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CMIP6 模式对全球旱涝急转模拟能力的评估研究

CMIP6 模式、潜在蒸散发 (PET)、旱涝急转、模拟评估

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.18 极端天气气候事件的归因、机理与预估

        旱涝急转作为一种极端气候事件，其演变过程受到水分盈亏与降水波动的共同驱动，对全球水安全具有重要影响。本研究基于 ERA5 再分析资料，系统评估了 CMIP6 多模式集合平均（MME）对全球旱涝急转事件的模拟性能。研究采用 FAO-56 Penman-Monteith 公式计算潜在蒸散发（PET），并据此构建标准降水蒸散指数（SPEI），结合降水（pr）与 SPEI 的相对阈值定义并识别旱涝急转事件。PET 气候态模拟偏差： CMIP6 模式普遍高估了全球 PET 的年循环气候态，高估幅度介于 5% 至 33% 之间。空间分布上，非洲北部、澳大利亚中西部、阿拉伯半岛及印度半岛等干旱区域的高估现象尤为显著。即便经过系统偏差修正，CMIP6 在一年中的第 150-260 天内仍持续表现出明显的偏高特征。



        SPEI 与 PET 的响应非对称性： 与 PET 的高估相反，CMIP6 模式下的 SPEI 气候态在全球尺度上呈现总体低估特征。在年循环演变中，ERA5 的 SPEI 峰值在 170-280 天显著高于 CMIP6 MME，且在时间位相上较 PET 偏差存在约 20 天的滞后。这种响应差异揭示了降水季节性配置与土壤水分记忆效应在干旱指标演化中的调制作用。旱涝急转模拟挑战： 受 PET 系统性高估与降水驱动信号偏差的共同影响，CMIP6 模式在捕捉旱涝急转事件的发生频次及强度方面表现出显著的空间异质性。特别是在热带与中纬度半干旱区，模式对由持续性干旱向极端洪涝快速转换的“突变性”特征刻画仍存在较大不确定性。