文摘

综述总结了所取得的进展在南美地区气候建模活动自2000年代早期开始直到现在。在过去的10年中,与区域气候模型模拟(rcm)对该地区执行了几个目的。早期的努力主要集中在敏感性研究rcm的物理机制和技术方面。过去的发展主要集中在提供高分辨率区域气候变化的信息。介绍最突出贡献从孤立的努力正在进行协调RCM CORDEX倡议活动的框架,代表一个主要的努力产生整体气候变化预测区域尺度和允许探索相关范围的不确定性。剩下的挑战在建模南美洲气候特征进行了讨论。

1。介绍

发展中地区的一个主要动机气候模型(rcm)需要生产气候信息在区域层面来评估气候变化的影响。一个众所周知的事实是,到目前为止,大气海洋全球气候模型(AOGCMs)是唯一可用的工具来预测未来气候系统进化的人为因素,如增加温室气体(GHG)浓度。在过去的几十年,耦合的全球模型不断改进,主要是由于不断增加的计算能力和气候系统的不同组件的改进表示:大气,海洋,陆地表面。然而,最更新的全球模型套装内的CMIP5倡议(1操作水平分辨率的数百公里的顺序(2]。

缺乏区域的细节在当前AOGCMs限制了他们的能力捕捉对地区级的核过程受地貌或其他对地区级的核营力。这些对地区级的核营力负责调制大规模的循环特性,确定区域气候。此外,粗分辨率也限制的适用性全球模型输出的影响研究,需求信息的空间尺度上更加精细。自1990年代初以来,rcm成为最普遍的方法进一步细节全球气候模拟。后的开创性工作Giorgi和默恩斯3],rcm的发展已经引发了一系列决议,不再模型模拟,对区域气候系统模型和发展。近年来,协调的努力对世界一些地区开始出现不仅进一步提高RCM结果的质量也探索相关的不确定性区域气候模型的产品。CORDEX倡议[4]是一个极好的例子,世界各地的协调努力旨在进一步推进艺术状态的区域气候建模和社区提供有价值的信息的影响。

南美洲气候及其变化是影响远程,地区和当地的营力。由于其巨大的经向扩展和突出的地形,南美(SA)展览不同的天气和气候模式,包括热带、亚热带和温带特性。区域地理的最重要的特征是复杂的安第斯山脉链,延伸西部海岸,特点是一个狭窄的屏障通道流在中央大陆(图的一部分1)。安第斯山脉不仅作为与干旱气候墙,西部和东部湿润条件在热带或亚热带纬度(在情理之中逆转模式)也促进tropical-extratropical交互,特别是在东部。

季节性迁移的国际热带辐合区(ITCZ)很大程度上控制欧洲大陆北部气候条件。在南国的夏天季节,大规模的循环在上层的特点是在高原高压中心,一个槽从巴西东北部向热带大西洋和西风环流在亚热带和高纬度地区。在低水平,非永久性的在大西洋和太平洋副热带高压统治的大规模的特性。东风流从大西洋通灵的安第斯山脉向南到查科低,代表水分的主要来源在巴西南部的亚热带平原南部SA。大陆的一个主要组件的温暖季节降水政权在南美热带和副热带地区是季风系统(SAMS) [5]。大陆的南部,天气活动是由太平洋风暴路径的存在及其与安第斯山脉的交互。

在冬季,冷空气的复发性段落发展north-eastward安第斯山脉东部近极的纬度和上层槽在副热带地区向东传播的触发因素强烈气旋生成/ SA东南部。太平洋副热带高压的存在,其季节性子午转变,在亚热带太平洋海面温度定义安第斯山脉以西的降水的季节性周期。

南美的变化从动力学气候年代际时间尺度的结果叠加的几个大型现象:厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),控制异常海表面温度(SST)在亚热带大西洋和太平洋,在热带北大西洋海温异常影响气候变化在亚马逊和巴西东北部和高纬度迫使,如南极涛动(氧化铝)和北大西洋涛动(NAO)。一次彻底的审查南美洲气候的主要特征及其变化中可以找到Garreaud et al。6)和引用。

