基于RegCM--CLM4.5模式的新疆天山西部区域气候模拟适用性研究

摘要

全球变暖已成事实，气候变化对林业产生重要影响，同时林业对气候变化也具有一定的反馈作用，研究气候变化的适应性及林业的响应迫在眉睫。本研究以新疆天山西部林区为研究区域，首先开展了利用区域气候模式RegCM4.5耦合通用陆面模式CLM4.5（以下简称RegCM-CLM4.5）对新疆天山西部2013～2016年气候因子的适用性模拟研究，模拟水平分辨率为20km，为运用该模式研究气候变化在新疆天山西部林业响应提供技术支持。试验包括三种参数化方案及集合对年际和季节气候因子适用性模拟。模式运行基于中国林业科学研究院资源信息研究所高性能计算环境，通过动力降尺度方法进行并行数值模拟，每6h输入一次数据，同时每6h输出一次结果，变量包括年际和春、夏、秋、冬季的平均温度、最高温度、最低温度、降水、风速及二氧化碳。同时利用中国气象数据共享网提供的66个气象站监测数据对模拟结果进行了验证。 主要研究成果如下: 1.通过对新疆天山西部的输出结果分析，结果表明:RegCM-CLM4.5通过降尺度方法能较好的输出新疆天山西部的地形、土地利用状况及纹理结构，对该地区年际温度、最高温度、最低温度、降水和风速的总体分布模拟效果也比较好，与实际气象站观测数据差别不明显;对该区域温度的模拟，表现出最高温度模拟效果好于年平均气温和最低气温的模拟效果。对温度、最高温度、最低温度的模拟，方案RUN1、RUN3、ENS均比方案RUN2要好。对降水的模拟，也表现出其它方案优于RUN2方案，而对风速的模拟不同方案差异不大。 2.通过对新疆天山西部春、夏、秋、冬的温度、最高温度、最低温度、降水和风速的模拟结果分析。结果表明:RegCM-CLM4.5能很好的模拟该地区季节内气候因子的分布，不同参数化方案对季节平均气温（平均、最高、最低）和风速的模拟不敏感，但在均方根误差不大的情况下，对降水的模拟表现出方案RUN1、RUN3和ENS优于RUN2。模式对最高气温的模拟效果最好，平均气温和最低气温次之，对季节气温、最高气温、最低气温的模拟均表现出春、夏、秋的效果好于冬季。模式对风速的模拟也表现出春夏秋的模拟效果好于冬季。而对降水的模拟表现为春、夏、冬季优于秋季，并且冬季的RUN1和RUN3方案模拟效果最好。 3.通过对天山西部2013年至2016年二氧化碳的模拟分析，结果表明:RegCM-CLM4.5模式对新疆天山西部二氧化碳具有较好的模拟效果，在2013年至2016年模拟区二氧化碳值为上升趋势，与气候变暖状况一致。同时该区域对模式的RUN1、RUN2、RUN3三种参数化方案二氧化碳的模拟不敏感。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1研究背景及意义

1．1．2项目来源

1．2国内外气候变化研究现状

1．2．1国际气候变化研究进展

1．2．2国内气候变化研究进展

1．3 RegCM和CLM的形成及发展

1．3．1区域气候模式的形成和发展

1．3．2 RegCM4.5简介

1．3．3 CLM4.5简介

1．3．4模式的并行版简介

1．4研究目标和技术路线

1．4．1研究目标

1．4．2主要研究内容

1．4．3技术路线

1．5组织结构

第二章研究区概况

2．1．3气候特征

2．2试验设计

2．2．1参数设置及改进

2．2．2区域范围

2．2．3区域土地利用

2．2．4主要土壤类型

2．3参数选取

2．3．1 Grell积云参数化方案

2．3．2 Tiedtke积云参数化方案

2．3．3 Emanuel积云参数化方案

2．4检验方法

2．4．1空间相关系数

2．4．2均方根误差

第三章RegCM-CLM4.5对新疆天山西部年际数值模拟

3．2．1年均温度模拟及检验

3．2．2年均最高温度模拟及检验

3．2．3年均最低温度模拟及检验

3．2．4年均降水模拟及检验

3．2．5年均风速模拟及检验

3．3研究结果

3．4小结和讨论

第四章RegCM-CLM4.5对新疆天山西部季节数值模拟

4．1季节温度模拟及检验

4．1．1春季

4．1．2夏季

4．1．3秋季

4．1．4冬季

4．1．5总结与讨论

4．2季节最高模拟及检验

4．2．1春季

4．2．2夏季

4．2．3秋季

4．2．4冬季

4．2．5总结与讨论

4．3季节最低模拟及检验

4．3．1春季

4．3．2夏季

4．3．4秋季

4．3．4冬季

4．3．5总结与讨论

4．4季节降水模拟及检验

4．4．1春季

4．4．2夏季

4．4．3秋季

4．4．4冬季

4．4．5总结与讨论

4．5季节风速模拟及检验

4．5．1春季

4．5．2夏季

4．5．3秋季

4．5．4冬季

4．5．5总结与讨论

4．6研究结果

4．7小结与讨论

第五章RegCM-CLM4.5对二氧化碳的模拟

5．2 RUN2方案对二化碳的数值模拟

5．3 RUN3方案对二氧化碳的数值模拟

第六章结论与讨论

6．1结论

6．2讨论

6．3展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