基于CMIP6模式的黄河流域宁夏段未来气温变化预估研究

图1 宁夏分区及气象站点分布

Fig.1 The division and meteorological stations distribution in Ningxia

表1 16个CMIP6模式基本信息

Tab.1 The information of 16 CMIP6 models

模式名称	国家（地区）	研究机构	格点数（经向×纬向）
BCC-CSM2-MR	中国	国家（北京）气候中心	160×320
FGOALS-f3-L	中国	中国科学院大气物理研究所	180×288
FGOALS-g3	中国	中国科学院大气物理研究所	80×180
CAMS-CSM1-0	中国	中国气象科学研究院	160×320
GFDL-ESM4	美国	美国国家海洋和大气管理局	180×288
CESM2-WACCM	美国	美国国家大气研究中心	192×288
MIROC6	日本	大气与海洋研究所；国家环境研究所	128×256
MRI-ESM2-0	日本	日本气象局气象研究所	160×320
EC-Earth3	欧盟	欧盟地球系统模式联盟	256×512
AWI-CM-1-1-MR	德国	阿尔弗德·魏格纳极地与海洋研究所	192×384
MPI-ESM1-2-HR	德国	马普气象研究所	192×384
CNRM-CM6-1-HR	法国	法国国家气象研究中心	360×720
NorESM2-MM	挪威	挪威气候中心	192×288
CMCC-CM2-SR5	意大利	欧洲地中海气候变化研究中心	192×288
ACCESS-CM2	澳大利亚	澳大利亚气候变化研究中心	144×192
ACCESS-ESM1-5	澳大利亚	澳大利亚气候变化研究中心	145×192

新窗口打开| 下载CSV

1.2 方法

首先对宁夏19个气象站气温观测数据进行质量控制，保证观测资料的完整和可靠。其次，通过双线性插值方法（杨肖丽等，2017；周文翀和韩振宇，2018）将CMIP6中16个模式历史模拟和未来预估结果插值到宁夏19个气象站所在位置，以保证分析研究在同一地点的观测和模拟资料之间进行。采用空间相关系数（Spatial Correlation Coefficient，SCC）和偏差，检验CMIP6中16个模式对气温气候态空间分布的模拟能力。之后通过扰动法（杨绚等，2014）对模式预测结果进行订正，降低模式系统性偏差造成的不确定性。采用时间相关系数（Temporal Correlation Coefficient，TCC）、均方根误差、标准差之比（模式模拟标准差除以观测标准差），检验模式对宁夏年平均气温时间变化趋势的模拟能力。最后基于CMIP6各模式在宁夏模拟能力分析结果，筛选出其中性能较好的13个模式，通过等权重算数平均方法（陈炜等，2021；孙侦等，2015）进行多模式集合，进而分析预估2021—2099年4种不同情景下黄河流域宁夏段气温时空分布特征及其变化趋势。

CMIP6模式性能检验中SCC和TCC具体计算公式（魏凤英，2007）如下：

（1）

R = \frac{\sum_{i = 1}^{M} (X_{i} - \bar{X}) \times (F_{i} - \bar{F})}{\sqrt{\sum_{i = 1}^{M} (X_{i} {- \bar{X})}^{2}} \times \sqrt{\sum_{i = 1}^{M} (F_{i} {- \bar{F})}^{2}}}

在计算空间相关系数时，式中：M（i=1，2，3，…，M）为研究区域内站点数； $X_{i}$ 、 $F_{i}$ 分别为站点i观测值、模拟值多年平均； $\bar{X}$ 、 $\bar{F}$ 分别为 $X_{i}$ 、 $F_{i}$ 的空间区域平均值；R为SCC。在计算时间相关系数时，式中：M为数据时间序列长度； $X_{i}$ 、 $F_{i}$ 分别为第i年观测值、模拟值的全区平均； $\bar{X}$ 、 $\bar{F}$ 分别为 $X_{i}$ 、 $F_{i}$ 的时间平均值；R为TCC。

2 模式模拟能力评估

2.1 单个模式模拟能力评估

表2列出CMIP6各模式对1961—2014年宁夏年平均气温模拟能力检验统计结果。可以看出，16个模式中，除了3个模式（BCC-CSM2-MR、FGOALS-f3-L、FGOALS-g3）的空间相关系数绝对值低于0.456，未通过α=0.05的显著性检验，另外13个模式的空间相关系数在0.603~0.930之间，均通过α=0.01的显著性检验，其中CNRM-CM6-1-HR模式的空间相关系数最高，其次为ACCESS-CM2和EC-Earth3模式。各模式模拟与观测值的偏差结果显示，在空间相关系数通过显著性检验且能较好地模拟出宁夏年平均气温“北高南低”空间分布特征的13个模式中，有11个模式对宁夏年平均气温模拟偏高，2个模式模拟偏低。其中CAMS-CSM1-0模式模拟效果最好，偏差为0.10 ℃；而MIROC6模式的模拟效果最差，偏差达3.80 ℃。