由于各种动力机制控制南美气候及其变化,建模区域气候似乎是一个具有挑战性的目标。在南美大陆地区气候建模工作在过去的十年里越来越发达。本文概述的发展区域气候建模活动在SA在过去的10年里,目的是突出的主要成就和悬而未决的挑战。两个出色的行动导致了一个巨大的进步在生产影响评估研究有价值的信息:CLARIS-LPB项目(7]和CORDEX [4]。建模南美洲气候在这些进展主要协调计划中描述部分3。美国CORDEX-South框架内正在进行的活动提出了与预期的结果部分4。突出问题与剩余挑战了部分5。综述远未完成,但最相关的结果导致进一步改进。并不详尽,提供的引用和讨论主要成就不冒险进入深刻的细节。

2。早期的努力在区域气候建模在南美洲

正如简介中提到的,早期的发展区域气候模型都集中在模拟北美气候在1990年代早期(8,9]。开创性的研究利用rcm在SA主要关注每月seasonal-scale模拟。第一次尝试探索动力降尺度技术在SA是由周et al。10)执行一个两个月长的模拟,目的是探索扩展范围的质量预测嵌套埃塔RCM GCM CPTEC /可乐。虽然RCM配置使用一个相当低的分辨率(80公里),作者讨论了RCM的增加值与驾驶GCM相比,这个话题成为主要的相关性。不久之后,梅内德斯等。11)开发了一个数值嵌套系统来模拟冬季气候的东部南部Pacific-South America-western南大西洋地区,使用一个有限区域模式(有限区域Hibu Model-LAHM)由LMDZ GCM。他们的研究旨在探索的能力复制意味着气候条件和嵌套系统,因此,它是第一个尝试探索能力的RCM捕捉的主要气候特征观察气候。由于计算的约束,他们模拟6个分开7个月和评估了RCM气候学与驾驶GCM相比,再分析,网格数据集对降水和温度。他们的模型配置是使用100公里分辨率RCM和GCM开车接近5°。尽管作者发现的RCM普遍提高了表示观察到的气候特征与驾驶GCM相比,这不是真的用2米高的温度。一个非常简化的陆地区域模型中使用的方案(一桶模型)和RCM的低分辨率可能这意想不到的模型性能的原因。类似的研究是由Nicolini et al。12)模拟了十个独立30天模拟1月和7月,嵌套的CSIRO部门大气研究有限区域模式CSIRO GCM (DARLAM)。全球和区域模型使用同一套物理参数化和相同数量的垂直水平;因此,研究集中在评估提高横向分辨率的影响(从500公里到125公里的全球和区域模型,分别地)能力的嵌套系统在7月和1月,分别代表冬天和夏天季节。作者发现rcm能够观察到的气候比驾驶GCM繁殖,7月份达到更好的性能,特别是对近地表变量。然而,使用相同的物理参数化的模型可能会导致在RCM物理矛盾。

虽然这些最初的努力导致了令人鼓舞的结果,区域模型域只覆盖南美大陆的南部,他们有限的由于计算的限制方面的决议和长度的模拟。这些研究的主要缺点依赖的事实RCM模拟没有连续但月模拟个体聚集,产生相应的气候学。此外,在这些研究中,陆地表面表示是基于非常简单的计划和没有向上的时间考虑在内,这或许可以解释有限的改进实现RCM的结果。

诺et al。13Misra)和et al。14,15)执行几个seasonal-scale模拟,主要集中在北部SA,目的是评估一个嵌套的功能建模系统复制信号年际变化与ENSO相关。降水和循环特性对极端ENSO事件(拉尼娜和厄尔尼诺现象)模拟为了探索rcm的预测能力。这些研究对该地区代表一个重要的进步动力降尺度由于以下几个原因。首先,他们包括开车的几个实现GCM为了构建RCM模拟的集合体,引入驾驶领域的不确定性,因此,RCM的不确定性的结果。其次,他们使用增加的水平分辨率,从80公里到20公里,第三,他们是基于模型的和更复杂的表示陆地表面过程。

