Page 239 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 王 宏等：基于SSPs路径下植被气候生产潜力的预测——以陕甘宁为例 235
气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网 本文用到的检验方法主要有均方根误差、 空间
（http： //data. cma. cn/）。 距 平 相 关 系 数（ACC）以 及 偏 差 分 析（尹 姗 等 ，
2. 2. 2 模拟气象数据 2020； 苏琪骅， 2017）。从图 2（a）可以看出， 该模型
国家气候中心（BCC）在 CMIP5 中推出的模式 较好地模拟了研究区气温由南向北逐渐降低的空
得到国内外学者的大量使用。在此次 CMIP6 模式 间变化趋势， 并且准确地模拟出了陕南和陇南地区
中 BCC 推出的 BCC-CSM2-MR 模式水平分辨率较 的气温极大值区域和玛曲等地区的气温极小值区
高且对全球气温和降水、 气候分布、 大气辐射和东 域。模拟值与实测值的空间距平相关系数达到
亚降水季节移动等方面相对于早期版本改进明显。 0. 71， 通过了 0. 01显著性水平检验。可见， 该模式
在 1850 -2005 年期间， BCC-CSM2-MR 模式对中国 对陕甘宁三省区气温的空间分布特征具有很好的
气温模拟与观测的相关系数达到 0. 86， 对中国降水 模拟效果。温度绝对偏差在 2 ℃以内， 视为模拟准
模拟与观测的空间相关系数达到 0. 73（辛晓歌等， 确（尹姗等， 2020）。通过对比可以看出， 受地形等
2019）。可见 BCC-CSM2-MR 模式对中国气温与降 因素影响陕西华山和甘肃乌鞘岭地区模拟气温比
水的模拟能力很好。此外， 部分学者利用该模式预 实测气温偏高 4 ℃左右， 陇南和陕南地区模拟气温
测甘肃省疏勒河流域气温降水的变化趋势也取得 比实测气温偏低 5~7 ℃， 其他地区均存在模拟气温
了不错的效果（李雅培等， 2021）。 偏低的情况， 且整体均方根误差达到 2. 28 ℃。订
共享社会经济路径（SSPs）包括可持续发展路 正后均方根误差降低到 0. 64 ℃， 使误差整体降低
径（SSP126）、 中间发展路径（SSP245）、 区域竞争发 了 72%。很好地消除了地形以及插值对误差造成
展路径（SSP370）、 不均衡发展路径（SSP460）和常 的影响。可见， 订正后该模式对陕甘宁三省区气温
规发展路径（SSP585）五种路径（孔锋， 2020）。本文 的空间分布特征模拟情况良好。
选用国家气候中心研发的 BCC-CSM2-MR 模式下 通过对降水空间分布特征进行分析发现［图 2
SSP126、 SSP245 和 SSP585 三种路径 2025 -2100 年 （a）］， 该模型很好地模拟了研究区降水量由东南向
气温和降水的模拟数据， 以期能全面预估不同路径 西北递减的趋势， 并且准确地模拟出甘肃西北等地
下植被气候生产潜力的空间变化特征及驱动机制。 的降水极小值区域。模拟值与实测值的降水空间
另选取该模式下 1980 -2014 年模拟历史气象数据 距平相关系数为 0. 84， 通过了 0. 01 显著性水平检
用于偏差订正。SSPs 数据来源于 The Earth System 验。可见该模式对陕甘宁三省区的降水空间分布
Grid Federation（https： //esgf-node. llnl. gov/search/ 特征有很好的模拟效果。降水偏差率在±20% 之
cmip6/）。 间， 视为模拟准确（张蓓和戴新刚， 2017）。通过对
2. 3 研究方法 比发现， 甘肃宁夏等大部分地区降水偏差较大， 陕
2. 3. 1 偏差订正 西等地降水偏差相对较小。但是， 总体来说模拟降
对过去一百多年全球平均气温的再现能力是 水量要比实测降水量整体偏大。订正后整体均方
衡量模式模拟能力的一个重要标准。为进一步提 根误差减小到 81 mm， 降水偏差率总体控制在了
高 BCC-CSM2-MR模式对研究区的模拟精度， 本文 20% 以内。可以很好地预测未来陕甘宁三省区的
选取 1980 -2014 年同时段历史与模拟气象数据进 降水空间分布规律。
行偏差订正， 本文订正用到如下两种方法。 2. 3. 2 气候生产潜力模型
（1） 双线性内插法 在计算气候生产潜力时， 受国内外专家认可的
为减小误差将模拟数据分辨率精确到 0. 25°× 模型有Thornthwaite Memorial、 Miami、 Chikugo等。
0. 25°， 并运用双线性内插法把各路径气象格点数 其中， Thornthwaite Memorial 模型充分考虑了光、
据插值到55个气象站点上。 热、 水等气候因素对作物干物质积累的综合作用，
（2） 气候漂移法 定量表征了作物产量与气温、 降水量和蒸发量等要
气候漂移是指在外强迫不变的情况下， 耦合模 素的关系。而 Miami 模型着重反映水热单因子的
式所固有的虚假长期变化（赵静， 2018）。将 1980 潜在影响， 与生产实际不符。Chikugo 模型精度较
-2014 年每月各站点模拟数据的平均气温和降水数 高， 但计算数据量大。侯光良和游松才（1990）以及
据减去对应站点实测气象数据的各月平均值得到 张宪洲（1993）曾对几种气候生产潜力模型进行比
各站点每月的气候漂移误差， 再用模拟数据减去气 对发现， Thornthwaite Memorial 模型更接近 Chiku‐
候漂移误差即得到订正后的模拟气象数据。 go 模型， 对我国植被气候生产潜力的估算较准确。