基于CMIP6的中国区域未来极端降水的归因约束预估

The intensity and frequency of extreme precipitation events in many regions are increasing under the influence of global warming. Recently, international climate change study has paid high attention in regional extreme events. Compared with extreme temperature, there exit obvious and high uncertainties in the regional projection of extreme precipitation based on changes in global land precipitation projection. Notably, China is in the monsoon region. Projection of extreme precipitation in China shows larger range of uncertainty. Using statistical and dynamical downscaling improve the spatial resolution of model results, but the outcome results of extreme precipitation may not consistent. Even though applying the bias correction based on historical simulation, it may not catch the reliable projection results. Eventually, observational constraint based on attribution is applied to projection of climate change in recent years. Thus, in this work, CMIP5 and the newest updated CMIP6 model data will be applied. Based on different external forcing experiments, the scaling factor of different forcing (greenhouse gases, aerosol et al.) for extreme precipitation in China will be estimated. Then, the projections and related risk of extreme precipitation in China under different warming levels will be investigated. The reliability of different bias correction methods will be discussed. Finally, more reliable projection of extreme precipitation in China will be provided.

随着全球变暖的不断加剧，许多地区极端降水事件频率和强度不断加强。近期，国际气候变化研究开始重点关注区域性极端事件。以往研究表明，相比极端温度，未来预估的极端降水的变化存在明显的区域性和不确定性。中国处于季风区域，其未来极端降水变化的不确定性范围比较大，在一些区域上可能还存在不一致性。近年来归因约束逐渐被引入未来气候变化预估的研究当中。因此，本项目拟采用CMIP5和最新的CMIP6模式模拟结果，基于不同外强迫的对比试验，来探索适用于中国区域极端降水的归因约束关系，分析归因约束下的中国区域不同温升下的未来极端降水变化及其风险，并讨论不同方法下的预估结果的可靠性。通过上述的分析来给出中国区域极端降水更为可信的未来预估。

国际气候变化科学研究高度关注区域性极端事件预估的研究。区域尺度上极端降水的变化在不同区域存在明显的不一致性，这是国际气候变化科学领域亟待解决的问题之一。随着全球变暖的不断加剧，极端降水事件频繁发生。给出未来中国极端降水变化的更加准确的预估将具有重要科学意义。因此，本项目采用CMIP5和CMIP6模式模拟结果,利用不同外强迫的历史对比试验，确定了归因显著的区域和极端降水指标。建立了适用于中国区域的极端降水与温室气体和气溶胶的归因约束关系。进一步揭示了归因约束下中国区域不同温升下的未来极端降水变化及其风险，并给出了归因约束预估结果的可靠性。本项目具体成果如下：.（1）揭示了中国持续性降水、梅雨以及高温干旱复合事件等指标受气候变暖的影响，为选取归因显著的区域和指标来开展约束预估奠定了基础。.（2）基于更新的数据集得到CMIP5和CMIP6对中国区域的降水模拟具有较好的模拟能力。确定了温室气体、气溶胶和自然强迫对中国极端降水事件影响的约束关系，揭示了检测和归因结果不确定性可能与模式的区域模拟能力有关。.（3）基于CMIP5模式降尺度资料给出了华北和长江中下游地区持续性降水结构变化的归因和预估，指出未来该地区可能将面临更多的洪涝灾害。在此基础上，基于CMIP6资料通过四种约束方法预估了不同温升水平下中国极端降水面积的变化。基于约束预估得到未来中国将有更多地区经历极端降水。同时，追踪和分析了IPCC AR6评估报告有关极端事件预估的研究新动向。.（4）比较了加权平均、归因约束和大样本模式试验等方法订正的预估结果，指出不同方法下所得到的预估结果存在差异性，进一步探讨了约束下预估结果的可靠性。揭示了基于CMIP6多模式的约束预估结果具有更高的可靠性。