表2 CMIP6各模式对1961—2014年宁夏年平均气温模拟能力检验统计结果

Tab.2 The statistical results of simulation capability testing of CMIP6 models for annual mean air temperature in Ningxia during 1961-2014

模式名称	空间相关系数	偏差/℃	时间相关系数	均方根误差/℃	标准差之比
BCC-CSM2-MR	0.227	-1.00	0.280*	0.83	0.747
FGOALS-f3-L	0.154	-1.01	0.558**	0.68	0.962
FGOALS-g3	-0.312	-0.25	0.607**	0.63	0.804
CAMS-CSM1-0	0.855**	0.10	0.381**	0.75	0.686
GFDL-ESM4	0.888**	0.24	0.535**	0.66	0.721
CESM2-WACCM	0.917**	2.44	0.584**	0.63	0.746
MIROC6	0.883**	3.80	0.538**	0.80	1.226
MRI-ESM2-0	0.895**	1.49	0.489**	0.73	0.925
EC-Earth3	0.922**	-0.29	0.660**	0.64	1.055
AWI-CM-1-1-MR	0.914**	2.55	0.481**	0.74	0.864
MPI-ESM1-2-HR	0.910**	2.50	0.588**	0.66	0.943
CNRM-CM6-1-HR	0.930**	-2.70	0.503**	0.71	0.914
NorESM2-MM	0.913**	2.07	0.691**	0.56	0.921
CMCC-CM2-SR5	0.844**	1.89	0.426**	0.75	0.848
ACCESS-CM2	0.926**	0.77	0.782**	0.49	1.019
ACCESS-ESM1-5	0.603**	0.17	0.573**	0.67	0.922
CMIP6多模式集合	0.998**	0.14	0.842**	0.45	0.607

注： *、**分别表示通过α=0.05、α=0.01的显著性检验。

新窗口打开| 下载CSV

图2为观测和筛选的13个模式模拟的宁夏气温逐月变化结果。可以看出，观测的宁夏多年月平均气温为-7.77~21.84 ℃，总体呈单峰型变化，其中1月最低、7月最高。13个模式模拟的宁夏多年月平均气温亦呈现出单峰型特征，其变化趋势与观测结果一致。其中，模式模拟的7月平均气温为21.97~28.65 ℃，比观测结果偏高0.13~6.81 ℃；1月平均气温为-13.29~-4.30 ℃，误差为-5.52~3.47 ℃。季节尺度上，模式模拟的春、夏、秋、冬季平均气温分别为6.39~12.73、20.41~27.21、6.38~12.67、-11.35~-2.51 ℃，误差分别为-3.18~3.15、-0.27~6.53、-1.66~4.63、-5.47~3.37 ℃，总体而言，13个模式对宁夏季节气温的模拟误差冬季最大、夏季次之、春秋季最小。

图2

图2 1961—2014年宁夏气温观测值与CMIP6各模式模拟值的逐月变化

Fig.2 Monthly variation of air temperature observed and simulated by the CMIP6 models in Ningxia from 1961 to 2014

为进一步消除模式系统性偏差引起预估结果的不确定性，利用宁夏站点观测资料作为背景场替代模式的气候平均（杨绚等，2014），对CMIP6模式气温模拟结果进行订正。订正后13个模式模拟值与观测值的时间相关系数为0.381~0.782，均通过α=0.01的显著性检验；其中ACCESS-CM2模式的时间相关系数最高，其次为NorESM2-MM和EC-Earth3模式，CAMS-CSM1-0模式的相关系数最低。订正后各模式模拟值的均方根误差为0.49~0.80 ℃，其中ACCESS-CM2模式的均方根误差最小，MIROC6模式最大。标准差之比常用于评估模式对模拟要素离散程度的模拟能力，越接近1表示模拟效果越好。统计结果显示，订正后13个模式的标准差之比为0.686~1.226，其中ACCESS-CM2模式的标准差之比为1.019，对宁夏气温时间变化模拟最好；CAMS-CSM1-0模式的标准差之比为0.686，对气温时间变化模拟最差。

以上对CMIP6各模式模拟能力检验评估结果表明，订正后的13个模式对黄河流域宁夏段气温的时空分布特征及其变化趋势具有较好的模拟能力，其中ACCESS-CM2和EC-Earth3模式的模拟效果最优。

2.2 多模式集合模拟能力评估

研究表明多模式集合对气温模拟精度优于大部分模式，且多模式集合可以在一定程度上减少单个模式对未来情景模拟的不确定性（孙侦等，2015；伍清等，2018）。为找到最适用于黄河流域宁夏段未来气温变化趋势预估的数据，将订正后的CMIP6 13个模式，通过等权重算数平均方法进行多模式集合处理，并对多模式集合的历史模拟结果进行检验。

