黑龍江省近10 a氣溫預報模擬檢驗與未來40 a氣溫預測的分析

齊東方,王榮

（1.黑龍江省氣候中心，黑龍江哈爾濱 150030;2.雙鴨山市氣象局，黑龍江雙鴨山 155100）

黑龍江省近10 a氣溫預報模擬檢驗與未來40 a氣溫預測的分析

齊東方1,王榮2

（1.黑龍江省氣候中心，黑龍江哈爾濱 150030;2.雙鴨山市氣象局，黑龍江雙鴨山 155100）

使用近10 a氣溫降水資料,采用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數值模式對哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000、2009年平均氣溫變化進行模擬預報,對模擬結果進行氣候態方法檢驗。結果表明,部分氣候模式模擬的氣溫氣候預報檢驗達到可信的程度,可以使用其結果作延伸預報；2010-2050年氣候模擬預報結果表明未來的40 a年平均氣溫累計上升1.1℃。

氣候態檢驗;模式模擬;氣溫上升

1 引言

利用氣候模式對全球未來氣候情景進行模擬與評估已是氣象學家普遍采用的主要方法[1-5]。此外還有區域和個別臺站的氣候要素預報方法，主要將模式模擬結果進行降尺度，或結合統計方法，或利用天氣發生器方法進行相似、相關預報[6-8]，即將模擬結果輸出的天氣形勢，通過最優相似的形勢來預報此區域或臺站的天氣氣候要素。徐南平等利用CCC-ma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數值模式,對黑龍江省哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江和佳木斯4市2000-2050年的氣溫進行年、季的氣候模擬預測[9]。現在已積累了10 a的觀測數據，對2000-2009年已出現的年、季氣溫實況,進行模式的模擬能力有效性檢驗,就其模式自身問題檢驗采用的方法已有專家做過[10]；本文主要采用氣候態檢驗方法,即將模擬場與觀測場兩者的差值場進行直觀比較,包括平均值、相關系數、標準差和均方根誤差。經過氣候態檢驗的模式,認為預報準確率較高。均方根誤差較小,相關系數相對比較大的模式,可以用來直接制作預報,本文未來溫度預報就是采用此法。也可采用相關系數比較大的模式,用其中相對較好的幾個模式模擬的結果,作為因子構建多元回歸方程,進行降水氣候預報。

哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯4市溫度平均值的變化,基本能夠反映黑龍江全省氣溫變化，經相關計算表明, 4市年氣溫平均值與全省年平均值相關系數高達0.97，遠高于0.001信度檢驗，完全可以代表全省溫度變化趨勢。

2 2000-2009年平均氣溫模擬預報的氣候態檢驗

由表1所見,CCCma模式對哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均值模擬預報與實況值非常接近,差值最大不超過±0.7,均方根誤差較小，基本在0.6～1.0,相關系數以正相關為主,表明每年預報與實況值升降趨勢大部分一致。CCSR模式模擬預報與實況值也非常接近,在-0.2～0.4,均方根誤差較小，基本在0.8～1.0,相關系數很小,表明每年預報與實況值升降趨勢不一致較多,CCSR模式較CCCma模式模擬性能稍低一些。Gfdl模式,從10 a平均模擬值與實況值比較,非常接近,但均方根誤差＞1,相關系數僅次于CCCma模式,以正相關為主。CSIRO模式,從模擬預報與實況值差值、均方根誤差比較來看,比上述3個模式都大,而相關系數均為負,表明模式模擬性能較低一些。Hadley模式模擬指標性能,基本與CSIRO模式一樣，相對較差。綜上所述，對2000-2009年平均氣溫距平值模式模擬預報檢驗比較分析來看,CCCma和Gfdl模式比較好,CCSR模式稍差一些,最差的是Hadley模式和CSIRO模式。

表1 2000-2009年年平均氣溫距平值模式模擬與實況值檢驗比較

3 2010-2050年平均氣溫氣候預測

圖1 2010-2050年逐年平均氣溫距平預測

由于各模式模擬預報值與實況值較接近,均方根誤差較小,故選取5模式中正相關系數較大的模式做為可參考應用的預報模式。其中哈爾濱、牡丹江年氣溫距平預報值采用Gfdl模式預報值,齊齊哈爾、佳木斯及4市平均年氣溫距平預報值采用CCCma的模式預報值。從圖1可看出,氣溫呈明顯線性升高趨勢,本世紀40年代升高更為明顯。在2024、 2031、2047年前后也有幾次的降溫。黑龍江省西北部齊齊哈爾升溫最大,40 a累計升溫1.8℃（表2）,平均上升速率0.45℃/10 a;上升幅度較小的是東北部的佳木斯,40 a累計升溫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累計升溫1.1℃,平均上升速率0.28℃/10 a，高于上世紀后50年代年平均氣溫0.2℃/10 a的升溫速率。

表2 2010-2050年平均氣溫距平年代際變化值（單位：℃）

4 小結

利用CCCma、Ccsr、Gfdl、Csiro和Hadley海-氣數值模式對哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯和4市平均的2000-2009年平均氣溫變化模擬預報準確率的性能進行檢驗,結果表明，采用其中預報性能較好模式模擬預報方法是可行的。依此利用預報較好的模式延伸時效制作預報,其結果如下: 2010-2050年年平均氣溫呈線性上升趨勢,40 a年平均氣溫累計上升1.1℃,其中西部的齊齊哈爾上升幅度更大一些,上升了1.8℃。

由于模式構建的差異,與近年來所取排放標準不同,加之模式的不穩定,因此計算結果會存在差異。不能僅靠10 a的模擬來評估模式的好與差,更需要的是對模式不斷的改進和完善,用更長的時間去對模式進行檢驗。以上結果可對全省應對氣候變化、節能減排、遠景規化、農業結構調整,防災減災提供信息和重要參考。

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1002－252X（2012）03－0025－03

2012－6－1

齊東方（1962-），男,黑龍江省哈爾濱市人,哈爾濱科技大學，?？粕こ處?