借助第五阶段国际耦合模式比较计划(CMIP5)多模式集合数据、欧洲中期预报中心再分析资料及黑河流域站点观测记录等,检验了模式降水估计偏差,设计了3种降尺度方法,对2011～2100年模式集合预估降水做了降尺度偏差订正.结果表明,即使去掉模式气候飘移,在黑河流域的模拟或估计降水偏差依然较大.本文选用15个CMIP5模式集合做降水预估.依据贝叶斯模式平均(BMA)和多元线性回归(MLR)构造降尺度模型,其因子有700?hPa位势高度场、经向风和比湿等.检验表明,两种降尺度模型各有优缺点,BMA降尺度降水平均值精度较高,但方差和相关系数较低;MLR的方差和相关系数均较高,但在黑河下游极端干旱区或少雨季节易出现"负降水"偏差.在降尺度模型中加入模式降水因子后,BMA的降水方差和相关系数均有明显提高,MLR的负降水问题得到一定程度抑制.BMA模型在黑河上游最优,MLR在中、下游及整个流域最优.因此,选用BMA和MLR对RCP4.5情景下2011～2100年的降水预估做降尺度偏差订正,结果表明,经BMA和MLR降尺度后预估的整个黑河流域降水呈下降趋势,相对于1971～2000年参考期,流域前期(2011～2040年)、中期(2041～2070年)、后期(2071～2100年)降水下降率依次为?9.7％、?12.5、?12.1％,即前、中期降水明显减少,后期变化不大.其中上游降水有一个弱的增加趋势,其变化率依次为1.4％、1.6％、2.3％;中游降水呈明显减少趋势,其变化率依次为?16.3％、?21.4％、?22.6％;下游降水前期减少,中、后期明显增加,其变化率依次为?13.0％、4.2％、21.4％.该预估结果表明,随着全球气候暖化,黑河上游祁连山区降水会缓慢增加,但中游农耕区降水明显减少,流域水资源供需矛盾可能会进一步加剧.因此,黑河流域未来的分水方案及相关的生态、农业、经济等发展规划需要据此做一些调整,以适应未来气候和黑河流域水资源的可能变化.

黑河流域;CMIP模式;降水预估;统计降尺度;偏差订正

苏海锋;戴新刚;熊喆;延晓冬

中国科学院大气物理研究所东亚气候—环境重点实验室,北京 100029;中国科学院大学,北京 100049;北京师范大学未来地球研究院,北京 100875

气候与环境研究

[1]苏海锋;戴新刚;熊喆;延晓冬-.21世纪黑河流域降水统计降尺度及预估)[J].气候与环境研究,2022(05):591-603

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