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本文利用IPCC-AR4提供的全球气候系统模式在“20世纪气候模拟试验”下的地面气温和海平面气压模拟结果对北半球地区和我国模拟能力进行评估,并选取模拟效果较好的模式进行多模式集合平均、多模式超级集合试验,比较单个模式及两种多模式集成方法的模拟效果。然后在此基础上应用多模式超级集合方法对未来30年不同排放情景下地面气温和海平面气压变化情况进行预估。
结果表明,IPCC-AR4的全球气候系统模式对地面气温和海平面气压都有一定的模拟能力。冬季的模拟误差较夏季的要大,海洋地区的模拟误差比较小,大陆地区模拟误差误差较大。对于北半球大陆地区,乌拉尔山地区、北美洲东北部的格陵兰地区以及青藏高原地区的模拟误差最大,模拟效果最差。对于中国地区,105°E以东地区模拟效果较好,105°E以西地区模拟效果较差,青藏高原地区的模拟效果最差。进行多模式集合时,选取参与集合的模式数目为8个左右时集合结果较好。相对于模拟效果最优的单个模式,多模式简单集合平均使地面气温的均方根误差降低了0.5℃左右,海平面气压的均方根误差降低1hPa左右,改善了模拟效果。而多模式超级集合的地面气温均方根误差又比多模式简单集合平均的降低了0.5℃,相对于海平面气压多模式集合平均的均方根误差降低0.5hPa左右,更优于多模式简单集合平均。
未来30年,中国地区的地面气温呈显著上升趋势,SRES A1B、SRES A2和SRES B1情景下的地面气温上升速率分别为0.36℃/10a、0.25℃/10a和0.14℃/10a。海平面气压在未来30年内没有明显的上升或下降趋势,SRES A1B情景下海平面气压年际变化幅度为-0.3~0.2hPa,SRES A2和SRES B1情景的变化幅度分别为-0.2~0.4hPa和-0.2~0.2hPa。SRES A1B、SRES A1和SRES B1情景下冬季地面气温升高都约为0.3~2.1℃,夏季升温分别约为1.8℃、1.5℃和1.2℃,升温比较显著的地区主要为我国东北、华北以及西部地区。冬季升温幅度要大于夏季,使得地面气温季节间的变化幅度减小。冬夏季海平面气压变化与地面气温变化趋势一致,冬季大陆冷性高压随地面气温的升高而减弱,夏季大陆热低压随地面气温的升高而加强,增暖较显著的地区海平面气压降低约在-0.3~-1.5hPa之间。