统计结果（表2）显示：多模式集合模拟结果与观测数据的空间相关系数、时间相关系数分别为0.998、0.842，均方根误差为0.45 ℃，皆优于单个模式模拟检验结果，且相关系数均通过α=0.01的显著性检验；多模式集合模拟的宁夏全区过去54 a气温平均值为8.29 ℃，仅较观测值偏高0.14 ℃，是除CAMS-CSM1-0模式以外在宁夏偏差绝对值最小的模拟结果。CMIP6多模式集合模拟的1961—2014年宁夏全区年平均气温总体呈上升趋势，与站点观测结果基本一致[图3（a）]；还模拟出宁夏年平均气温在20世纪90年代中期之前加速升温、之后升温减缓的年代际变化特征，模拟与观测增温速率的相关系数为0.921，通过α=0.01的显著性检验[图3（b）]。Mann-Kendall突变检验（魏凤英，2007）结果表明，多模式集合结果准确模拟出1995年前后宁夏出现的一次气温突变。对2015—2020年4种情景下CMIP6多模式集合预估结果与观测值的误差分析显示，除SSP3-7.0情景模拟结果比观测值偏低0.25 ℃以外，其他情景下模拟误差仅为0.04~0.06 ℃。

图3

图3 1961—2014年宁夏年平均气温（a）、30 a滑动增温速率（b）的观测值及CMIP6多模式集合模拟值

（浅色阴影为模式模拟最大值至最小值的范围，深色阴影为模式模拟第25%至75%分位数的范围。下同）

Fig.3 The observations and the CMIP6 multi-model ensemble simulation values of the annual mean air temperature （a） and the 30-year sliding warming rate （b） in Ningxia from 1961 to 2014

（The light shaded is the range from the maximum to the minimum of the model simulation， and the dark shaded is the range from the 25% to 75% of the model simulation. the same as below）

综合以上结果，可知筛选的13个CMIP6模式多模式集合对黄河流域宁夏段气温年代际时空变化具有较好的模拟能力，可用于开展宁夏未来气温变化趋势预估研究。

3 不同情景下宁夏未来气温变化趋势预估

不同情景下的气候预估是IPCC科学评估报告的核心内容之一，其结果展现了不同政策选择所带来的气候影响及社会经济风险，是政府决策的重要科学依据（周天军等，2019）。

3.1 SSP1-2.6情景

图4为SSP1-2.6情景下CMIP6多模式集合预估2021—2099年宁夏全区及不同区域年平均气温和30 a滑动增温速率。如图所示，预计2021—2099年宁夏全区年平均气温由9.62 ℃升高到10.00 ℃，平均增温速率为0.09 ℃·（10 a）^-1；与同情景下青藏高原[0.10 ℃·（10 a）^-1] （孟雅丽等，2022）、淮河流域[0.10 ℃·（10 a）^-1]（姜彤等，2020）差别不大，但明显低于黄河上游地区[0.14 ℃·（10 a）^-1]（李纯等，2022）。从增温速率变化幅度看，在SSP1-2.6情景下，宁夏未来年平均气温变化可划分为3个阶段：21世纪20—40年代，宁夏全区年平均气温将处于升温减缓阶段，增温速率从0.32 ℃·（10 a）^-1降低到0.07 ℃·（10 a）^-1；21世纪50—70年代，宁夏全区处于升温停滞阶段，增温速率大致稳定在0.06 ℃·（10 a）^-1；21世纪70年代以后，宁夏全区年平均气温由升温转为降温阶段，气温下降速率约为0.05 ℃·（10 a）^-1。预计2030年、2060年宁夏全区年平均气温分别达9.73、10.55 ℃，比本世纪初（2001—2020年）分别升高0.66、1.48 ℃；全区年平均气温将在21世纪70年代末达到最高10.72 ℃，较本世纪初升高1.65 ℃。

图4

图4 SSP1-2.6情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年宁夏全区（a、c）及不同区域（b、d）年平均气温（a、b）和30 a滑动增温速率（c、d）

Fig.4 The annual mean air temperature （a， b） and the 30-year sliding warming rate （c， d） predicted by the CMIP6 multi-model ensemble in the whole Ningxia region （a， c） and different regions （b， d） during 2021-2099 under the scenario of SSP1-2.6

宁夏引黄灌区、中部干旱带和南部山区未来年平均气温总体变化趋势基本一致，即在21世纪70年代之前处于升温阶段，之后转为降温阶段。21世纪60年代之前不同区域增温速率由高到低依次为引黄灌区、中部干旱带、南部山区，分别为0.15、0.14、0.13 ℃·（10 a）^-1。预计到21世纪30年代，上述3个区域的年平均气温分别达11.08、9.68、7.71 ℃，较本世纪初分别偏高0.91、0.91、0.85 ℃；21世纪60年代3个区域分别达11.46、10.00、7.97 ℃，较本世纪初分别偏高1.29、1.23、1.11 ℃。21世纪60年代之后引黄灌区增温速率小于中部干旱带和南部山区；且在21世纪70年代后的降温阶段，引黄灌区的降温速率高于中部干旱带和南部山区。预计21世纪70年代是引黄灌区、中部干旱带和南部山区本世纪最暖年代，年平均气温分别达11.56、10.15、8.13 ℃，较本世纪初分别偏高1.39、1.38、1.27 ℃；21世纪90年代3个区域分别达11.41、10.01、7.99 ℃，较当前气温分别偏高1.24、1.24、1.13 ℃。

