抽象性

ICTP-RegCM3用于下拉40千米预测ECHAM521世纪中晚结果表明,ECHAM5项目沿几内亚湾潮湿条件沿萨赫勒干燥条件,RegCM3则产生对比变化,低高度(负值)和高高度(正值)地形在第二段期间更有标志性高地这些湿化条件是由于频繁和稠密雨日引起的大气水文循环加剧,并导致更大强度和更多极端事件大规模动态检测显示,这些条件大都由低水分汇合驱动,高垂直运动高于卡梅隆山区,有利于增加大气不稳定性、水分和雨量高高度地形调控气候变化信号只在RegCM3中可行,因为驱动ECHAM5正沿几内亚湾平滑利用区域气候模型调查区域和地方对水文循环、每日雨量和极端事件对人为温室气体变暖增加的反应的必要性合并起来,供具体针对西非等复杂地形区域的适当撞击研究使用。

开工导 言

西非区域和地方级需要气候变化信息,以便评估影响并开发适当的缓解和适应计划迄今,因人为温室气体浓度增加而发生的区域变化大都出自并发全球气候模型Kamga等[一号发现萨赫勒区域21世纪湿度随大气湿度增加反之,Hulme等[2预测萨赫勒降水量大减最近Giannii等[3表示GCM之间没有关于西非未来降水变化的协议4,5..并用GCM模拟分析西非气候时,原因可能与区间对流系统、海岸线、植被标志梯度和复杂地形强制降水有关

缩小微量进程与解决气候模型、区域气候建模之间的差距6关键对西非区域气候模型取经再分析或大气并发全球气候模型提供横向边界大规模大气循环数据,解决复杂地形学、陆海对比学、表层异差学和物理过程详细描述,并生成现实高分辨率信息与驱动场相协调结果,区域协调机制被广泛用于提供区域和地方气候变化信息7-14并展开过程研究15-20码..

国际理论物理中心区域气候模型性能[21号Sylla等分析当前西非气候和预测萨赫勒降雨[22号,23号.....RegCM3由欧洲中心/汉堡5号驱动24码并发McS Planck海洋研究所模型[25码1981-2000年和2081-2100年Sylla等[22号发现RegCM3实事求是复制降雨空间分布、温度和不同季风环流特征动态RegCM3还展示了一些干低(ECHAM5/MPIOM下文称ECHAM5)偏差,主要分布于几内亚高地和Cameroun山或多分布区高分辨率观察数据集不完全提供到这些地形陡峭的区域,因此难以检测相关本地降水模式并更好地评估增值26..在任何情况下,当前区域偏向对确定模拟区域变化无关重要27号..倍增温室气体强制法下多叉式模拟28码Sylla等[23号显示未来假想产生跨萨赫勒干线条件和跨地理带湿线条件深入分析季风动态显示循环特征变化是萨赫勒干季特征,相似于20世纪晚期观察到的区域干旱条件sylla等文件23号仅基于RegCM3结果,主要侧重于验证萨赫勒预测降水与未来季风环流变化之间的关系然而,对复杂地形兴趣微乎其微

本文扩展Sylla等分析[23号几内亚沿海山区并讨论地形在影响大气水循环和极端雨量变化方面可能发挥的作用,审查RCM3预测模式与驱动ECHAM5预测模式之间的差异

西非山地生态系统常肥沃,但人口稠密,提供许多行为方强烈羡慕的资源。它们在空间扩展方面大都非常有限,并受快速变化的气候的影响。多高地管理问题,如洪涝和干旱,对气候变化高度敏感脆弱性评估所需的气候变量必须按区域或局部尺度预测,这就需要理解复杂地形未来可能发生的变化GCms气候变化假想研究全区域都未发现这些地区的精度信号,其中大多数正在平滑中。人为温室气体集中度增加可能会影响全球气候,但几内亚高原和喀麦隆高山等局部复杂地形对西非平均水文循环和极端事件的反应尚未完全解决

研究这个问题时,我们使用RegCM3构建气专委中程温室气体排放假想A1B下西非气候预测28码..本文的目的不是为全区域提供更可靠的假想,而是研究低海拔区域对气候变化信号的局部高地响应,重点是大气水文循环和极端事件,并用区域气候模型比用驱动全球气候模型

描述模型实验2中讨论结果3并总结和总结分节4.

