齊東方,王榮

（1.黑龍江省氣候中心，黑龍江哈爾濱 150030;2.雙鴨山市氣象局，黑龍江雙鴨山 155100）

黑龍江省近10 a氣溫預(yù)報(bào)模擬檢驗(yàn)與未來(lái)40 a氣溫預(yù)測(cè)的分析

齊東方1,王榮2

（1.黑龍江省氣候中心，黑龍江哈爾濱 150030;2.雙鴨山市氣象局，黑龍江雙鴨山 155100）

使用近10 a氣溫降水資料,采用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數(shù)值模式對(duì)哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000、2009年平均氣溫變化進(jìn)行模擬預(yù)報(bào),對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行氣候態(tài)方法檢驗(yàn)。結(jié)果表明,部分氣候模式模擬的氣溫氣候預(yù)報(bào)檢驗(yàn)達(dá)到可信的程度,可以使用其結(jié)果作延伸預(yù)報(bào)；2010-2050年氣候模擬預(yù)報(bào)結(jié)果表明未來(lái)的40 a年平均氣溫累計(jì)上升1.1℃。

氣候態(tài)檢驗(yàn);模式模擬;氣溫上升

1 引言

利用氣候模式對(duì)全球未來(lái)氣候情景進(jìn)行模擬與評(píng)估已是氣象學(xué)家普遍采用的主要方法[1-5]。此外還有區(qū)域和個(gè)別臺(tái)站的氣候要素預(yù)報(bào)方法，主要將模式模擬結(jié)果進(jìn)行降尺度，或結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法，或利用天氣發(fā)生器方法進(jìn)行相似、相關(guān)預(yù)報(bào)[6-8]，即將模擬結(jié)果輸出的天氣形勢(shì)，通過(guò)最優(yōu)相似的形勢(shì)來(lái)預(yù)報(bào)此區(qū)域或臺(tái)站的天氣氣候要素。徐南平等利用CCC-ma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數(shù)值模式,對(duì)黑龍江省哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江和佳木斯4市2000-2050年的氣溫進(jìn)行年、季的氣候模擬預(yù)測(cè)[9]。現(xiàn)在已積累了10 a的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)2000-2009年已出現(xiàn)的年、季氣溫實(shí)況,進(jìn)行模式的模擬能力有效性檢驗(yàn),就其模式自身問(wèn)題檢驗(yàn)采用的方法已有專(zhuān)家做過(guò)[10]；本文主要采用氣候態(tài)檢驗(yàn)方法,即將模擬場(chǎng)與觀測(cè)場(chǎng)兩者的差值場(chǎng)進(jìn)行直觀比較,包括平均值、相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和均方根誤差。經(jīng)過(guò)氣候態(tài)檢驗(yàn)的模式,認(rèn)為預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高。均方根誤差較小,相關(guān)系數(shù)相對(duì)比較大的模式,可以用來(lái)直接制作預(yù)報(bào),本文未來(lái)溫度預(yù)報(bào)就是采用此法。也可采用相關(guān)系數(shù)比較大的模式,用其中相對(duì)較好的幾個(gè)模式模擬的結(jié)果,作為因子構(gòu)建多元回歸方程,進(jìn)行降水氣候預(yù)報(bào)。

哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯4市溫度平均值的變化,基本能夠反映黑龍江全省氣溫變化，經(jīng)相關(guān)計(jì)算表明, 4市年氣溫平均值與全省年平均值相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.97，遠(yuǎn)高于0.001信度檢驗(yàn)，完全可以代表全省溫度變化趨勢(shì)。

2 2000-2009年平均氣溫模擬預(yù)報(bào)的氣候態(tài)檢驗(yàn)

由表1所見(jiàn),CCCma模式對(duì)哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均值模擬預(yù)報(bào)與實(shí)況值非常接近,差值最大不超過(guò)±0.7,均方根誤差較小，基本在0.6～1.0,相關(guān)系數(shù)以正相關(guān)為主,表明每年預(yù)報(bào)與實(shí)況值升降趨勢(shì)大部分一致。CCSR模式模擬預(yù)報(bào)與實(shí)況值也非常接近,在-0.2～0.4,均方根誤差較小，基本在0.8～1.0,相關(guān)系數(shù)很小,表明每年預(yù)報(bào)與實(shí)況值升降趨勢(shì)不一致較多,CCSR模式較CCCma模式模擬性能稍低一些。Gfdl模式,從10 a平均模擬值與實(shí)況值比較,非常接近,但均方根誤差＞1,相關(guān)系數(shù)僅次于CCCma模式,以正相關(guān)為主。CSIRO模式,從模擬預(yù)報(bào)與實(shí)況值差值、均方根誤差比較來(lái)看,比上述3個(gè)模式都大,而相關(guān)系數(shù)均為負(fù),表明模式模擬性能較低一些。Hadley模式模擬指標(biāo)性能,基本與CSIRO模式一樣，相對(duì)較差。綜上所述，對(duì)2000-2009年平均氣溫距平值模式模擬預(yù)報(bào)檢驗(yàn)比較分析來(lái)看,CCCma和Gfdl模式比較好,CCSR模式稍差一些,最差的是Hadley模式和CSIRO模式。