3.2 SSP2-4.5情景

图5为SSP2-4.5情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区及不同区域年平均气温和30 a滑动增温速率。预计2021—2099年宁夏全区年平均气温由9.44 ℃升高到11.56 ℃，平均增温速率为0.29 ℃·（10 a）^-1，与同情景下的青藏高原[0.29 ℃·（10 a）^-1] （孟雅丽等，2022）增温速率一致，但明显低于黄河上游地区[0.37 ℃·（10 a）^-1] （李纯等，2022）。从增温速率变化幅度看，在SSP2-4.5情景下，宁夏未来气温变化可划分为2个阶段：21世纪20—40年代，宁夏全区年平均气温处于加速升温阶段，增温速率从0.33 ℃·（10 a）^-1增加到0.44 ℃·（10 a）^-1；21世纪50—90年代，宁夏全区处于升温减缓阶段，增温速率到21世纪末降低到0.14 ℃·（10 a）^-1。预计2030、2060年宁夏全区年平均气温分别达9.69、10.80 ℃，分别比本世纪初升高0.62、1.73 ℃。

图5

图5 SSP2-4.5情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区（a、c）及不同区域（b、d）年平均气温（a、b）和30 a滑动增温速率（c、d）

Fig.5 The annual mean air temperature （a， b） and the 30-year sliding warming rate （c， d） predicted by the CMIP6 multi-model ensemble in the whole Ningxia region （a， c） and different regions （b， d） during 2021-2099 under the scenario of SSP2-4.5

引黄灌区、中部干旱带和南部山区未来年平均气温总体变化趋势基本一致，即在21世40年代之前处于加速升温阶段，之后转为升温减缓阶段。21世纪80年代之前不同区域增温速率由高到低依次为引黄灌区、中部干旱带、南部山区，分别为0.33、0.32、0.30 ℃·（10 a）^-1。预计到21世纪30年代，上述3个区域的年平均气温分别达10.99、9.61、7.64 ℃，较本世纪初分别升高0.82、0.84、0.78 ℃；21世纪60年代3个区域分别达12.04、10.63、8.65 ℃，较本世纪初分别升高1.87、1.86、1.79 ℃。21世纪80年代之后引黄灌区增温速率小于中部干旱带和南部山区，3个区域分别为0.14、0.15、0.16 ℃·（10 a）^-1。预计在SSP2-4.5情景下，21世纪90年代是引黄灌区、中部干旱带和南部山区本世纪最暖年代，年平均气温分别达12.60、11.19、9.19 ℃，较本世纪初分别升高2.43、2.42、2.33 ℃。

3.3 SSP3-7.0情景

图6为SSP3-7.0情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区及不同区域年平均气温和30 a滑动增温速率。预计2021—2099年宁夏全区年平均气温由9.24 ℃升高到13.02 ℃，平均增温速率为0.49 ℃·（10 a）^-1，高于同情景下辽宁大凌河流域[0.46 ℃·（10 a）^-1] （刘倩等，2021），而低于青藏高原[0.53 ℃·（10 a）^-1] （孟雅丽等，2022）和黄河上游地区[0.62 ℃·（10 a）^-1] （李纯等，2022）。从增温速率变化幅度看，在SSP3-7.0情景下，宁夏未来气温变化可分为3个阶段：21世纪20—40年代，宁夏全区年平均气温处于加速升温阶段，增温速率从0.47 ℃·（10 a）^-1增加到0.56 ℃·（10 a）^-1；21世纪50—60年代，宁夏全区处于升温减缓阶段，增温速率最低达0.41 ℃·（10 a）^-1；21世纪70年代以后宁夏全区年平均气温再次处于加速升温阶段，21世纪末增温速率增加到0.53 ℃·（10 a）^-1。预计2030年、2060年宁夏全区年平均气温分别达9.51、11.24 ℃，比本世纪初升高0.44、2.17 ℃。该情景下宁夏全区2021—2030年年平均气温为9.37 ℃，低于SSP1-2.6情景（9.61 ℃）和SSP2-4.5情景（9.57 ℃）预估结果。

图6

图6 SSP3-7.0情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区（a、c）及不同区域（b、d）年平均气温（a、b）和30 a滑动增温速率（c、d）

Fig.6 The annual mean air temperature （a， b） and the 30-year sliding warming rate （c， d） predicted by the CMIP6 multi-model ensemble in the whole Ningxia region （a， c） and different regions （b， d） during 2021-2099 under the scenario of SSP3-7.0

