青藏高原东侧(the eastern slope of the Qinghai-Xizang Plateau,ESQP)因其复杂多变的地形和显著的地势梯度,一直是气候模式模拟挑战性极高的地区。本研究基于第六次国际耦合模式比较计划中的高分辨率模式比较计划(CMIP6 HighResMIP),...
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青藏高原东侧(the eastern slope of the Qinghai-Xizang Plateau,ESQP)因其复杂多变的地形和显著的地势梯度,一直是气候模式模拟挑战性极高的地区。本研究基于第六次国际耦合模式比较计划中的高分辨率模式比较计划(CMIP6 HighResMIP),利用高分辨率(high-resolution,HR)模式及其对应的低分辨率(low-resolution,LR)模式,对青藏高原东侧地区降水模拟进行了评估。结果表明,LR与HR模式均能较好地重现青藏高原东侧地区年降水的空间分布,且均反映出从西北向东南递增的降水模态。对比之下,HR模式在降低青藏高原东侧地区降水模拟偏差方面较LR模式展现了显著的优势。多模式集合(multi-model ensemble,MME)的分析结果揭示,年均降水量的模拟偏差由LR模式的1.05 mm/d减少至HR模式的0.96 mm/d。在模拟极端降水事件方面,HR模式也显著优于LR模式,这一提高在四川盆地尤为突出。采用强降水天数(R10mm)和单日最大降水量(Rx1day)作为评价极端降水模拟的指标,相较于LR模式,HR模式的R10mm相对误差下降6%,Rx1day相对误差降低5%。最后,利用物理尺度诊断方程分析了LR和HR模式在极端降水模拟中的热力、动力效应,讨论了HR模式模拟性能提升的原因,发现更高分辨率的模式能够更为真实地再现大气环流和水汽条件。量化分析表明,HR模式在动力效应提升方面有91%的相对贡献,在热力效应提升方面有8%的相对贡献。这表明,模式分辨率的提升对于青藏高原东侧地区降水模拟准确性是一个至关重要的因素。
黄河源区是黄河流域的重要组成部分,其径流变化影响着整个流域的水资源和生态系统安全。本文利用1976—2014年黄河源区径流、气象、数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)、土地利用、土壤以及第六次国际耦合模式比较计划CMIP6(6thCoupled Model Inter-comparison Project)中8个模式的3个未来情景(SSP126、SSP245和SSP585)气象数据,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型,对黄河源区主要水文站的径流进行了模拟、未来预估和变化分析。研究表明:(1)SWAT模型对黄河源区历史径流模拟的适用性较好,径流模拟的不确定性较小,模拟值较接近于实测值。(2)参数敏感性分析表明27个与水文有关的参数都对径流模拟有一定的影响。其中,土壤蒸发补偿因子、湿润条件II下SCS(Soil Conservation Sevice)径流曲线数、浅层地下水径流系数的敏感性较强,径流受陆面蒸散发、下垫面和降水影响较大。(3)降水是影响未来径流的主要因素。在SSP126和SSP245两种未来情景下,吉迈、玛曲和唐乃亥3个水文站在2021—2100年的两个时期(2021—2060年和2061—2100年)年均流量均呈增加趋势;而在SSP585情景下,2021—2060年呈增加趋势,2061—2100年则呈减少趋势。相对于1976—2014年,未来近期(2021—2060年)唐乃亥和玛曲站年均流量在SSP585情景下增加幅度最低,SSP126情景下增加幅度最高;吉迈站在SSP245情景下增加幅度最高,SSP126情景下增加幅度最低;未来远期(2061—2100年)3个水文站除了吉迈站是在SSP126情景下增加幅度最低外,其余均是在SSP585情景下增加幅度最低,SSP245情景下增加幅度最高。研究结果可为黄河流域水资源管理、防洪蓄水和生态环境保护等提供科学依据与理论支撑。
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