地理研究 ›› 2015, Vol. 34 ›› Issue (4): 631-643.doi: 10.11821/dlyj201504003
殷刚1,2,3(), 陈曦1, 塔西甫拉提∙特依拜2, 邵华1, 白磊1,2,3, 胡增运1, 张弛1(
), 徐婷4
收稿日期:
2014-09-21
修回日期:
2015-01-05
出版日期:
2015-04-10
发布日期:
2015-06-11
作者简介:
作者简介:殷刚(1971- ),男,博士研究生,研究方向为气象学。E-mail:
基金资助:
Gang YIN1,2,3(), Xi CHEN1, Tashpolat TIYIP2, Hua SHAO1, Lei BAI1,2,3, Zengyun HU1, Chi ZHANG1(
), Ting XU1
Received:
2014-09-21
Revised:
2015-01-05
Online:
2015-04-10
Published:
2015-06-11
摘要:
在气象站稀疏的中亚荒漠地区采用基于大气物理机制的区域气候模式,可获得高分辨率格点气象资料进行气候变化研究。针对中亚地区1958-2001年的气候变化,采用RegCM区域气候模式对ERA40和NCEP/NCAR两套气象再分析数据进行动力降尺度至40 km,并将结果同三套基于气象站点插值外推的格点数据(CRU、WM和APHRO)进行比较。所有数据一致表明,1960年代以来新疆地区的气温显著增加,南疆地区降水增加、天山山区降水减少。除APHRO外,数据都表明北疆地区降水呈增加趋势。RegCM模拟的气温和降水数据与站点外推数据空间分布格局基本一致;但RegCM数据年平均气温低于站点外推数据,RegCM数据在新疆山区的年降水量是站点外推数据年降水量的1.3倍。由于研究区内73%的气象站点分布在中山带以下的干热气候区,站点外推数据可能低估山区降水并高估该区域气温。与站点插值外推的格点数据相比,区域气候模式具有能细致描述区域内中小尺度的地形/下垫面特征、更精确反映气象要素空间变异格局的能力。但因为缺乏足够的地面观测以及高精度遥感反演气象数据,当前尚无法全面评估区域气候模式在中亚地区尤其是山区的模拟精度。
殷刚, 陈曦, 塔西甫拉提∙特依拜, 邵华, 白磊, 胡增运, 张弛, 徐婷. 气候模式同站点插值外推气象数据的比较[J]. 地理研究, 2015, 34(4): 631-643.
Gang YIN, Xi CHEN, Tashpolat TIYIP, Hua SHAO, Lei BAI, Zengyun HU, Chi ZHANG, Ting XU. A comparison study between site-extrapolation-based and regional climate model-simulated climate datasets[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2015, 34(4): 631-643.
表3
不同子区内RegCM降水数据与站点外推数据的相关系数及多年平均降水"
子研究区 | 驱动数据源 | 模拟数据与站点外推数据的相关系数 | 模拟数据与站点外推数据的年降水量(mm) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CRU | WM | APHRO | RegCM | CRU | WM | APHRO | ||
北疆 准格尔 | ERA40 | 0.55 | 0.52 | 0.51 | 192 | 150 | 173 | 149 |
NCEP | 0.61 | 0.64 | 0.63 | 178 | ||||
南疆 塔里木 | ERA40 | 0.61 | 0.60 | 0.59 | 90 | 90 | 83 | 61 |
NCEP | 0.49 | 0.55 | 0.61 | 71 | ||||
天山山区 | ERA40 | 0.62 | 0.59 | 0.65 | 400 | 282 | 291 | 300 |
NCEP | 0.71 | 0.65 | 0.69 | 356 |
表4
1958-2001年RegCM数据与站点外推数据在不同研究区内气温变化趋势和MK检验结果"
研究区 | 数据集 | 多年平均气温 | K(℃/10a) | 突变年份 | 突变前平均气温(℃) | 突变后平均气温(℃) | 突变后/突变前 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
北疆 准格尔 | NCEP-RegCM | 2.95 | 0.28* | 1977 | 2.37 | 3.39 | 1.43 |
ERA40-RegCM | 3.26 | 0.08 | |||||
CRU | 5.75 | 0.43* | 1987 | 5.39 | 6.51 | 1.21 | |