二叉数值实验描述

ICTPRegM321号,29,30码用于缩放ECHAM5未来假设24码] over West Africa.Regm3是一个原始方程,Sigma垂直坐标和基于NCAR/PSU中位气象模型MM5动态核心静态版的区域气候模型31号..辐射由Kiehl等人CCM3参数化表示[32码地球边界图由Holtslag等表示[三十三参数化使用生物圈-大气移位法描述地表与大气之间的交互作用[34号))增等计划35码用于表示海洋通量脉冲降水法基于Grell et al.方法31号应用Fritsch和Chappell36号关闭假设可解析降水过程用Pal et al的子网格显性水分机制处理[37号实基参数化 包括云子网格级变异 云水积分 雨滴蒸发

ECHAM524码第五代大气泛环流模型由马克斯普朗克气象学学院开发,这是数组ECHAM模型中最新版,这些模型原创自欧洲中风预报中心光谱天气预测模型共性成员实验T63横向光谱分辨率 和19垂直层次,顶部扩展至10HPAECHAM5与MPOM并发25码海洋模型提供全集成期间海面温度六小时数据

RegCM3和ECHAM5域和地形显示图1(a)和Sylla等论文使用法相同22号,23号..地形显示一些复杂地形(例如图解1(a)几内亚高地13摄氏度,喀麦隆山12度E和Jos Plateau7.5摄氏度需要指出ECHAM5往往提供低山高度与RCM3相比,这些差异可能影响本地对温室气体增聚的反应RegCM3整合于域内,未来两段20年长度,空间分辨率为40千米首段时间适逢21世纪初(2031-2050年),第二段时间适逢21世纪最后20年(2081-2100年)。中程IPCCA1B排放假想28码...... 考虑在这些实验中

分析通过区分未来时段和当前气候进行,只考虑季风季JJA(6-7-8月)。我们多强调水循环变化和每日雨和极端事件特征变化表2一号汇总选择描述雨量事件和极端的气候指数,而大气水预算方程则由下文方程提供: 去哪儿 表示蒸发 降水方式 温泉, 即特定湿度 速度向量方程分解一号表示蒸发量和降水量之差由大气柱水蒸气变化本地速率和垂直集成水分差平衡右侧第一词对月度或季节性时间尺度可忽略不计,而第二词对西非季松尤其重要,那里的风分量主要取决于区域强力38号..相异词大都提供大气湿度内容信息,因此,可水位变化可替换为特定湿度垂直集成结果是,我们分析平均降水量变化和水文循环元素变化以及二阶日统计变化,如雨事件频率和密度、湿日强度和每个时段以及RgCM3和ECHAM5的极端降水特别是,我们通过比较RegCM3和ECHAM5预测来讨论高地如何影响区域气候变化信号对西非增温

3级结果和讨论

3.1.大气水循环组件平均变化

ECHAM5和RegCM3生成21世纪初末降水变化2(a)-2(d)..分片区变化幅度达置信度90%ECHAM5显示西萨赫勒区域雨量下降约5-40%,几内亚湾西段和东萨赫勒增加约5-10%RegCM3提供相似变化,但限制萨赫勒沿海国家(塞内加尔)的干状况,并将湿条件扩展至萨赫勒中部,再延伸至卡梅隆山未来第二段期间ECHAM5展示出由放大干条件构成的稀疏模式,高达当前值的60%,覆盖沿几内亚海岸10摄氏度以南约10-40%的萨赫勒和湿地条件广度模式通常由RegCM3复制,但求优解析法负雨量变化大得多并延及整个西非,但卡梅隆环形区域除外,几内亚高原峰值区域稍小区域模型项目在这些复杂地形中沿山形增加约10-60%的夏雨量应当指出,这些湿度条件可见于温度变化较小的复杂地形上(例如,[23号表示云覆盖的重要作用在整个几内亚沿海平滑信号,但全球模型能模拟复杂地形正变和萨赫勒负变,从而确认边界强力对区域气候模型模拟的强力影响6..整体而言,ECHAM5项目几内亚湾和深萨赫勒地区时,RegCM3能够提供更精细空间细节和从低高度地形变化(负变化)到高地变化的对立信号(正变化),显示西非区域气候对区域和地方强力和过程如土地表面异差和复杂地形高度敏感过程调节大规模气候变化信号的方式在Cection中讨论3.4.

