Page 182 - 《高原气象》2022年第6期

6 期 陈泽霞等：基于CMIP6多模式的黑河干流山区降水气温变化趋势分析 1545
水、气温等关键水文要素受气候变化影响持续发生 中段（蓝永超等，2005），该区域地形西高东低（朱
改变（李红梅等，2021；孟宪红等，2020），上游山 光熙等，2020），海拔范围为 1637~5062 m，集水面
区水资源产出的稳定性进一步被影响（程文举等， 积约 10009 km²，如图 1 所示。黑河干流山区气候
2020），对流域经济社会建设发展产生制约（高泽阳 属于典型的干旱半干旱大陆性气候，冬季寒冷降水
和常跟应，2021），导致人与自然环境的矛盾愈发 稀少，夏季炎热降水丰沛，昼夜温差大。受地形和
突出。因此研究黑河干流山区未来气候变化有助 海拔等因素的影响，区域降水由东向西递减，随海
于了解该区域的未来水资源变化及趋势，为气候变 拔高度升高增加。黑河干流山区多年平均降水量
化背景下内陆河流域的水资源保护和管理提供一 为 450 mm 以上，多年平均温不足 1 ℃。整个区域
定参考（牛赟等，2016；李晓菲等，2019）。 主要由多年冻土和季节性冻土覆盖，具有较高的植
自 1995 年 国 际 耦 合 模 式 比 较 计 划（Coupled 被覆盖度，空间差异较大。
Model Intercomparison Project，CMIP）推动以来，全
球各大气候模拟中心发布了众多气候模式数据，气
候变化模拟和预估成为学术界的热点内容（周天军
等，2019）。CMIP6 是 CMIP 计划实施以来参与模
式最多、设计试验最完善、提供数据最庞大的最新
阶段，在动力参数化方案和模式分辨率等方面较
CMIP5 有很大提高（Chen et al，2020），被广泛应用
于各空间尺度的气候模拟和评估。蒋文好和陈活
泼（2021）通过分析 CMIP6 模式输出数据发现亚洲
中高纬地区未来百年呈显著增温趋势；进一步评估
发现，CMIP6在我国西北地区降水和气温的模拟效 图1 祁连山黑河干流山区
果较好（向竣文等，2021），尤其干旱区半干旱区的 Fig. 1 The mountainous regions of Heihe mainstream
降 水 模 拟 能 力 较 CMIP5 有 明 显 提 升（王 予 等 ， in Qilian Mountains
2021）；赵梦霞等（2021）基于 CMIP6 多模式集合平 3 数据来源与研究方法
均数据模拟黄河上游降水空间分布，预估未来黄河
上游年降水呈波动上升趋势。 3. 1 数据来源
梳理资料发现，现有黑河流域关于气候变化的 实际观测数据选取研究区内及周围 4个国家标
研究（蓝永超等，2001；程鹏等，2020；司源等， 准气象台站（表 1）多年的逐日降水和平均温度数
2018）主要是基于气象台站的历史观测数据对流域 据，以观测数据为基准，对 CMIP6 气候模式在研究
内气候变化进行分析，通过气候模式数据分析黑河 区域内的历史气候情景（1971-2014年）的模拟能力
流域未来气候变化的研究则相对缺乏。因此，本文 进行校验和评估。
基于黑河干流山区 4 个气象站观测的逐日降水、平
表1 国家标准气象台站基本信息
均气温和 CMIP6 的 7 个气候模式资料，评估偏差校 Table 1 Basic information of the selected national
正前后 CMIP6 多模式集合平均数据对黑河干流山 standard meteorological stations
区降水和气温变化的模拟能力；在此基础上对该研
气象站点 纬度 经度 海拔/m 时间跨度
究区未来不同时间尺度下 4 个 SSPs 情景的降水和
野牛沟 38. 40°N 99. 60°E 3320. 00 1959-2018年
气温演变趋势进行预估。分析黑河干流山区未来
祁连 38. 20°N 100. 30°E 2787. 40 1956-2018年
气候变化情况对该流域未来水资源管理、社会经济
托勒 38. 80°N 98. 40°E 3367. 00 1956-2018年
等发展具有一定意义。
张掖 38. 90°N 100. 40°E 1482. 70 1951-2018年
2 研究区概况
气候变化数据选用CMIP6发布的7个全球气候
黑河流域是西北内陆区第二大内陆河流域，源 模式数据（General Circulation Models，GCMs），如
起祁连山，流经青海、甘肃和内蒙古三省，终至居 表 2。由于各模式的分辨率不一致，为方便与观测
延海。河流全长约 821 km，流域面积约 13×10 km² 数据对比分析，采用双线性插值法将模式数据统一
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（尹振良等，2013）。黑河干流山区地处祁连山北麓 插值到 0. 5°×0. 5°的格点，选取距离气象台站最近