引黄灌区、中部干旱带和南部山区未来年平均气温总体变化趋势基本一致，即在21世40年代之前处于加速升温阶段，之后转为升温减缓阶段，70年代以后再次转为加速升温阶段。从21世纪20年代到90年代末，不同区域增温速率由高到低依次为引黄灌区、中部干旱带、南部山区，分别为0.50、0.49、0.47 ℃·（10 a）^-1。预计到21世纪30年代3个区域年平均气温分别达10.91、9.48、7.47 ℃，较本世纪初分别升高0.74、0.71、0.61 ℃；21世纪60年代3个区域分别达12.49、11.01、8.95 ℃，较本世纪初分别升高2.32、2.24、2.09 ℃；预计21世纪90年代是引黄灌区、中部干旱带和南部山区本世纪最暖年代，年平均气温分别达13.93、12.42、10.32 ℃，较本世纪初分别偏高3.76、3.65、3.46 ℃。

3.4 SSP5-8.5情景

图7为SSP5-8.5情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区及不同区域年平均气温和30 a滑动增温速率。预计2021—2099年宁夏全区年平均气温由9.25 ℃升高到14.37 ℃，平均增温速率为0.68 ℃·（10 a）^-1；与同情景下青藏高原[0.69 ℃·（10 a）^-1] （孟雅丽等，2022）基本相当，低于淮河流域[0.7 ℃·（10 a）^-1] （姜彤等，2020）和黄河上游地区[0.82 ℃·（10 a）^-1] （李纯等，2022）。从增温速率变化幅度看，在SSP5-8.5情景下，宁夏未来气温一直保持加速升温状态，增温速率从最初的0.59 ℃·（10 a）^-1一直增加到0.81 ℃·（10 a）^-1。预计2030、2060年宁夏全区年平均气温分别达9.67、11.67 ℃，比本世纪初偏高0.60、2.60 ℃。预计2021—2030年，SSP5-8.5情景下宁夏全区年平均气温为9.64 ℃，比SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0情景下的预估结果偏高0.03~0.27 ℃。

图7

图7 SSP5-8.5情景下CMIP6多模式集合预估的2021—2099年全区（a、c）及不同区域（b、d）年平均气温（a、b）和30 a滑动增温速率（c、d）

Fig.7 The annual mean air temperature （a， b） and the 30-year sliding warming rate （c， d） predicted by the CMIP6 multi-model ensemble in the whole Ningxia region （a， c） and different regions （b， d） during 2021-2099 under the scenario of SSP5-8.5

引黄灌区、中部干旱带和南部山区未来年平均气温总体变化趋势基本一致，即未来80 a一直处于加速升温状态。与SSP3-7.0情景一样，21世纪20年代到90年代末，不同区域增温速率由高到低依次为引黄灌区、中部干旱带、南部山区，分别为0.69、0.67、0.66 ℃·（10 a）^-1。预计到21世纪30年代3个区域的年平均气温分别达11.29、9.87、7.84 ℃，较本世纪初分别升高1.12、1.11、0.98 ℃；21世纪60年代3个区域分别达13.21、11.75、9.66 ℃，较本世纪初分别升高3.04、2.98、2.80 ℃；预计21世纪90年代是引黄灌区、中部干旱带和南部山区本世纪最暖的年代，年平均气温分别达15.55、14.02、11.93 ℃，较本世纪初分别升高5.38、5.25、5.07 ℃。

4 结论与讨论

本文基于观测资料和CMIP6模式数据，分析了4种情景下宁夏2021—2099年未来气温变化趋势。具体结论如下：

（1）筛选的13个CMIP6模式模拟值与观测值的空间相关系数为0.603~0.930，时间相关系数为0.381~0.782，对黄河流域宁夏段气温时空变化有较好的模拟能力。多模式集合预估与观测值的空间、时间相关系数分别为0.998、0.842，比单模式预估结果更适用于宁夏气温变化预估研究。

（2）预计2021—2099年黄河流域宁夏段年平均气温呈明显增温趋势，4种情景下的增温速率为0.09~0.68 ℃·（10 a）^-1。不同情景下宁夏未来气温年代际变化特征差异明显：SSP1-2.6情景下将依次经历升温减缓、升温停滞和降温3个阶段；SSP2-4.5情景下将经历加速升温、升温减缓2个阶段；SSP3-7.0情景下将依次经历加速升温、升温减缓、加速升温3个阶段；SSP5-8.5情景下将一直处于加速升温状态。

（3）4种情景下，预计21世纪30年代引黄灌区、中部干旱带和南部山区年平均气温分别达10.91~11.29、9.48~9.87、7.47~7.84 ℃；21世纪60年代3个区域分别达11.46~13.21、10.00~11.75、7.97~9.66 ℃。未来大部分时段，引黄灌区增温速率高于中部干旱带和南部山区，表明引黄灌区将会面临更严峻的由气候变暖所带来的影响和挑战。

