干旱气象 ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (3): 415-423.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-03-0415
陈笑晨1(), 唐振飞1(
), 陈锡宽2, 郑潮宇1, 李欣欣1, 杨婷3
收稿日期:
2021-08-26
修回日期:
2021-12-27
出版日期:
2022-06-30
发布日期:
2022-06-28
通讯作者:
唐振飞
作者简介:
陈笑晨(1989—),男,硕士,工程师,主要从事气候预测和气候变化研究.E-mail: 930571818@qq.com。
基金资助:
CEHN Xiaochen1(), TANG Zhenfei1(
), CHEN Xikuan2, ZHENG Chaoyu1, LI Xinxin1, YANG Ting3
Received:
2021-08-26
Revised:
2021-12-27
Online:
2022-06-30
Published:
2022-06-28
Contact:
TANG Zhenfei
摘要:
基于第六阶段耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)模 拟数据和高分辨率逐日格点观测数据,分别采用分位数映射法和泰勒图对福建省极端气温指数模 拟值进行订正和评估,发现在历史参照期(1991—2010年)订正后的各极端气温指数模拟值与观测值更加接近。在此基础上,分析了SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下福建省21世纪近期(2021—2040年)、中期(2051—2070年)和末期(2081—2100年)订正后的极端气温指数相对于历史参照期的时空变化特征。从时间变化来看,21世纪各时期,全省平均极端气温指数呈现升高趋势,且随着时间推移增幅不断加大。从空间变化来看,极端最高气温TXx呈现西北内陆增幅大、东南沿海增幅小的趋势,极端最低气温TNn空间分布与TXx类似,增幅略小,夏季日数Su增量在福建西南部为大值区,暖昼日数TX90p在福建东南部增幅最大。采用广义极值(generalized extreme value, GEV)分布研究了TXx重现期变化,发现SSP2-4.5情景下,21世纪3个时期增温较为匀速,而SSP5-8.5情景下增温呈加速趋势。在SSP5-8.5情景下,历史参照期20 a一遇的极端最高气温在21世纪末期每年都可能发生。
中图分类号:
陈笑晨, 唐振飞, 陈锡宽, 郑潮宇, 李欣欣, 杨婷. 基于CMIP6的福建省极端气温预估[J]. 干旱气象, 2022, 40(3): 415-423.
CEHN Xiaochen, TANG Zhenfei, CHEN Xikuan, ZHENG Chaoyu, LI Xinxin, YANG Ting. Projection of extreme temperature in Fujian based on CMIP6 output[J]. Journal of Arid Meteorology, 2022, 40(3): 415-423.
序号 | 模式 | 研究机构 | 空间分辨率 |
---|---|---|---|
1 | BCC-CSM2-MR | 中国气象局国家气候中心 (BCC) | 1.125°×1.125° |
2 | EC-Earth3-Veg | 欧盟地球系统模式联盟 | 0.7°×0.7° |
3 | GFDL-ESM4 | 美国大气与海洋管理局地球物理流体动力实验室 (GFDL) | 1.0°×1.25° |
4 | IPSL-CM6A-LR | 法国皮埃尔-西蒙拉普斯研究所 (IPSL) | 1.26°×2.5° |
5 | MRI-ESM2-0 | 日本气象研究所(MRI) | 1.125°×1.125° |
6 | NorESM2-MM | 挪威气候中心 (NCC) | 0.94°×1.25° |
表1 6个CMIP6全球气候模式基本信息
Tab.1 Basic information of six CMIP6 global climate models
序号 | 模式 | 研究机构 | 空间分辨率 |
---|---|---|---|
1 | BCC-CSM2-MR | 中国气象局国家气候中心 (BCC) | 1.125°×1.125° |
2 | EC-Earth3-Veg | 欧盟地球系统模式联盟 | 0.7°×0.7° |
3 | GFDL-ESM4 | 美国大气与海洋管理局地球物理流体动力实验室 (GFDL) | 1.0°×1.25° |
4 | IPSL-CM6A-LR | 法国皮埃尔-西蒙拉普斯研究所 (IPSL) | 1.26°×2.5° |
5 | MRI-ESM2-0 | 日本气象研究所(MRI) | 1.125°×1.125° |
6 | NorESM2-MM | 挪威气候中心 (NCC) | 0.94°×1.25° |
名称 | 缩写 | 定义 | 单位 |
---|---|---|---|
极端最高气温 | TXx | 每年日最高气温的最大值 | ℃ |
极端最低气温 | TNn | 每年日最低气温的最小值 | ℃ |
夏季日数 | Su | 每年日最高气温大于25 ℃的全部日数 | d |
暖昼日数 | TX90p | 每年日最高气温大于90百分位阈值的日数 | d |
表2 极端气温指数定义
Tab.1 The definition of extreme temperature indices
名称 | 缩写 | 定义 | 单位 |
---|---|---|---|
极端最高气温 | TXx | 每年日最高气温的最大值 | ℃ |
极端最低气温 | TNn | 每年日最低气温的最小值 | ℃ |
夏季日数 | Su | 每年日最高气温大于25 ℃的全部日数 | d |
暖昼日数 | TX90p | 每年日最高气温大于90百分位阈值的日数 | d |
图1 历史参照期福建省4个极端气温指数模拟场相对于观测场的泰勒图 (a) QM偏差订正前,(b) QM偏差订正后(1~6对应表1中模式序号)