大气水循环的另一个重要参数是表层蒸发表面蒸发变化图3(a)-3(d)最常模仿平均雨量事实上,在21世纪初,全球和区域气候模型显示西萨赫勒低蒸发和西非东部大蒸发,包括卡梅隆复合地形关于未来第二段平均降雨量,ECHAM5沿几内亚海岸提供正变化和以上区域负变化,而高分辨率RegCM3显示仅在Cameroun山峰出现较大量蒸发在这些复杂地形中,土壤水分总含量没有显著变化(图解图解)。4(a)-4(d))相形之下,低海拔地形降雨量和蒸发量变化为负值时,总土壤水分含量在未来时段下降,表示表面蒸发量变化在很大程度上由降水量变化驱动

与雨和蒸发平均变化相反显示二极管模式,即宜降水(特定湿度垂直集成),见图5(a)-5dECHAM5和RegCM3总体增量在未来第二段期间表现得更多,沿卡米隆山峰增量较大(超过30%)显示水蒸汽反馈强但由于非洲东移喷气机南移和非洲东移波活动较少(例如,[23号))另一原因可能与变暖影响大气稳定有关,而大气稳定反过来驱动干热三十九..

简言之,ECHAM5显示萨赫勒降雨量和蒸发负变化几内亚海岸正变化,RegCM3则提供低高度(逆萨赫勒和波特几内亚湾)和高高度地形(大都顺卡梅隆山正反向变化)此外,两个模型项目提高整个西非可降水量,比卡梅隆复合地形峰值增加更多由此可见,表或法增强水蒸回馈,增强大气水文循环并产生西非对比式气候变化信号复杂地形影响水循环变化的作用仅在区域气候模型预测中可见高地降水量增高然而,在讨论相关动态对科产生如此不同变化前3.4值得调查这些变化如何影响每日和极端降雨事件特征

3.2频率变化、强度变化和极端暴雨事件

自ECHAM5和RegCM3到21世纪末的湿日数变化以图方式报告6(a)-6d..ECHAM5显示21世纪萨赫勒和几内亚北部湾湿日数显著下降关于未来首段时间里RegCM3,只有东南萨赫勒和Cameroun山的湿日大幅增加。21世纪末,增湿日数仅限于卡米隆山周围,而预测西非其余部分将大幅下降湿日变化频率模式类似于ECHAM5萨赫勒平均降水量模式和RegCM3在整个西非平均降水模式因此,我们研究降雨强度变化的影响

ECHAM5预测几内亚湾、东萨赫勒和卡米隆山区未来首段降水量大幅增加,整个西非在21世纪末普遍增加(图二)(图二)7(a)并7(b))这表明萨赫勒全球气候模型未来干燥性来源于减少湿日数,而几内亚湾湿度则来源于降雨量增加RegCM3预测提供两个期间混合变化,几内亚高原和卡梅隆山峰和几内亚北湾显示持久放大强度7(c)并7d)模式显示高地潮湿条件产生于多雨日的发生和总雨量增加雨量频率和强度综合变化应对极端产生强力影响

ECHAM5和RegCM3每日雨量第95百分位变化均显示在图中8(a)-8d中最高一天降水量的相应变化以图方式显示9(a)-9d.ECHAM5和RegCM3中95%降水量和最高一天降水量变化显示相似模式,并主要遵循萨赫勒最北端相应的总降水强度期望值,显示两个指数都大幅下降这表明几内亚湾ECHAM5总降雨强度上升和复杂地形RCM3总降雨强度上升的原因不仅是多潮日,而且还有更极端雨事件发生这些事件还造成ECHAM5预测中发现的潮湿条件,覆盖萨赫勒南部地区并沿几内亚北湾(几内亚中湾),雨日频率下降

由此可见,区域气候模型和全球气候驱动模型雨量特性变化显示频率、强度和极端指数变化的不同特征和模式高分辨率RegCM3区分低度(负向变化)和高高度地形(正向变化)。为了进一步强调这一事实,我们展示出由低高地(萨赫勒和几内亚中湾)和高地(几内亚高地和卡梅隆山)组成的一些选定分区每日降雨概率密度函数低于概率值

3cm3日降事件密度变化

ECHAM5和RegCM3每日雨量概率密度函数(PDFs)显示于图中10(a)-10(d).一般来说,ECHAM5模拟显示,降水密度随所有分区的温室气体浓度增加而增加RegCM3目前和未来萨赫勒和几内亚湾低海拔地形每日降雨密度没有重大差异几内亚高地和卡梅隆山复杂地形显示区域气候模型预测降水量更多与频率、强度和极端相似的是,雨量密度事件证实了高地与低高地对比发现对比式气候变化信号显示每日和极端降水事件变化规范 地形特征在RegCM3中解决得更好几内亚湾或语法改变高地对西非气候变化响应方式

