21世纪黑河流域降水统计降尺度及预估

作者：苏海锋; 戴新刚; 熊喆; 延晓冬

来源：气候与环境研究, 2022, 27(05): 591-603.

DOI：10.3878/j.issn.1006-9585.2021.21081

• 黑河流域
• CMIP模式
• 降水预估
• 统计降尺度
• 偏差订正

借助第五阶段国际耦合模式比较计划（CMIP5）多模式集合数据、欧洲中期预报中心再分析资料及黑河流域站点观测记录等，检验了模式降水估计偏差，设计了3种降尺度方法，对2011～2100年模式集合预估降水做了降尺度偏差订正。结果表明，即使去掉模式气候飘移，在黑河流域的模拟或估计降水偏差依然较大。本文选用15个CMIP5模式集合做降水预估。依据贝叶斯模式平均（BMA）和多元线性回归（MLR）构造降尺度模型，其因子有700 hPa位势高度场、经向风和比湿等。检验表明，两种降尺度模型各有优缺点，BMA降尺度降水平均值精度较高，但方差和相关系数较低；MLR的方差和相关系数均较高，但在黑河下游极端干旱区或少雨季节易出现“负降水”偏差。在降尺度模型中加入模式降水因子后，BMA的降水方差和相关系数均有明显提高，MLR的负降水问题得到一定程度抑制。BMA模型在黑河上游最优，MLR在中、下游及整个流域最优。因此，选用BMA和MLR对RCP4.5情景下2011～2100年的降水预估做降尺度偏差订正，结果表明，经BMA和MLR降尺度后预估的整个黑河流域降水呈下降趋势，相对于1971～2000年参考期，流域前期（2011～2040年）、中期（2041～2070年）、后期（2071～2100年）降水下降率依次为-9.7%、-12.5、-12.1%，即前、中期降水明显减少，后期变化不大。其中上游降水有一个弱的增加趋势，其变化率依次为1.4%、1.6%、2.3%；中游降水呈明显减少趋势，其变化率依次为-16.3%、-21.4%、-22.6%；下游降水前期减少，中、后期明显增加，其变化率依次为-13.0%、4.2%、21.4%。该预估结果表明，随着全球气候暖化，黑河上游祁连山区降水会缓慢增加，但中游农耕区降水明显减少，流域水资源供需矛盾可能会进一步加剧。因此，黑河流域未来的分水方案及相关的生态、农业、经济等发展规划需要据此做一些调整，以适应未来气候和黑河流域水资源的可能变化。

• 单位
  中国科学院大气物理研究所; 中国科学院大学; 北京师范大学