滑动窗区空间相关系数加权集合方法及其在IPCC-AR4多模式集合模拟和预测中的应用

本文根据政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4)(简称IPCC-AR4)中22个耦合模式对20世纪气候模拟(20C3M)结果中20世纪晚期亚洲夏季风降水的模拟所显示出各模式模拟能力的较大空间差异,提出了一种滑动窗区空间相关系数来量化表征这种空间差异特征,结果表明,该系数明显优于传统空间相关系数,其空间分布能够较为细致地描述各模式对较小区域模拟性能的空间差异特征。在此基础上,本文提出以这种滑动窗区空间相关系数作为各模式的权重系数进行加权集合平均,并称之为滑动窗区空间相关系数加权集合方法。利用该方法对IPCC-AR422个耦合模式所模拟的20世纪晚期亚洲夏季风降水进行加权集合平均,并将其结果与传统空间相关系数加权集合平均以及等权重多模式集合平均结果进行比较,表明了利用本文所提出的加权集合方法对20世纪晚期亚洲夏季风降水的集合模拟结果明显优于简单的等权重多模式集合平均结果以及传统空间相关系数加权集合平均结果。鉴于此原因,本文利用此方法对在A1B(各种能源均衡发展)排放情景下IPCC-AR4中22个耦合模式所模拟的21世纪各时期亚洲夏季风降水演变趋势进行集合预测。其结果表明:在A1B排放情景下,从21世纪中期(2045～2065年)开始南亚夏季风降水将比20世纪晚期明显增强;而东亚夏季风降水相对于20世纪晚期的变化呈现出从南到北经向三极子型异常分布特征,即华南和华北地区夏季风降水增多,而长江流域夏季风降水相对于20世纪晚期没有太大变化。并且,结果还表明亚洲夏季风降水异常这种变化趋势可以延续到21世纪晚期。