张塑果
成都信息工程大学
中山大学
昼夜温差(Diurnal Temperature Range,DTR)反映了日最高气温和日最低气温之间的差异, 可以直观地衡量恶劣天气强度和快速的短期气候变化。此外,DTR 的长期变化会影响城市生态、农业生产和人类健康等各个方面。青藏高原作为全球变暖的早期敏感指标,对东亚和全球气候都有重大影响。然而,CMIP6 模式对青藏高原 DTR 的时空模拟能力还有待全面评估,需要进一步研究。此外,研究 21 世纪各种共享社会经济路径情景(SSP 情景)下青藏高原 DTR 的未来变化具有重要意义,需要进行深入分析。本研究的目标是为青藏高原综合减灾防灾战略提供见解。
本文利用 CN05.1 观测数据和 23 个 CMIP6 模式的历史模拟结果,计算了青藏高原的 DTR 值。根据观测数据对这 23 个模式再现青藏高原 DTR 的能力进行了评估,从而确定了模拟性能优越的模式(用于预测青藏高原未来的 DTR 变化)。
在评估阶段,采用了双线性插值法,将模拟模型数据和观测数据均匀地插值到 0.5°×0.5° 的分辨率上。
为了评价各模型对青藏高原 DTR 的模拟能力,我们采用了多种指标,如相关系数、均方根误差、模型数据与观测数据随时间变化的标准偏差比等。这些指标用泰勒图来表示,以直观地分析 23 个模型对青藏高原历史时期 DTR 时空变化的模拟能力。
结果表明,BCC-CSM2-MR、EC-Earth3、EC-Earth3-CC、EC-Earth3-Veg、EC-Earth3-Veg-LR、FGOALS-g3、FIO-ESM-2-0、GFDL-ESM4、MPI-ESM1-2-HR、MPI-ESM1-2-LR和INM-CM5-0等11个模式有效地再现了青藏高原DTR的时空演变特征和空间分布特征。最后,利用所选的 11 个性能可靠的模型,分析了在各种共享社会经济路径(SSP)情景下,青藏高原近、中、远三期的未来 DTR变化:
结果表示,DTR 随辐射强迫的变化而变化,在较高辐射强迫情景下,DTR 有所下降。在 SSP1-2.6 情景下,青藏高原的 DTR 年平均值略有上升。然而,随着 SSP 情景下辐射强迫的增强,DTR 从近期到远期都呈上升趋势。在SSP1-2.6情景、SSP2-4.5情景、SSP3-7.0情景和SSP5-8.5情景下,DTR的变化趋势分别为0.018°C/十年、-0.011°C/十年、-0.024°C/十年和-0.051°C/十年。在各子时段,趋势变化略有不同。在 2022-2040 亚时段,与 1995-2014 年历史同期相比,青藏高原 DTR 在 SSP1-2.6 至 SSP5-8.5 情景下的变化趋势分别为 0.023°C/十年、-0.053°C/十年、-0.035°C/十年 和-0.043°C/十年。在 2041-2060 年,DTR 的预测趋势估计分别为 0.012°C/十年、-0.033°C/十年、-0.01°C/十年 和-0.02°C/十年。到本世纪末(2081-2100 年),根据 SSP 情景的辐射强迫从低到高排列,预计趋势分别为 0.02°C/十年、-0.01°C/十年、-0.017°C/十年 和-0.049°C/十年。值得注意的是,由于海拔、地形差异和人类活动等因素,青藏高原东南边缘、青藏高原西部腹地、昆仑南部和柴达木盆地等特定区域的DTR变化更为显著。
本研究调查了青藏高原昼夜温差的历史和预测多时变化。它以 CN05.1 观测数据为验证,评估了耦合模式相互比较项目 6(CMIP6)的 23 个气候模式,评价了它们模拟青藏高原 DTR 的能力。然后,利用十一种性能稳定的模式,分析了青藏高原在不同社会经济路径(SSP)情景下,未来近、中、远期DTR的演变情况。主要结果表明:(1)在所研究的模式中,BCC-CSM2-MR、EC-Earth3、EC-Earth3-CC、EC-Earth3-Veg、EC-Earth3-Veg-LR、FGOALS-g3、FIO-ESM-2-0、GFDL-ESM4、MPI-ESM1-2-HR、MPI-ESM1-2-LR 和 INM-CM5-0 在捕捉青藏高原 DTR 的时空变异性方面表现出卓越的综合模拟能力。(2) 预测结果表明,在 SSP1-2.6 情景下,青藏高原的 DTR 呈轻微上升趋势,而在 SSP2-4.5、SSP3-7.0 和 SPP5-8.5 情景下呈下降趋势。某些地区,如青藏高原东南边缘、青藏高原西部腹地、昆仑南部、柴达木盆地等,DTR变化相对较大。(3)值得注意的是,在 SSP2-4.5、SSP3-7.0 和 SPP5-8.5 情景下,最高气温的升温速率比最低气温的升温速率慢,是导致未来青藏高原 DTR 下降的主要原因。