黑龍江省近10 a氣溫預(yù)報模擬檢驗與未來40 a氣溫預(yù)測的分析

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)報模擬檢驗與未來40 a氣溫預(yù)測的分析

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年平均氣溫變化進行模擬預(yù)報,對模擬結(jié)果進行氣候態(tài)方法檢驗。結(jié)果表明,部分氣候模式模擬的氣溫氣候預(yù)報檢驗達到可信的程度,可以使用其結(jié)果作延伸預(yù)報；2010-2050年氣候模擬預(yù)報結(jié)果表明未來的40 a年平均氣溫累計上升1.1℃。

氣候態(tài)檢驗;模式模擬;氣溫上升

1 引言

利用氣候模式對全球未來氣候情景進行模擬與評估已是氣象學(xué)家普遍采用的主要方法[1-5]。此外還有區(qū)域和個別臺站的氣候要素預(yù)報方法，主要將模式模擬結(jié)果進行降尺度，或結(jié)合統(tǒng)計方法，或利用天氣發(fā)生器方法進行相似、相關(guān)預(yù)報[6-8]，即將模擬結(jié)果輸出的天氣形勢，通過最優(yōu)相似的形勢來預(yù)報此區(qū)域或臺站的天氣氣候要素。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年的氣溫進行年、季的氣候模擬預(yù)測[9]。現(xiàn)在已積累了10 a的觀測數(shù)據(jù)，對2000-2009年已出現(xiàn)的年、季氣溫實況,進行模式的模擬能力有效性檢驗,就其模式自身問題檢驗采用的方法已有專家做過[10]；本文主要采用氣候態(tài)檢驗方法,即將模擬場與觀測場兩者的差值場進行直觀比較,包括平均值、相關(guān)系數(shù)、標準差和均方根誤差。經(jīng)過氣候態(tài)檢驗的模式,認為預(yù)報準確率較高。均方根誤差較小,相關(guān)系數(shù)相對比較大的模式,可以用來直接制作預(yù)報,本文未來溫度預(yù)報就是采用此法。也可采用相關(guān)系數(shù)比較大的模式,用其中相對較好的幾個模式模擬的結(jié)果,作為因子構(gòu)建多元回歸方程,進行降水氣候預(yù)報。

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0.97，遠高于0.001信度檢驗，完全可以代表全省溫度變化趨勢。

2 2000-2009年平均氣溫模擬預(yù)報的氣候態(tài)檢驗

由表1所見,CCCma模式對哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均值模擬預(yù)報與實況值非常接近,差值最大不超過±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)報與實況值升降趨勢大部分一致。CCSR模式模擬預(yù)報與實況值也非常接近,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)報與實況值升降趨勢不一致較多,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)報與實況值差值、均方根誤差比較來看,比上述3個模式都大,而相關(guān)系數(shù)均為負,表明模式模擬性能較低一些。Hadley模式模擬指標性能,基本與CSIRO模式一樣，相對較差。綜上所述，對2000-2009年平均氣溫距平值模式模擬預(yù)報檢驗比較分析來看,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況值檢驗比較

3 2010-2050年平均氣溫氣候預(yù)測

圖1 2010-2050年逐年平均氣溫距平預(yù)測

由于各模式模擬預(yù)報值與實況值較接近,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)報模式。其中哈爾濱、牡丹江年氣溫距平預(yù)報值采用Gfdl模式預(yù)報值,齊齊哈爾、佳木斯及4市平均年氣溫距平預(yù)報值采用CCCma的模式預(yù)報值。從圖1可看出,氣溫呈明顯線性升高趨勢,本世紀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累計升溫1.1℃,平均上升速率0.28℃/10 a，高于上世紀后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)報準確率的性能進行檢驗,結(jié)果表明，采用其中預(yù)報性能較好模式模擬預(yù)報方法是可行的。依此利用預(yù)報較好的模式延伸時效制作預(yù)報,其結(jié)果如下: 2010-2050年年平均氣溫呈線性上升趨勢,40 a年平均氣溫累計上升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,與近年來所取排放標準不同,加之模式的不穩(wěn)定,因此計算結(jié)果會存在差異。不能僅靠10 a的模擬來評估模式的好與差,更需要的是對模式不斷的改進和完善,用更長的時間去對模式進行檢驗。以上結(jié)果可對全省應(yīng)對氣候變化、節(jié)能減排、遠景規(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。

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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)，?？粕?，工程師.