3.4.垂直运动和低级运动聚合

图解11(a)并11d显示当前ECHAM5和RegCM3分别覆盖几内亚湾(平均介于4至10摄氏度之间)的经高度跨段和拉格朗加重叠气压趋势两种模型中垂直运动沿几内亚高原和卡梅隆山区上方核强的整个区段发生下层湿度较大,但随高度逐步下降并达450千帕以上小于1g/kg值大气水分随温室气体集中而增加高对流层未来高百分数肯定会因当前特殊湿度极低而放大(图示图解)11(b),11(c),11(e)并11(f))ECHAM5变化显示未来两个时间段内10摄氏度至20摄氏度(即几内亚西湾)各级垂直运动上升21世纪末,这种不断增加的垂直运动遍及整个几内亚湾和中层RegCM3中垂直运动核心加深和随后中层较高特质湿度预测仅在Cameron山区上方预测这表明ECHAM5沿几内亚湾平滑时,高分辨率区域气候模型只有利于高压高地提高大气不稳定度和湿度我们应当强调,这一差异是由于地形特征通过区域气候模型得到了更好的解决。与驱动式全局模型显示的雨量变化模式所发现的差异一致,即嵌套模型因山而强制机械提升空气块导致空气柱冷却,导致凝结和降水更多机制关系Oraphy和降水由Roe审查40码..所有过程都不仅影响降水启动,还影响降水增强因此,欧美茄和特定湿度的变化似乎解释西非高地改变气候变化的原因产生这种行为的原因可能与水分通量汇合相关

鉴于垂直运动最大增量大都居于700HPa左右,我们在图中显示12(a)-12(f)700 hpa水流合并ECHAM5和RegCM3两种模型均显示底值模式,包括几内亚湾和萨赫勒南部大陆水流并发ECHAM5中聚合度放大,整个几内亚湾(萨赫勒和撒哈拉)的温室气体浓度增加然而,在RegCM3中,虽然差异增加,但除卡梅隆山附近外,汇合并不显示几内亚湾不同时段间有任何重大差异未来时间段加强RCM3垂直运动核心

4级摘要和结论

本文评估区域气候模型预测数和驱动未来两个时段全球气候模型预测数并比对西非特别是,我们调查高压地形如何改变大气水循环和极端降水事件对增聚温室气体的反应

在RegCM3中,低海拔区域,特别是萨赫勒和几内亚中湾在全球升温条件下经历干燥,而卡梅隆山和几内亚高原峰等复杂地形在两个期间比今日都出现湿润条件高低梯度对比没有显示在全球模型预测中后一项目沿几内亚海岸潮湿气候气候变化信号平滑据信是由GCM粗解析造成的,而GCM粗解析无法正确解决表层异化问题,如复杂地形问题。

类似变化见水文循环的其他构件高地(几内亚海岸)RCM3预测潮湿条件同时增加蒸发和宜降水,显示水蒸汽反馈增强和大气水文循环增强没有发现这些区域土壤水分总含量发生重大变化,说明降水量变化驱动蒸发变化频率变化总密度变化 95%降水量变化 最高一天降水量变化因此,水循环放大大都归因于更频繁、稠密和强雨日,结果总和增加。ECHAM5显示这些雨量特征,但沿几内亚海岸全景,RCM3仅限制高海拔地形由此可见地表或图解调节每日和极端雨量事件的变化

为了强调产生这些变化的动态性,我们研究拉格朗江气压趋势中未来和当前时段的差异,说明垂直运动特征,并研究几内亚湾低水分通量汇合全球气候模型预测第一次加强西几内亚海岸垂直运动,21世纪末加强整个几内亚湾垂直运动垂直运动核心只在卡米隆山区加深显示大气多变有利于增加降雨量加深这一增益是因为在今后两个时间段围绕卡梅隆环形区域强化低水流汇合ECHAM5预测几内亚湾(Cameroun山)水分通量增加引起高垂直运动偏向增加大气不稳定性,从而放大未来时段的水文循环需要指出的是,这种微规模地形决定大规模动态响应和随后降水和极端增加温室气体集中度

这突出表明需要使用区域气候模型动态缩放全球气候模型输出,以便提供未来西非适当影响研究所需的区域和/或本地气候变化信息然而,在得出任何确定结论前,需要使用各种区域和全球气候模型测试。协调区域气候降尺度实验框架41号)后会提供这个机会