基于CMIP5多模式分析的热带气旋对我国潜在影响的预估研究

How could be the variety of the tropical cyclone (TC) in China in the future climate change scenarios? It's a problem that calls for immediate solution. But there's few study on that in China, because we can't get valid frequency of TC from the result of climate models. Then projection of the potential impact by TC on China under different representative concentration pathways (RCPs) is the target of our study. The output of the climate models from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) of the World Climate Research Programme (WCRP) will be used in this project and the yearly tropical cyclone potential impact index (YTCPI) of China will be the projective object rather than the TC.frequency. The information about the TC frequency, intensity, active duration and affect area are included in YTCPI. In this project, firstly, find out the key environment factors that can take impact on YTCPI. Secondly, according to the results found reasonable dynamic projection model for YTCPI and evaluate the simulative ability of the CMIP5 models. Thirdly, analyze the relationship among economic loss, YTCPI and social economy index and found projection model for the loss. fourthly, the better models and ensemble model will be used to analyze the variation of YTCPI under RCPs respectively in the future before 2050. By using the results of YTCPI and social economy scenarios, the loss can be projected. Finally, get the synthetical potential impact and study the uncertainty of the results.

未来不同气候变化情景下，我国受热带气旋影响会发生怎样的变化？这是决策者和公众迫切需要了解的问题，但是我国在这方面的研究较少，主要受限于难以从气候模式结果中获得有效的热带气旋频数。基于此，本项目拟采用我国热带气旋年潜在影响力指数（YTCPI）作为分析对象，该指数包含频数、强度、持续时间以及影响范围等信息，且与直接经济损失具有较好的相关关系。项目中将探讨影响该指数的有关因子以及与直接经济损失和社会经济指标间的关系，并据此建立YTCPI动态预估模型及直接经济损失的预估模型。充分利用第五次耦合模式比较计划（CMIP5）的多模式数据，评估这些模式对于环境因子的模拟能力，选用模拟能力较好的模式和集合模式，对2050年前不同典型浓度路径下我国YTCPI分别进行预估，并利用YTCPI预估值以及相应的社会经济情景对经济损失进行估算。最后对结果进行综合分析以及不确定性探讨。

本项目基于NCEP-1和JRA-55大气再分析融合资料，建立了以副热带高压脊线位置为判别因子的YTCPI动态预测模型，分为总体、偏北、中间、偏南四种；基于融合资料对CMIP5 22个模式历史模拟能力进行了检验评估，有7个模式对相关因子历史模拟能力较强，分别为CESM1-CAM5、CNRM-CM5、FIO-ESM、GFDL-CM3、GFDL-ESM2G、GISS-E2-H、NorESM1-ME；建立了台风风雨危险性评估基本值及权重系数，揭示了我国沿海主要省份热带气旋风雨因子危险性的年代际变化特征，结果表明沿海主要省份热带气旋风因子危险性呈逐年代减弱，而降水因子危险性则逐年代增加；建立了以YTCPI、人口、GDP为因子的台风直接经济损失评估模型，采用IIASA人口模型以及柯布-道格拉斯经济模型分别对未来不同社会经济发展情景下的人口和GDP进行了预测，结合不同典型浓度路径下YTCPI的预估结果，对2020-2050年我国可能受台风影响的程度进行预估分析。预估结果显示，2020-2050年，YTCPI无明显变化趋势，其值相对于历史时期将偏高11%左右；伴随着社会经济指标的增大，未来经济损失在不同情景下均呈现出明显的上升趋势，特别是RCP8.5路径下，平均每年损失达917.7亿元；总体上，到2040-2050年，平均每年的损失将是1991-2016年的2~2.7倍。