摘要
中国西北大部分位于干旱区和半干旱区，该区域生态环境脆弱，气候细微变化都将对该地区产生重要影响，基于不同情景的未来气候评估，尤其是降水评估是针对该地区制定适应性策略的基础。然而，在这一地区开展的相关工作还很少。为探讨中国西北未来不同情景不同阶段气候变化，本文在中国西北地区进行区域气候模式RegCM4.6的参数化敏感性分析和性能验证，然后基于最佳参数化方案组合对中国西北进行不同排放情景下未来近期(2018～2037年)、未来中期(2050～2069年)和未来远期(2080～2099年)的气候模拟，并对气温、降水和一系列极端气候指数等气候指标进行预估，主要研究结论如下: (1)通过一系列敏感性试验分析结果表明，新版区域气候模式对中国西北进行气候模拟，选择CLM3.5+Tiedtke的组合能够得到最理想的模拟效果，该组合不仅能够最佳地捕获气温和降水的空间分布特征，与其它方案相比，其空间相关系数与均方根误差均最优。 (2)相较于全球环流模式HadGEM2-ES，区域气候模式RegCM4.6对中国西北地区气候模拟性能有显著提升，其能够很好地捕获复杂地形条件下的气候信息。就气温模拟而言，RegCM4不仅能够很好地模拟气温高值区和低值区分布，空间分布与观测场CN05.1十分接近，同时其相对观测的偏差基本控制在±2.5℃以内，空间相关系数与均方根误差等衡量指标也明显优于全球环流模式;就降水模拟而言，RegCM4很好地捕获了降水从东南向西北递减的空间分布特征，日降水大于1mm/day主要位于研究区东南部，而塔里木盆地、准噶尔盆地和柴达木盆地降水稀少，同时RegCM4也成功捕获了天山一带由于地形引起的强降水。另外，从月尺度上看，全球环流模式HadGEM2-ES明显高估了中国西北降水，夏季尤为明显，RegCM4很好地纠正了HadGEM2-ES中对降水的高估现象。TRMM卫星遥感数据地引入弥补了观测站点在中国西北偏少的不足，与TRMM和CN05.1数据相比，RegCM4无论从时间维度还是空间维度均能够很好再现中国西北降水特征。 (3)RCP2.6情景下，中国西北气温整体呈现先增加后减少的趋势，极端气候指数SU、TXx和TNn变化趋势与气温大致相同，从时间上看，降水在波动中缓慢增加，到未来远期(2080～2099年)增幅约25mm，从空间上看，中国西北大部分地区在该情景下降水将有不同程度增加，但在甘肃和陕西等部分地区降水将有所减少，整体而言极端气候指数CDD(Consecutive dry days)随着降水增加将有所减少，但在空间上存在较强的异质性，而极端气候指数R10(Number of heavy precipitation days)和Rx5day(Max 5-day precipitation amount)有不同程度增加，同样在空间上存在很强的异质性;RCP4.5情景下，中国西北气温整体呈现增加趋势，但在未来远期增加缓慢，基本趋于平稳，极端气候指数SU(Summer days)、TXx(Max Tmax)和TNn(Min Tmin)在波动中缓慢增加，增幅略高于RCP2.6情景，从时间上看，该情景下降水波动十分剧烈，整体增幅与RCP2.6情景差异并不明显，从空间上看，中国西北大部分地区降水仍以增加为主，在青藏高原和天山一带尤为明显，但在甘肃和陕西等地降水将有所减少，到未来远期，降水减少区域将有所缩减，仅出现在陕西南部小部分区域，极端气候指数CDD、R10和Rx5day在该情景下变化与RCP2.6情景相似;RCP8.5情景下，中国西北气温增加最为显著，并随着时间推移持续增加，到未来远期增幅将超过6℃，该情景下极端气候指数SU、TXx和TNn增长也最为激烈，到未来远期达到最大值，从时间上看，降水在该情景下增加同样显著，未来远期增幅在100mm左右，空间上，在RCP2.6和RCP4.5情景下出现的降水减少现象在该情景下基本不再出现，降水增加区域主要位于青藏高原、天山山脉以及研究区东南部，极端气候指数CDD在该情景下减少最多，减少主要集中在塔里木盆地和柴达木盆地，极端气候指数R10和Rx5day在该情景下增加最明显，到未来远期达到最大。
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