Fig.1 Taylor diagrams of simulated fields of four extreme temperature indices relative to observation fieldsin Fujian Province during historical reference period (a) before bias correction by QM method,(b) after bias correction by QM method(numbers 1 to 6 correspond to the model serial number in Table 1)
图2 历史参照期TXx(a)和TNn(b)(单位:℃),Su(c)和TX90p(d)(单位:d)模拟值经QM订正后空间分布
Fig.2 The spatial distribution of TXx (a) and TNn (b) (Unit:℃),Su (c) and TX90p (d) (Unit:d)simulations corrected by QM method during historical reference period
情景 | 时期 | TXx/ºC | TNn/ºC | Su/d | TX90p/d |
---|---|---|---|---|---|
21世纪近期 | 1.11 | 1.00 | 15.94 | 8.04 | |
SSP2-4.5 | 21世纪中期 | 2.12 | 1.88 | 31.82 | 19.89 |
21世纪末期 | 2.76 | 2.38 | 38.57 | 27.34 | |
21世纪近期 | 1.20 | 1.22 | 18.89 | 9.55 | |
SSP5-8.5 | 21世纪中期 | 2.93 | 2.78 | 41.18 | 28.60 |
21世纪末期 | 4.86 | 4.55 | 66.12 | 47.98 |
表3 SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下21世纪不同时期福建极端气温指数相对于历史参照期的变化
Tab.3 The change of extreme temperature indices during different period in the 21st century relative to historical reference period in Fujian Province under SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios
情景 | 时期 | TXx/ºC | TNn/ºC | Su/d | TX90p/d |
---|---|---|---|---|---|
21世纪近期 | 1.11 | 1.00 | 15.94 | 8.04 | |
SSP2-4.5 | 21世纪中期 | 2.12 | 1.88 | 31.82 | 19.89 |
21世纪末期 | 2.76 | 2.38 | 38.57 | 27.34 | |
21世纪近期 | 1.20 | 1.22 | 18.89 | 9.55 | |
SSP5-8.5 | 21世纪中期 | 2.93 | 2.78 | 41.18 | 28.60 |
21世纪末期 | 4.86 | 4.55 | 66.12 | 47.98 |
图3 SSP2-4.5情景下21世纪近期(上)、中期(中)和末期(下)福建省TXx和TNn(单位:℃),Su和TX90p(单位:d)相对于历史参照期变化值的空间分布 (黑点通过α=0.05的显著性检验。下同)
Fig.3 Spatial distribution of change values of TXx and TNn (Unit:℃),Su and TX90p (Unit:d) in near-term (the top),mid-term (the middle) and late-term (the bottom)of the 21st century relative to historical reference period in Fujian Province under SSP2-4.5 scenario (The dark dots passed the 0.05 significance test. the same as below )
图4 SSP5-8.5情景下21世纪近期(上)、中期(中)和末期(下)福建省TXx和TNn(单位:℃),Su和TX90p(单位:d)相对于历史参照期变化值的空间分布
Fig.4 Spatial distribution of change values of TXx and TNn (Unit:℃),Su and TX90p (Unit:d) in near-term (the top),mid-term (the middle) and late-term (the bottom)of the 21st century relative to historical reference period in Fujian Province under SSP5-8.5 scenario
图5 SSP2-4.5(a)、SSP5-8.5(b)情景下21世纪不同时期福建省20、50、100 a一遇TXx相对于历史参照期的变化
Fig.5 The change of TXx of 20-year,50-year and 100-year return periods during different period in the 21st century relative to historical reference period in Fujian Province under SSP2-4.5 (a) and SSP5-8.5 (b) scenarios
图6 SSP2-4.5、SSP5-8.5情景下福建省历史参照期20 a一遇TXx在21世纪不同时期的重现期
Fig.6 The return period of TXx under 20-year return period in historical reference period in different periods in the 21st century under SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios
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