WM | 4.56 | 0.30* | 1977 | 4.15 | 4.88 | 1.18 | |
南疆 塔里木 | NCEP-RegCM | 6.51 | 0.13 | ||||
ERA40-RegCM | 6.68 | -0.02 | |||||
CRU | 10.26 | 0.22* | 1994 | 10.12 | 10.89 | 1.08 | |
WM | 10.01 | 0.12* | 1996 | 9.94 | 10.60 | 1.07 | |
天山山区 | NCEP-RegCM | 0.58 | 0.12 | ||||
ERA40-RegCM | 0.91 | -0.01 | |||||
CRU | 4.34 | 0.30* | 1989 | 4.13 | 4.88 | 1.18 | |
WM | 3.33 | 0.23* | 1989 | 3.12 | 3.77 | 1.21 |
表5
RegCM数据与站点外推数据在不同研究区内1958-2001年的多年平均降水趋势和MK检验结果"
研究区域 | 数据集 | 多年平均降水(mm) | K(mm/a) | 突变年份 | 突变前平均降水(mm) | 突变后平均降水(mm) | 突变后/突变前 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
北疆 准格尔 | NCEP-RegCM | 177.51 | 0.21 | ||||
ERA40-RegCM | 191.72 | 0.27 | |||||
CRU | 149.61 | 0.63 | |||||
WM | 173.37 | 1.24* | 1989 | 162.03 | 200.41 | 1.24 | |
APHRO | 148.40 | -0.23 | |||||
南疆 塔里木 | NCEP-RegCM | 71.36 | 0.08 | ||||
ERA40-RegCM | 90.07 | 0.49* | 1973 | 82.42 | 94.02 | 1.14 | |
CRU | 83.80 | 0.11 | |||||
WM | 60.66 | 0.78* | 1988 | 53.75 | 75.48 | 1.40 | |
APHRO | 62.76 | 0.46* | |||||
天山山区 | NCEP-RegCM | 355.69 | -0.86 | ||||
ERA40-RegCM | 399.88 | 0.30 | |||||
CRU | 281.54 | -0.31 | |||||
WM | 291.10 | -0.11 | |||||
APHRO | 300.39 | -0.33 |
表6
山区和低山平原气象站的气温和降水比较"
组号 | 配对气象站 | 编号 | 经度(°) | 纬度(°) | 海拔(m) | 垂直划分 | 温度(℃) | 降水(mm) | M降水 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 昭苏 | 51437 | 81.08 | 43.09 | 1721 | M | 3.5 | 511.3 | 1.8 |
伊宁 | 51431 | 81.20 | 43.57 | 1266 | L | 9.2 | 278.6 | ||
2 | 巴音布鲁克 | 51542 | 84.09 | 43.02 | 2517 | M | 4.3 | 277.2 | 1.3 |
巴伦台 | 51467 | 84.40 | 44.26 | 886 | L | 6.9 | 206.9 | ||
3 | 乌鲁木齐 | 51463 | 87.37 | 43.47 | 1781 | M | 7.4 | 265.8 | 1.9 |
昌吉 | 51365 | 87.32 | 44.12 | 493 | L | 6.5 | 142.8 | ||
4 | 托里 | 51241 | 83.36 | 45.56 | 1993 | M | 5.5 | 245.5 | 2.2 |
克拉玛依 | 51243 | 84.51 | 45.36 | 654 | L | 8.7 | 111.0 | ||
5 | 巴里坤 | 52101 | 93.00 | 43.36 | 2440 | M | 2.9 | 219.8 | 5.7 |
哈密 | 52203 | 93.31 | 42.49 | 562 | L | 10.1 | 38.7 | ||
6 | 阿合奇 | 51711 | 78.27 | 40.56 | 2113 | M | 6.8 | 219.0 | 2.2 |
柯坪 | 51720 | 79.03 | 40.30 | 1279 | L | 11.7 | 98.2 |
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