一个区域气候模式（RegCM4）在东南亚地区的改进及对未来气候变化的预估

Southeast Asia features a complex range of terrains and land-sea contrasts, unbalanced economic development, and weakly capability of climate change adaptation. Although high-resolution regional models (RCMs) are the important tools for regional climate simulation and future climate projection, climate simulations, especially climate change projections by using high-resolution RCMs are still relatively less in this area due to historical reasons. Previous studies with RegCM4, a worldwide used model, showed biases over this region and it may be caused by unreasonable sea surface flux parameterization scheme. Firstly, the optimization of roughness length algorithms, the introduction of more reasonable and universal fitting formula and the addition of effects of waves and sea spray will be made in this study in order to improve the model performance. Then the long-term simulation test under RCPs scenario will be carried out with improved model. In the end, a basic dataset for local assessment and adaptation of climate change will be conducted by comprehensive analysis of simulation results, which will lead to a better understanding of future climate change over this region and expand Chinese impact in the field of climate change science.

东南亚地区在我国“一带一路”建设及南海战略等方面具有重要地位。这一区域海陆分布复杂，地形特殊，由于历史原因，当地气候研究基础薄弱，外界关注也相对不足，特别是在使用高分辨率区域气候模式进行模拟和开展气候变化预估方面。RegCM4是应用较广的一个区域模式，但一些前期初步试验表明，现有模式直接应用时，对这里的气候模拟存在一定偏差，其原因可能主要是由于模式中的海表通量参数化方案不适合引起的。本项目将针对参数化方案中粗糙度的计算进行优化，引入更合理和更具普适性的拟合公式，同时进一步加入海浪、浪花的参数化，最终改进RegCM4对东南亚气候的模拟能力；在此基础上，计划进行RCPs新情景下的气候变化长期积分试验，对结果进行系统分析，为国家战略服务，为当地的气候变化评估和适应提供基础数据，同时会为扩大我国气候变化科学领域在该区域的影响起到有益促进作用。

首先针对RegCM4在东南亚地区应用时的模拟性能进行优化，包括积云对流参数化方案的选取、海表通量方案中湿度粗糙度计算公式的重构、以及引入经验公式来订正强风速所引起的海浪对海表面蒸发的影响等，从而改善了模式在东南亚地区的海表面蒸发的模拟偏差，并最终确定了适合该地区长期积分模拟的参数化组合。.随后本文使用全球模式MPI-ESM-MR（下文简称MPI）的气候变化模拟试验结果，做为RegCM4的初始和侧边界条件，开展了CORDEX（联合区域气候降尺度试验）东南亚区域在中等温室气体排放路径RCP4.5情景下1981~2099年，水平分辨率为25×25 km的气候变化预估试验（下文简称MdR）。模式对东南亚区域当代（1986~2005年）气候的模拟结果表明：MPI与MdR对东南亚区域DJF（12~2月）、JJA（6~8月）和年平均气温、降水的空间分布特征均具有较好的模拟能力，相比于全球模式，高分辨率的区域模式提供了更为精细的气候信息。但RegCM4对东南亚地区平均、极端气温的模拟仍存在系统性的冷偏差，对降水的模拟存在湿偏差，尤其是JJA降水。.模式对RCP4.5情景下东南亚区域未来气候变化的预估显示：MPI与MdR预估的21世纪中期（2041~2060年）和后期（2081~2098年）DJF、JJA和年平均气温均一致表现为增加，其中DJF气温的增幅要高于JJA。到了本世纪末，MPI与MdR预估的东南亚区域年平均升温幅度分别达到1.8ºC和1.7ºC。二者对降水的预估则存在一定的差异，尤其在海洋大陆地区。其中MPI预估的DJF、JJA降水在该地区将出现不同程度的增加，而MdR则出现不同程度的减少。在21世纪后期，MPI与MdR的区域年平均降水分别变化5%（90 mm）、-6%（-147 mm）。MdR对极端温度指数的预估结果表明：未来东南亚地区高温热浪事件将持续增多，极端冷事件相应减少；在海洋大陆地区的降水强度和连续无雨日数等指标的预估结果显示，该地区的暴雨、干旱风险将持续增大。