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基于PRECIS模拟的西北太平洋热带气旋活动情景分析

作　者: 梁驹
导　师: 许吟隆
学　校: 中国农业科学院
专　业: 气象学
关键词: 热带气旋 PRECIS SRESA1B情景
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

伴随着近百年的全球气候变暖，全球极端天气气候事件的时空分布正发生着显著变化。热带气旋既是一种重要的夏季天气系统，也是典型的极端天气气候事件。在气候变化背景下，全球热带气旋活动在近几十年来出现了异常特征。但由于热带气旋活动器测水平和模式模拟能力有限，过去的研究难以对这些异常特征与气候变化的关联得出确切结论，对气候变化条件下未来热带气旋活动的预估目前还存在着诸多不确定性。为进一步提高热带气旋活动模拟预估的准确性，研究气候变化背景下西北太平洋(WNP)热带气旋活动的潜在变化，进而为海岸带防灾减灾和适应气候变化提供研究基础，本研究利用ERA-Interim再分析数据与6个全球气候模式（GCM）提供侧边界条件驱动英国气象局哈德莱中心研发的区域气候模拟系统PRECIS，首先检验PRECIS对1996-2005年WNP热带气旋活动的模拟能力，进而分别采用三种热带气旋活动识别方法得出SRES A1B情景下1951-2050年WNP热带气旋生成的模拟值，分析不同识别技术对热带气旋生成的预估及其不确定性，最后分析多模式驱动下PRECIS对SRESA1B情景下未来热带气旋活动的预估。与观测资料的对比结果表明PRECIS能够有效模拟影响热带气旋活动的热力与动力环境场以及WNP热带气旋生成与路径的分布特征；模拟的热带气旋逐年生成频数与观测相比相关性显著，生成频数空间分布的高值区与观测对应一致；模拟的路径频数分布与观测相比总体一致。但模拟的中国南海海域生成的热带气旋与观测相比偏多，路径频数集中在南海东北部；模拟热带气旋的北移路径偏少，强度偏弱。多种热带气旋活动识别方法下的热带气旋生成情景预估表明：在气候基准时段下（1961-1990年）对流年生成指数（CYGP）与矩阵内阈值判断识别法（TRACK）得出的生成频数气候平均态均接近观测，年生成指数法（YGP）则高估了观测的生成数；TRACK识别法能够反映观测的年代际波动特征；在未来2020s时段（2011-2040年）下CYGP指数与TRACK识别法的预估结果均显示未来WNP生成数与基准时段相比呈减少趋势，而YGP指数的结果则显示未来WNP逐年热带气旋生成数与基准时段相比呈明显增加趋势。热力因子是造成三种热带气旋活动识别法预估结果差异的主要原因。多模式驱动下的热带气旋生成情景预估表明：各个GCM驱动PRECIS的模拟值能够有效反映WNP热带气旋生成与路径的时空分布特征；多数GCM驱动PRECIS得出的未来生成频数相对变化呈减少，其中中国南海大部海域的热带气旋生成将减少，热带气旋生成源地整体呈现东移特征。在路径方面，大部分GCM驱动PRECIS模拟的中国南海海域热带气旋路径频数将减少；热带气旋路径频数分布在整体上呈现东移特征；未来登陆位置相对于气候基准时段将可能发生北偏；多数全球气候模式驱动PRECIS的模拟显示未来热带气旋的持续时间将可能略延长，强度呈现增强，热带气旋降水呈现增多。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-19
    1.1.1 已发生的热带气旋活动变化  12-13
    1.1.2 热带气旋活动变化与气候变化的关联  13-14
    1.1.3 对未来热带气旋活动变化的情景模拟研究  14-19
  1.2 热带气旋活动情景模拟研究的意义  19
  1.3 本文的研究目的与结构  19-21
    1.3.1 本文研究目的  19
    1.3.2 本文结构  19-21
第二章研究方法与资料介绍  21-28
  2.1 气候模式  21-22
    2.1.1 GCM  21-22
    2.1.2 RCM  22
  2.2 SRES 系列情景  22-23
  2.3 热带气旋活动识别方法  23-25
    2.3.1 年生成指数  23-24
    2.3.2 对流年生成指数  24
    2.3.3 基于矩阵内阈值判断算法的 TCLV 识别法  24-25
  2.4 观测与再分析数据  25
  2.5 研究技术路线  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章 PRECIS 对西北太平洋热带气旋活动的模拟能力  28-36
  3.1 PRECIS 对影响热带气旋活动大尺度环境场的模拟  28-31
    3.1.1 对对流层中上层湿度场的模拟  28-29
    3.1.2 对赤道辐合带的模拟  29
    3.1.3 对对流层中上层引导气流的模拟  29-31
    3.1.4 对副热带高压的模拟  31
    3.1.5 对水平风垂直切变场的模拟  31
  3.2 PRECIS 对西北太平洋热带气旋活动的模拟  31-34
    3.2.1 对热带气旋逐年生成频数的模拟  31-32
    3.2.2 对热带气旋生成源地的模拟  32
    3.2.3 对热带气旋路径的模拟  32-33
    3.2.4 对热带气旋登陆的模拟  33-34
    3.2.5 对热带气旋强度的模拟  34
  3.3 本章小结  34-36
第四章不同识别方法对未来西北太平洋热带气旋生成的预估  36-46
  4.1 对气候基准时段下热带气旋生成频数分布的模拟效果对比  36-37
  4.2 对未来热带气旋生成频数分布及其变化的预估及对比  37-39
  4.3 对逐年代热带气旋年生成频数的模拟效果及预估的对比  39-41
    4.3.1 对观测时段内逐年代热带气旋年生成频数的模拟效果及对比  39
    4.3.2 对逐年代热带气旋年生成频数的预估及对比  39-41
  4.4 大尺度环境场预估及识别方法预估差异性的初步分析  41-44
    4.4.1 对 YGP/CYGP 动力因子的预估  41-42
    4.4.2 对 YGP/CYGP 热力因子的预估  42-44
  4.5 本章小结  44-46
第五章 PRECIS 对热带气旋活动的情景预估及不确定性分析  46-65
  5.1 对热带气旋生成的预估  46-53
    5.1.1 对逐年代热带气旋生成频数的模拟效果与预估  46-47
    5.1.2 对热带气旋生成源地的模拟效果与预估  47-53
  5.2 对热带气旋路径的预估  53-58
    5.2.1 对气候基准时段热带气旋路径频数分布的模拟效果  53-55
    5.2.2 对未来热带气旋路径分布及其变化的预估  55-58
  5.3 对热带气旋寿命的预估  58
  5.4 对热带气旋强度的预估  58-59
  5.5 对热带气旋降水的预估  59-63
  5.6 本章小结  63-65
第六章总结与讨论  65-70
  6.1 研究结论  65-68
    6.1.1 PRECIS 对观测时段内西北太平洋热带气旋活动的模拟效果  65-67
    6.1.2 PRECIS 对未来西北太平洋热带气旋活动的预估  67-68
  6.2 研究中存在的问题及展望  68-70
参考文献  70-76
致谢  76-77
作者简历  77

基于PRECIS模拟的西北太平洋热带气旋活动情景分析

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