“一带一路”地区所面临的极端气温变化风险将大大减小。他们还提出对不同全球温升水平(1.5°C、 2°C和3°C)下的变化进行预估时模式的选取方案:在保证各模式等权重的基础上尽量使用更多模式模拟的平均结果,可以更好地减小预估中的模式系统误差和内部变率的影响带来的不确定性。
  Zhao, Y., C. Qian*, W. Zhang, D. He, and Y. Qi, 2021: Extreme temperature indices in Eurasia in a CMIP6 multi-model ensemble: Evaluation and projection. International Journal of Climatology, https://doi.org/10.1002/joc.7134
图. 相比于1995–2014年气候态,1.5°C(左列)、2.0°C(中间列)和3.0°C(右列)全球温升水平下,CMIP6模式模拟能力较好的五个指数(最冷日间气温TXn、最冷夜间气温TNn、夏日天数SU、热夜天数TR和霜冻日数FD,按行排列)变化的空间分布。
 

 

  

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