本文检验结果显示FGOALS-g3、BCC-CSM2-MR和FGOALS-f3-L模式对黄河流域宁夏段气温空间分布特征的模拟能力较差，与陈炜等（2021）、孟雅丽等（2022）研究发现上述3个CMIP6模式对青藏高原地区气温的模拟能力评分相对其他模式较低的结论基本一致；对季风边缘过渡地区陆面过程参数描述不完善、空间分辨率低，研究区下垫面复杂多样是造成上述3个模式对黄河流域宁夏段气温模拟能力较低的主要原因。SSP2-4.5、SSP3-7.0情景下预估的宁夏2021—2030年年平均气温比SSP1-2.6情景下预估结果分别偏低0.05、0.21 ℃，与大尺度上高强迫比低强迫情景升温幅度高的一般结论正好相反（李纯等，2022；孟雅丽等，2022），这可能与不同情景下区域温室气体排放量时空分布不均有关（Xie et al.，2018）。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

陈炜, 姜大膀, 王晓欣, 2021.

CMIP6模式对青藏高原气候的模拟能力评估与预估研究

[J]. 高原气象, 40(6): 1 455-1 469.

[2]

冯雷, 李旭东, 2016.

高温热浪对人类健康影响的研究进展

[J]. 环境与健康杂志, 33(2): 182-188.

[3]

姜大膀, 王晓欣, 2021.

对IPCC第六次评估报告中有关干旱变化的解读

[J]. 大气科学学报, 44(5): 650-653.

[4]

姜彤, 吕嫣冉, 黄金龙, 等, 2020.

CMIP6模式新情景(SSP-RCP)概述及其在淮河流域的应用

[J]. 气象科技进展, 10(5): 102-109.

[本文引用: 3]

[5]

李纯, 姜彤, 王艳君, 等, 2022.

基于CMIP6模式的黄河上游地区未来气温模拟预估

[J]. 冰川冻土, 44(1): 171-178.

DOI [本文引用: 7]

利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）提供的5个气候模式，并结合基于地面气象站的CN05.1气象资料，评估了CMIP6模式对黄河上游地区1961—2014年气温变化的模拟能力。基于7个共享社会经济路径及代表性浓度路径（SSP-RCP）组合情景，结合多模式集合平均预估了2015—2100年黄河上游地区年均气温和季平均气温的时空变化规律。结果表明：多模式集合平均能较好地模拟黄河上游地区历史平均气温的空间分布格局与年变化。7个未来情景一致表明，2015—2100年黄河上游地区年平均气温呈现波动上升趋势［0.03～0.82 ℃?（10a）-1］。其中，低辐射强迫情景下（SSP1-1.9、SSP1-2.6及SSP4-3.4）气温先呈现增加趋势，21世纪中期到达增幅峰值，之后增温呈现放缓趋势；而中、高辐射强迫情景下（SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP4-6.0及SSP5-8.5）气温表现为持续上升态势。空间上，未来气温增幅显著的区域位于黄河上游西部地区；时间上，呈现夏季增温快，春季增温慢。四季增温的空间分布呈现出一致特征，表现为西部增温强于东部，北部增温强于南部。研究结果可为黄河流域水资源管理及气候变化的适应性研究提供科学依据。

[6]

李佳瑞, 牛自耕, 冯岚, 等, 2020.

CMIP5模式对长江和黄河流域极端气温指标的模拟与预估

[J]. 地球科学, 45(6): 1 887-1 904.

[7]

刘倩, 高路, 马苗苗, 等, 2021.

辽宁大凌河流域气温和降水降尺度研究

[J]. 水利水电技术(中英文), 52(9): 16-31.

[8]

马守存, 保广裕, 郭广, 等, 2018.

1982—2013年黄河源区植被变化趋势及其对气候变化的响应

[J]. 干旱气象, 36(2): 226-233.

DOI [本文引用: 1]

基于1982—2013年GIMMS NDVI 3g数据集及黄河源区26个国家气象观测站同期气温与降水观测资料，利用趋势分析和相关分析方法，对黄河源区植被覆盖的时空变化特征及其驱动因子进行分析。结果表明：（1）黄河源区植被覆盖呈现从东南向西北递减的空间特征。近32 a来，黄河源区气温呈显著升高、降水则呈微弱增加的趋势，气候由干冷逐渐向暖湿化转变；植被覆盖呈现整体缓慢升高、局部退化的趋势，且“先增后降”的年代际变化特征明显。（2）1982—2013年，黄河源区生长季（5—9月）植被受气温和降水共同影响，植被最大NDVI与气温和降水有显著正相关关系。与降水相比，NDVI与气温的相关性更强，气温是影响黄河源区植被变化的主要气候因子，且随着海拔高度的升高影响越大。

[9]

孟雅丽, 段克勤, 尚溦, 等, 2022.

