基于模式加权方法的中国未来降水年代际概率预测研究

The project seeks to do probabilistic prediction of precipitation over China in the next 10-30 years with the method of model-weighting. For this purpose We will (1) introduced and propose new model-evaluation criteria that suited for East Asia (China) monsoon rainfall, then assess the ability of CMIP5 coupled model in terms of simulating the precipitation over this region. We will also analyze the physical causes of the difference performance of each AOGCM; (2) Base on this, the combination of REA and Bayesian methods, as well as the applicant-proposed probabilistic prediction methods will be used to weight the CMIP5 models. The sensitivity of the probabilistic prediction results to unweighted and weighted methods, as well as to different weighting methods will also be analyzed. Last,(3) The physical causes of the precipitation changes will be further analyzed from changes of the large scale circulation. The results of this project will deepen the scientific understanding of the model evaluation and application, as well as providing clues for the decadal scale precipitation predictions.

项目试图利用模式加权方法对未来10-30年中国区域降水型的变化进行概率预测。为此，将(1) 引入和提出新的适合东亚（中国）季风降水的模式评估标准，科学评估CMIP5耦合模式对该区降水的模拟能力，并分析导致各模式出现差异的物理成因；（2）在此基础上，结合REA和贝叶斯方法，以及申请人自己提出的概率预测方法，对模式进行加权集合，并分析概率预测结果对于等权与加权，以及不同加权方法的敏感性；（3）进一步从大尺度环流场分析降水变化的物理成因。本项目的研究成果将加深对模式评估与应用的科学理解，为我国年代际尺度的降水预测提供线索。

变暖背景下中国区域未来降水的变化是广大气象学者关注的焦点之一。本项目利用客观的评估指标，评估了34个CMIP5模式对中国区域各个季节降水的模拟能力，基于模式加权集成方案，揭示了未来中国降水的变化特征及其不确定性(用概率定量表示)。所得主要结论包括：（1）CMIP5模式对中国降水的空间分布具有较好的模拟能力，如MME多模式集合对各季降水的空间相关系数皆在0.7以上，但对东部夏季降水年际变率强度以及年代际变化模拟较差，这可能与模式无法再现ENSO与东部夏季降水的遥相关型，以及无法再现PDO的位相转变对我国夏季降水年代际变化的影响有关。（2）未来RCP8.5和RCP4.5情景下，21世纪前期与末期中国区域降水皆呈增加趋势。RCP8.5情景加权集成的末期冬、春、夏、秋季降水变化率分别为32.1%，29.8%、13.1%和26.2%，其变化幅度大于等权集合；降水增加10%的概率分别为0.86、0.96、0.80 和0.82，空间分布上，北方降水增加幅度较大。（3）中国区域的增湿可能与变暖背景下夏季风增强，导致向北水汽输送增多有关。