表1 2000-2009年年平均氣溫距平值模式模擬與實(shí)況值檢驗(yàn)比較

3 2010-2050年平均氣溫氣候預(yù)測(cè)

圖1 2010-2050年逐年平均氣溫距平預(yù)測(cè)

由于各模式模擬預(yù)報(bào)值與實(shí)況值較接近,均方根誤差較小,故選取5模式中正相關(guān)系數(shù)較大的模式做為可參考應(yīng)用的預(yù)報(bào)模式。其中哈爾濱、牡丹江年氣溫距平預(yù)報(bào)值采用Gfdl模式預(yù)報(bào)值,齊齊哈爾、佳木斯及4市平均年氣溫距平預(yù)報(bào)值采用CCCma的模式預(yù)報(bào)值。從圖1可看出,氣溫呈明顯線(xiàn)性升高趨勢(shì),本世紀(jì)40年代升高更為明顯。在2024、 2031、2047年前后也有幾次的降溫。黑龍江省西北部齊齊哈爾升溫最大,40 a累計(jì)升溫1.8℃（表2）,平均上升速率0.45℃/10 a;上升幅度較小的是東北部的佳木斯,40 a累計(jì)升溫1.2℃,平均上升速率0.3℃/10 a;全省平均（用4市平均值代替）40 a累計(jì)升溫1.1℃,平均上升速率0.28℃/10 a，高于上世紀(jì)后50年代年平均氣溫0.2℃/10 a的升溫速率。

表2 2010-2050年平均氣溫距平年代際變化值（單位：℃）

4 小結(jié)

利用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數(shù)值模式對(duì)哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000-2009年平均氣溫變化模擬預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的性能進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明，采用其中預(yù)報(bào)性能較好模式模擬預(yù)報(bào)方法是可行的。依此利用預(yù)報(bào)較好的模式延伸時(shí)效制作預(yù)報(bào),其結(jié)果如下: 2010-2050年年平均氣溫呈線(xiàn)性上升趨勢(shì),40 a年平均氣溫累計(jì)上升1.1℃,其中西部的齊齊哈爾上升幅度更大一些,上升了1.8℃。

由于模式構(gòu)建的差異,與近年來(lái)所取排放標(biāo)準(zhǔn)不同,加之模式的不穩(wěn)定,因此計(jì)算結(jié)果會(huì)存在差異。不能僅靠10 a的模擬來(lái)評(píng)估模式的好與差,更需要的是對(duì)模式不斷的改進(jìn)和完善,用更長(zhǎng)的時(shí)間去對(duì)模式進(jìn)行檢驗(yàn)。以上結(jié)果可對(duì)全省應(yīng)對(duì)氣候變化、節(jié)能減排、遠(yuǎn)景規(guī)化、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,防災(zāi)減災(zāi)提供信息和重要參考。

[1]Cubasch U.Meehl G A,et al.Projections of Future Climate Change[A].Houghton J T,Ding Y,et al.Climate Change 2001; The Scientific Basis,Contribution of WGI to the Third Assessment Report of the IPCC[C].Cambridge University Press, 2001.527-529.

[2]Boer G j,Flato G,Reader M C,et al.A transient climate Change simulation with greenhouse gas and aerosol forcing:projected climate for the 21 st centuru[J].Clim.Dyn.,2000,16:427-450. [3]丁一匯.中國(guó)氣候變化科學(xué)、影響、適應(yīng)及對(duì)策研究[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2009.

[4]徐影,丁一匯,趙宗慈,等.我國(guó)西北地區(qū)21世紀(jì)季節(jié)變化情景分析[J].氣候與環(huán)境研究,2003,18:26-34.

[5]中國(guó)氣候變化國(guó)別研究組.中國(guó)氣候變化國(guó)別研究[M].北京:清華大學(xué),2000.

[6]林學(xué)春.短期氣候預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)模型及其1996～1999年的預(yù)報(bào)實(shí)踐[M].氣候變化與預(yù)測(cè)研究,北京:氣象出版社,2000:95-103.

[7]李維京,陳麗娟.動(dòng)力延伸預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用方法的研究[M].氣候變化與預(yù)測(cè)研究,北京:氣象出版社,2000:222-229.

[8]魏磊，潘華盛，鄭紅.模式結(jié)果輸出與統(tǒng)計(jì)方法結(jié)合預(yù)報(bào)黑龍江省2010～2050年降水變化[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào)，2011，2（2）：54-57.

[9]徐南平,潘華盛,徐影.黑龍江省未來(lái)30和50年氣候變化預(yù)測(cè)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2004,13（1）:95-100.

[10]徐影,丁一匯,趙宗慈.近30年人類(lèi)活動(dòng)對(duì)東亞地區(qū)氣候變化影響檢測(cè)與評(píng)估[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2002,13（5）:513-525.

P459.9

A

1002－252X（2012）03－0025－03

2012－6－1

齊東方（1962-），男,黑龍江省哈爾濱市人,哈爾濱科技大學(xué)，專(zhuān)科生，工程師.