基于CMIP6模式数据的1961—2100年青藏高原地表气温时空变化分析

[J]. 冰川冻土, 44(1): 24-33.

DOI [本文引用: 6]

基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的22个地球气候/系统模式模拟数据，分析了1961—2100年期间青藏高原年均地表气温在不同情景下的时空变化。结果表明，多模式集合平均的模拟结果优于大多数单个模式。由于共享社会经济路径（SSP）和辐射强迫的不同，在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5四种情景下，2015—2100年间青藏高原年均地表气温的增温趋势分别为0.10 ℃·（10a）-1、0.29 ℃·（10a）-1、0.53 ℃·（10a）-1和0.69 ℃·（10a）-1，帕米尔高原、藏北高原中西部和巴颜喀拉山区为三个升温中心。相对于1995—2014年参考时段，到本世纪中期（2041—2060年），青藏高原区域年均地表气温将分别增加1.37 ℃、1.72 ℃、1.98 ℃和2.30 ℃，而到本世纪末期（2081—2100年），年均地表气温将分别增加1.42 ℃、2.65 ℃、4.28 ℃和5.38 ℃。与《巴黎协定》提出的到本世纪末全球平均气温升高不超过2 ℃目标相比，无论在哪种情景下，到本世纪中期时青藏高原年均地表气温相对于工业革命前均升高超过2 ℃，这会造成极大的气候生态环境问题。

[10]

孙侦, 贾绍凤, 吕爱锋, 等, 2015.

IPCC AR5全球气候模式对1996—2005年中国气温模拟精度评价

[J]. 地理科学进展, 34(10): 1 229-1 240.

[11]

王澄海, 吴永萍, 崔洋, 2009.

CMIP研究计划的进展及其在中国地区的检验和应用前景

[J]. 地球科学进展, 24(5): 461-468.

DOI [本文引用: 1]

      由世界气候研究计划（WCRP）推动制定的CMIP计划，是一整套耦合大气环流气候模式的比较计划。该计划旨在通过比较模式的模拟能力来评价模式的好坏，促进气候模式的发展；同时也为生态、水文、社会经济诸学科在全球变化背景下预估未来环境变化提供可靠的科学依据。CMIP计划从AMIP开始，经历了CMIP1、CMIP2、CMIP3几个阶段的发展，并已为模式研究提供了迄今为止时间最长、内容最为广泛的模式资料库。尽管模式的模拟结果仍不可避免的存在一些不足，但世界各国纷纷利用该资料库进行模式发展以及与气候变化相关的多学科研究，为预估未来的环境变化提供了不可替代的科学依据。对其作了简要回顾，并对其在中国地区存在的问题和潜在应用前景作了简要论述。

[12]

王连喜, 李凤霞, 黄峰, 等, 2008. 宁夏农业气候资源及其分析[M]. 银川: 宁夏人民出版社.

[13]

王胜杰, 赵国强, 王旻燕, 等, 2021.

1961—2020年黄河流域气候变化特征研究

[J]. 气象与环境科学, 44(6): 1-8.

[14]

王晓峰, 勒斯木初, 张明明, 2019.

“两屏三带”生态系统格局变化及其影响因素

[J]. 生态学杂志, 38(7): 2 138-2 148.

[15]

王有恒, 谭丹, 韩兰英, 等, 2021.

黄河流域气候变化研究综述

[J]. 中国沙漠, 41(4): 235-246.

[16]

魏凤英

, 2007. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 北京: 气象出版社.

[17]

伍清, 蒋兴文, 谢洁, 等, 2018.

基于CMIP5资料的西南地区2020—2050年气温多模式集合预估

[J]. 干旱气象, 36(6): 971-978.

利用1961—2005年西南地区2 m气温的观测资料及同期CMIP5的11个全球气候系统模式的历史模拟数据，对比分析模式模拟、统计降尺度方法模拟、多模式集合模拟、统计降尺度和多模式集合相结合方法模拟的西南地区及不同分区气温误差。结果表明统计降尺度方法和多模式集合方法都能有效降低模拟误差，多模式集合的模拟误差相对较小。选取多模式集合方法预估RCP4.5中等偏低辐射强迫情景下2020—2050年西南地区2 m气温的变化，发现2020—2050年西南地区年平均及四季气温都呈显著上升趋势，冬季气温增幅相对较高，夏季相对较低；气温增幅较高的区域主要位于102°E以西，较低的区域位于四川西南部和云南西北部交界处。

[18]

吴绍洪, 赵东升, 2020.

中国气候变化影响、风险与适应研究新进展

[J]. 中国人口资源与环境, 30(6): 1-9.

[19]

武新英, 郝增超, 张璇, 等, 2021.

中国夏季复合高温干旱分布及变异趋势

[J]. 水利水电技术(中英文), 52(12): 90-98.

[20]

肖国举, 张强, 李裕, 等, 2010.

气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分及其灌水量的影响

[J]. 农业工程学报, 26(6): 7-13.

