青藏科考

第三极西风区与季风区未来呈现不同气候变化特征

文章来源 :
2021-10-26 16:28

作为全球气候变化的敏感区,第三极地区的气温与降水时空差异性变化一直备受关注。未来气候变化研究高度依赖国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)多模式数据,历代CMIP资料评估结果已表明不同模式间存在较大差异,且在青藏高原存在冷偏差和湿偏差。印度季风与中纬度西风的协同作用,在第三极地区形成了气候特征差异显著的季风区与西风区,对该区域气候的模拟精度很大程度上反映CMIP模式在第三极地区的可信度。最新发布的CMIP6多模式数据能否再现第三极季风区与西风区降水与气温的分布及变化特征?在未来气候变化情景下,第三极西风区和季风区降水和气温将呈现怎样的变化?

基于以上问题,本研究选取第三极地区地面观测相对密集的两个典型区域-季风主导的青藏高原东南部(SETP)和西风主导的阿姆与锡尔河上游(UAS)(图1),评估18个CMIP6模式历史与未来的气候输出。相对于地面观测站点数据,18个气候模式总体能够再现两个典型区域气温(图2a)和降水(图 2b)的季节和空间分布特征。但CMIP5在高原上呈现的冷偏差和湿偏差在CMIP6中依然存在,并且多模式平均的冷偏差和湿偏差在季风主导的青藏高原东南部(冷偏差1.18℃,湿偏差119%)显著高于西风主导的阿姆与锡尔河上游(冷偏差0.32℃,湿偏差46%)。偏差校正后的未来数据(2015–2100)显示,在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,青藏高原东南部、阿姆与锡尔河上游均显著增温,增温幅度分别高于全球平均水平的34%–42%和40%–50%;但在远未来(2050–2100),SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下,增温幅度逐渐减缓;在SSP5-8.5情景下,增温持续增强(图3)。关于降水,在这三个情景下,两个区域呈现总体变湿的态势,但季风区变湿的强度显著高于西风区的阿姆和锡尔河上游,并且存在季节差异;高原东南部增湿发生在夏季,阿姆与锡尔河变湿主要发生在冬季。第三极地区未来的暖湿化趋势,可能会加剧区域(尤其在青藏高原东南部的夏季)冰崩、滑坡、泥石流、洪水等自然灾害风险。同时,在SSP5-8.5情景下的未来,阿姆与锡尔河的上游夏季将呈现变干的态势,加速该地区已存在的上下游季节用水矛盾,为中亚地区国际流河流水资源管理带来挑战。

该研究成果近日以“Evaluation of Climate in CMIP6 Models over Two Third Pole Subregions with Contrasting Circulation Systems”为题,在线发表于《Journal of Climate》。亚洲水塔动态变化与影响任务中国科学院青藏高原研究所博士生李颖为第一作者,苏凤阁研究员为通讯作者。


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图1  研究区概况


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图2a  基于地面观测和18个CMIP6模式在青藏高原东南部(SETP,1961–2014)和阿姆河与锡尔河上游(UAS,1961–1990)的历史时期多年月平均气温分布


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图2b  基于地面观测和18个CMIP6模式在青藏高原东南部(SETP,1961–2014)和阿姆河与锡尔河上游(UAS,1961–1990)的历史时期多年月平均降水分布


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图3  青藏高原东南部(左)和阿姆与锡尔河上游(右)的历史与未来气温(上)和降水(下)年变化序列。

阴影部分为一倍标准偏差

论文链接:https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0214.1