黑龙江省近10 a气温预报模拟检验与未来40 a气温预测的分析

齐东方,王荣

（1.黑龙江省气候中心，黑龙江哈尔滨 150030;2.双鸭山市气象局，黑龙江双鸭山 155100）

黑龙江省近10 a气温预报模拟检验与未来40 a气温预测的分析

齐东方1,王荣2

（1.黑龙江省气候中心，黑龙江哈尔滨 150030;2.双鸭山市气象局，黑龙江双鸭山 155100）

使用近10 a气温降水资料,采用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-气数值模式对哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000、2009年平均气温变化进行模拟预报,对模拟结果进行气候态方法检验。结果表明,部分气候模式模拟的气温气候预报检验达到可信的程度,可以使用其结果作延伸预报；2010-2050年气候模拟预报结果表明未来的40 a年平均气温累计上升1.1℃。

气候态检验;模式模拟;气温上升

1 引言

利用气候模式对全球未来气候情景进行模拟与评估已是气象学家普遍采用的主要方法[1-5]。此外还有区域和个别台站的气候要素预报方法，主要将模式模拟结果进行降尺度，或结合统计方法，或利用天气发生器方法进行相似、相关预报[6-8]，即将模拟结果输出的天气形势，通过最优相似的形势来预报此区域或台站的天气气候要素。徐南平等利用CCC-ma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-气数值模式,对黑龙江省哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江和佳木斯4市2000-2050年的气温进行年、季的气候模拟预测[9]。现在已积累了10 a的观测数据，对2000-2009年已出现的年、季气温实况,进行模式的模拟能力有效性检验,就其模式自身问题检验采用的方法已有专家做过[10]；本文主要采用气候态检验方法,即将模拟场与观测场两者的差值场进行直观比较,包括平均值、相关系数、标准差和均方根误差。经过气候态检验的模式,认为预报准确率较高。均方根误差较小,相关系数相对比较大的模式,可以用来直接制作预报,本文未来温度预报就是采用此法。也可采用相关系数比较大的模式,用其中相对较好的几个模式模拟的结果,作为因子构建多元回归方程,进行降水气候预报。

哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯4市温度平均值的变化,基本能够反映黑龙江全省气温变化，经相关计算表明, 4市年气温平均值与全省年平均值相关系数高达0.97，远高于0.001信度检验，完全可以代表全省温度变化趋势。

2 2000-2009年平均气温模拟预报的气候态检验

由表1所见,CCCma模式对哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯和4市平均值模拟预报与实况值非常接近,差值最大不超过±0.7,均方根误差较小，基本在0.6～1.0,相关系数以正相关为主,表明每年预报与实况值升降趋势大部分一致。CCSR模式模拟预报与实况值也非常接近,在-0.2～0.4,均方根误差较小，基本在0.8～1.0,相关系数很小,表明每年预报与实况值升降趋势不一致较多,CCSR模式较CCCma模式模拟性能稍低一些。Gfdl模式,从10 a平均模拟值与实况值比较,非常接近,但均方根误差＞1,相关系数仅次于CCCma模式,以正相关为主。CSIRO模式,从模拟预报与实况值差值、均方根误差比较来看,比上述3个模式都大,而相关系数均为负,表明模式模拟性能较低一些。Hadley模式模拟指标性能,基本与CSIRO模式一样，相对较差。综上所述，对2000-2009年平均气温距平值模式模拟预报检验比较分析来看,CCCma和Gfdl模式比较好,CCSR模式稍差一些,最差的是Hadley模式和CSIRO模式。

表1 2000-2009年年平均气温距平值模式模拟与实况值检验比较

3 2010-2050年平均气温气候预测

图1 2010-2050年逐年平均气温距平预测

由于各模式模拟预报值与实况值较接近,均方根误差较小,故选取5模式中正相关系数较大的模式做为可参考应用的预报模式。其中哈尔滨、牡丹江年气温距平预报值采用Gfdl模式预报值,齐齐哈尔、佳木斯及4市平均年气温距平预报值采用CCCma的模式预报值。从图1可看出,气温呈明显线性升高趋势,本世纪40年代升高更为明显。在2024、 2031、2047年前后也有几次的降温。黑龙江省西北部齐齐哈尔升温最大,40 a累计升温1.8℃（表2）,平均上升速率0.45℃/10 a;上升幅度较小的是东北部的佳木斯,40 a累计升温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累计升温1.1℃,平均上升速率0.28℃/10 a，高于上世纪后50年代年平均气温0.2℃/10 a的升温速率。

表2 2010-2050年平均气温距平年代际变化值（单位：℃）

4 小结

利用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-气数值模式对哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000-2009年平均气温变化模拟预报准确率的性能进行检验,结果表明，采用其中预报性能较好模式模拟预报方法是可行的。依此利用预报较好的模式延伸时效制作预报,其结果如下: 2010-2050年年平均气温呈线性上升趋势,40 a年平均气温累计上升1.1℃,其中西部的齐齐哈尔上升幅度更大一些,上升了1.8℃。

由于模式构建的差异,与近年来所取排放标准不同,加之模式的不稳定,因此计算结果会存在差异。不能仅靠10 a的模拟来评估模式的好与差,更需要的是对模式不断的改进和完善,用更长的时间去对模式进行检验。以上结果可对全省应对气候变化、节能减排、远景规化、农业结构调整,防灾减灾提供信息和重要参考。

[1]Cubasch U.Meehl G A,et al.Projections of Future Climate Change[A].Houghton J T,Ding Y,et al.Climate Change 2001; The Scientific Basis,Contribution of WGI to the Third Assessment Report of the IPCC[C].Cambridge University Press, 2001.527-529.

[2]Boer G j,Flato G,Reader M C,et al.A transient climate Change simulation with greenhouse gas and aerosol forcing:projected climate for the 21 st centuru[J].Clim.Dyn.,2000,16:427-450. [3]丁一汇.中国气候变化科学、影响、适应及对策研究[M].北京:中国环境科学出版社,2009.

[4]徐影,丁一汇,赵宗慈,等.我国西北地区21世纪季节变化情景分析[J].气候与环境研究,2003,18:26-34.

[5]中国气候变化国别研究组.中国气候变化国别研究[M].北京:清华大学,2000.

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[7]李维京,陈丽娟.动力延伸预报产品释用方法的研究[M].气候变化与预测研究,北京:气象出版社,2000:222-229.

[8]魏磊，潘华盛，郑红.模式结果输出与统计方法结合预报黑龙江省2010～2050年降水变化[J].黑龙江大学工程学报，2011，2（2）：54-57.

[9]徐南平,潘华盛,徐影.黑龙江省未来30和50年气候变化预测[J].自然灾害学报,2004,13（1）:95-100.

[10]徐影,丁一汇,赵宗慈.近30年人类活动对东亚地区气候变化影响检测与评估[J].应用气象学报,2002,13（5）:513-525.

P459.9

A

1002－252X（2012）03－0025－03

2012－6－1

齐东方（1962-），男,黑龙江省哈尔滨市人,哈尔滨科技大学，专科生，工程师.