[21]

杨肖丽, 郑巍斐, 林长清, 等, 2017.

基于统计降尺度和SPI的黄河流域干旱预测

[J]. 河海大学学报(自然科学版), 45(5): 377-383.

[22]

杨兴国, 孙银川, 王素艳, 等, 2021. 宁夏气候与生态环境[M]. 北京: 气象出版社.

[23]

杨绚, 李栋梁, 汤绪, 2014.

基于CMIP5多模式集合资料的中国气温和降水预估及概率分析

[J]. 中国沙漠, 34(3): 795-804.

[24]

翟盘茂, 周佰铨, 陈阳, 等,

气候变化科学方面的几个最新认知

[J]. 2021. 气候变化研究进展, 17(6): 629-635.

[25]

张镭, 黄建平, 梁捷宁, 等, 2020.

气候变化对黄河流域的影响及应对措施

[J]. 科技导报, 38(17): 42-51.

[26]

张丽霞, 陈晓龙, 辛晓歌, 2019.

CMIP6情景模式比较计划(ScenarioMIP)概况与评述

[J]. 气候变化研究进展, 15(5): 519-525.

[27]

张强, 陈丽华, 王润元, 等, 2012.

气候变化与西北地区粮食和食品安全

[J]. 干旱气象, 30(4): 509-513.

气候变化对西北地区影响十分显著，尤其对西北地区粮食和食品安全带来的风险正在成为社会经济发展的严峻挑战。本文在总结国家公益性行业科研专项“西北地区旱作农业对气候变暖的响应特征研究”、科技部科研院所社会公益研究专项“西北农作物对气候变化的响应及其评价方法”和甘肃省科技攻关项目“甘肃干旱生态环境对全球气候变暖的响应及减灾技术的研究”等科研项目研究成果的基础上，分析了气候变化对西北地区粮食和食品安全带来的风险性，归纳了气候变化对西北地区粮食和食品安全的主要影响方面，初步提出了西北地区在粮食和食品安全方面应对气候变化的科学对策和技术方法，从而为西北地区应对和适应气候变化的影响提供科学参考依据。 

[28]

赵东升, 吴绍洪, 2013.

气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究

[J]. 地理学报, 68(5): 602-610.

[29]

赵鸿, 王润元, 尚艳, 等, 2016.

粮食作物对高温干旱胁迫的响应及其阈值研究进展与展望

[J]. 干旱气象, 34(1): 1-12.

DOI [本文引用: 1]

以大气温度升高和降水波动为主要标志的气候变暖对农业生产产生了重要影响，农作物生长发育、形态建成、生理生化过程等对气温、水分变化的响应特征、机理与后果等的研究，对揭示气候变化对农作物的影响及其机制具有重要作用，是制定适应对策的重要前提之一。本文分别回顾了国内外水稻、小麦、玉米等主要粮食作物生长、发育、生理生态因子、产量、水分利用效率等对高温、水分亏缺的反应以及对二者的协同响应，评述了高温和干旱缺水影响过程中作物的阈值反应及其临界值，讨论了当前高温干旱对作物影响研究中存在的问题。在此基础上，提出了今后应着重加强研究的关键科学问题：（1）干旱/湿润条件下的温度、水分阈值，以及多因子协同胁迫下作物的忍耐极限；（2）胁迫程度、时期、历时与作物自身生理生化过程的关系，以及细胞和分子水平上的响应机制；（3）作物对适度干旱的补偿效应在高温下是被削减还是增加，需要进一步研究和探索。

[30]

周国逸, 李琳, 吴安驰, 2020.

气候变暖下干旱对森林生态系统的影响

[J]. 南京信息工程大学学报(自然科学版), 12(1): 81-88.

[31]

周天军, 邹立维, 陈晓龙, 2019.

第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)评述

[J]. 气候变化研究进展, 15(5): 445-456.

[32]

周天军, 陈梓明, 邹立维, 等, 2020.

中国地球气候系统模式的发展及其模拟和预估

[J]. 气象学报, 78(3): 332-350.

[33]

周天军, 陈梓明, 陈晓龙, 等, 2021.

IPCC AR6报告解读:未来的全球气候——基于情景的预估和近期信息

[J]. 气候变化研究进展, 17(6): 652-663.

[34]

周文翀, 韩振宇, 2018.

CMIP5全球气候模式对中国黄河流域气候模拟能力的评估

[J]. 气象与环境学报, 34(6): 42-55.

[35]

ALLEN

R G

, PEREIRA

L S

, RAES

, et al, 1998.

Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements-FAO irrigation and drainage paper 56

[EB/OL]. [2022-12-08]. https://www.fao.org/3/X0490E/X0490E00.htm.

URL [本文引用: 1]

[36]

CAI

W J

, ZHANG

, SUEN

H P

, et al, 2020.

The 2020 China report of the lancet countdown on health and climate change

[J]. The Lancet Public Health, 6(1): 64-81.