13 / 2021-07-07 08:54:18

全球陆域近地面风速年代际变化的检测归因研究

近地面风速,归因检测,外强迫,内部变率,CMIP6

全球陆域近地面风速年代际变化的检测归因研究[1]

沈成

南京市高淳区气象局，211300

关键字：近地面风速、 归因检测、 CMIP6、外强迫、 内部变率

正文：

近地面风速(NSWS)是大气环流变化的重要指标，研究NSWS的变化不仅有助于了解大气环流、改善气候分析和预测，而且可以为风能评估提供理论依据。NSWS减少1-5%可能导致1.7-8.6%的风能损失，NSWS对全球和区域蒸散、水循环、能见度、农业和生态系统都有相当大的影响。之前研究报道了全球陆地NSWS的长期减少现象，最近一些研究同样发现NSWS在区域尺度上的减少。Roderick等人将NSWS的这些下降趋势称为陆面静止。目前的研究主要基于观测和再分析结果，对NSWS进行分析以估算全球和区域尺度上的气候、年际和趋势变化，但全球NSWS在百年尺度上的时空特征尚未被揭示。研究NSWS长期变化及其原因有助于评估与NSWS相关的风能、环境和生态问题。近几十年来，全球NSWS百年尺度变化及其潜在影响因素尚未被揭示。因此，本研究基于CMIP6资料，研究了全球陆地近地面风速百年尺度的变化，并发现了导致NSWS百年尺度变化的潜在因素。结果表明: 1850-1967年全球陆地年平均NSWS呈增加趋势，其中冬季NSWS增加最强(+0.0060 m s^-1 decade^-1)，北美、欧洲、非洲、南亚等地增加幅度达到了+0.02 m s^-1 decade^-1；1968-2014年，全球年均陆地NSWS呈下降趋势，春季下降幅度最大(-0.0063 m s^-1 decade^-1)；同时，北美、欧洲、中亚和南亚等北半球地区出现了明显的减弱。百年代际时间尺度内两个时间段的显著差异主要体现在趋势上，其中气候平均态和方差在两个时段内基本一致。此外，1850-1967年年平均和季节平均NSWS显著增加的主要原因是强风日数的增加；1968-2014年年平均和季节平均NSWS显著减少是由于中、强风日数减少所致。内部变率是1850-1967年历史NSWS的增加的主要原因，归因检测计划中任何一个模式在1850-1967年间都没有表现出明显的增强。1968-2014年，自然、气溶胶和温室气体的强迫作用是造成历史NSWS的减少的主要原因，特别是气溶胶和温室气体的强迫作用，大多数DAMIP模型结果表现出NSWS减少。与历史NSWS的概率密度曲线相比，气溶胶、自然和温室气体胁迫下的曲线更高更窄。因此，如果不考虑内部变率对NSWS增加的影响，1968-2014年NSWS的下降将更加显著。最后，本研究结果可以为全球陆地NSWS的变化提供新的见解或至少是一个视角。



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