土壤湿度对中国当代和未来夏季气候变率的影响

Increase in climate variability and associated climate extremes have great effects on human life, economic development and ecosystem. Soil moisture, an important component of land surface, can influence change of climate variability. Climate variability will increase as a consequency of global warming in the future, therefore, researchs on the role of soil moisture for change of climate variability could contribute to improved climate variability prediction, and provide the help for us to cope with the consequency of future climate change. Climate model is a useful tool to understand the mechanism of climate variability and project future climate change.In this study, we use WRF regional climate model nested within LASG/IAP coupled model FGOALS to analyze soil moisture feedbacks on changes in present (1981-2010)and future (2071-2100)summer climate variability in China. Firstly, validation of the model performances in simulating summer climate of present time are conducted. Secondly, we explore the effects of soil moisture on present summer climate variability and possible mechanisms. Finally, we analyze the role of soil moisture for the future summer climate variability under scenarios of RCP 4.5. This study explores the causes for summer climate variability and will provide the help for climate prediction and projection, and thus reduce their uncertainty.

气候变率的变化伴随着极端天气气候事件的发生，对人类生存、经济发展和生态系统造成巨大危害。土壤湿度是陆表面一个重要的分量，能够对气候变率产生重要影响。全球变暖将使气候变率增加，研究土壤湿度对未来夏季气候变率变化的影响，将对气候变率的预测有一定指导意义，有助于提高我们应对气候变化的能力。气候模式是理解气候变率机制、预估未来气候变化的重要工具。本项目将使用LASG全球气候系统模式（FGOALS）的结果，驱动WRF区域气候模式，进行土壤湿度对中国当代（1981-2010）和未来（2071-2100）夏季气候变率影响的数值模拟试验研究。理解土壤湿度对中国当代夏季气候变率的影响，结合数值模拟与统计分析结果分析其物理过程；在RCP 4.5情景下，模拟研究土壤湿度对中国未来夏季气候变率变化的影响。本项目的研究将探寻我国夏季气候变率变化的原因，从而为我国气候变化预估服务，减少其中的不确定性。

气候变率的变化伴随着极端天气气候事件的发生，对人类生存、经济发展和生态系统有着严重的影响。土壤湿度-大气相互作用对气候有着重要影响，而气候模式是目前理解气候变率机制、预估未来气候变化的重要工具。本项目旨在探讨土壤湿度对中国当代和未来夏季气候变率的影响，结合统计分析和模式模拟结果分析其物理机制。项目执行期间，首先收集和整理了观测资料、陆面同化资料、再分析资料等，对所用的全球模式和WRF区域的模拟能力进行了评估；其次，用全球模式驱动WRF模式并结合统计结果，探讨了土壤湿度对中国当代夏季气候变率的影响并研究其物理机制；最后，研究了土壤湿度在中国未来夏季气候变率变化的作用。本项目取得的主要研究结果为：1.揭示了土壤湿度对中国东部地区最高、最低温度的不对称影响，因而对日较差有着重要的作用。进一步探索了土壤湿度影响温度的机制，发现土壤湿度影响温度可以分为土壤湿度影响潜热和潜热影响温度两个过程。2.华北春季土壤湿度状况与夏季高温热浪具有密切的联系，能够解释19%-34%高温热浪的总方差，表明春季土壤湿度可作为预测华北夏季高温热浪的一个重要的前期陆面讯号。3.利用全球模式驱动WRF 区域模式，揭示出土壤湿度能够显著增强中国气候生态过渡带的日平均温度变率，对日最高温度的影响大于日最低温度。土壤湿度对夏季降水的年际变率的敏感区主要体现在中国北方的气候与生态过渡带地区。在全球变暖背景下，土壤湿度对中国未来的夏季的气候变率变化的时空分布起着重要作用。本项目认识了土壤湿度-大气相互作用对中国夏季气候变率的影响极其物理机制，有望对中国气候变率的预测有一定的指导意义，有助于提高我们应对气候变化的能力。