这些初步的努力主要集中在评估rcm的能力在改善气候特征的描述与开车相比全球大气环流模型。事实上,在这些研究中,的一个主要信息是RCM能够提高驾驶GCM行为观察到的气候异常和繁殖,因此,他们强调,RCM的使用嵌套的模型是一个有用的工具用于气候预测。

这些初步结果后,一些研究致力于评估RCM的灵敏度仿真模型配置出来了。这些研究的例子可以发现在Misra et al。16)质量评估两个陆地表面的影响方案的几个持续长RCM集成使用区域光谱模型(RSM),依靠陆地表面过程的可预测性降水的相关性在季节和年际时间尺度。然而,他们没有发现明显改善了RCM行为当使用更复杂的陆地表面的计划。的记忆的土壤条件和有限长度的集成可以解释模型中缺乏明确的响应结果。赛斯和罗哈斯(17),罗哈斯,赛斯(18)执行seasonal-scale模拟使用RegCM模型嵌套再分析和GCM。他们讨论了季节性的敏感性模拟域大小,水平分辨率,表面的变化迫使(当地土地利用在亚马逊和土壤水分),和驾驶GCM的质量。这些研究的重点主要是在南美热带地区,和模型域热带和亚热带地区扩展到覆盖。这些研究的主要发现是,当地的敏感性迫使较大时更大的领域被认为是由于相关性的影响上的本地迫使大型循环。因此,他们得出的结论是,RCM域应该仔细配置为了捕捉相关的大气环流影响区域气候。另一个重要发现是与质量相关的驱动领域,严重影响质量的RCM模拟。他们还量化的内部变化RCM模拟和指出建筑集合体的相关性更好地理解区域气候的响应当地营力。这些结果代表重要发现为进一步RCM对该地区的发展。赛斯等。19]探索的能力RegCM3 RCM复制每日降雨量统计subseasonal时间表在几个南美地区,发现了一个无处不在的行为在RCM相关倾向于高估极端降水事件的频率。然而,他们的研究结果仅限于只有两个五个月的集成,和极端降水事件的数量并不足以得出可靠的结论。Misra和Kanamitsu20.)探讨了异常嵌套方法提高RCM模拟嵌套的质量在全球大气环流模型,出于这一事实GCM偏见通过RCM边界和继承,因此,转入RCM域。尽管他们取得了令人鼓舞的结果,一些矛盾在驾驶领域由于RCM方法产生额外的噪音的结果。此外,他们的研究仅限于有限数量的季节性集成。罗哈斯(21]探索提高分辨率的程度可能影响降水的模拟地形复杂的地区。这项研究是出于系统性降水高估在安第斯山脉的上坡,确认在之前的RCM模拟/ SA,其他的共同缺点RCM研究地区复杂的地形。在这项研究中,两个五个月长模拟triple-nested two-way-interacting域使用MM5模式再分析进行驱动。域模型集中在南太平洋东部和南部的西部海岸SA水平网格间隔的135年,45岁和15公里。本研究最相关的结果是,繁殖足够的降雨模式所需的水平分辨率对中央安第斯山脉地区大约是30 - 40公里。这个范围的决议允许平衡计算能力之间的妥协和模拟时间集成的质量。模拟降雨的昼夜循环的能力是评估da罗查et al。22)执行17分离夏季模拟使用RegCM3 RCM嵌套再分析。降水在夏天期间在这些领域主要是由对流过程和调制由其他地区营力,如海风环流和地形隆起,取决于该地区。本研究集中在评估这个模型是否能够捕捉的时机日降水周期有截然不同的行为在热带和亚热带地区。发现该模型能够再现的主要观察到的特性,尽管有些机制与山拖关闭对流模式的假设被歪曲,导致大型模型错误。评估的能力模型复制这些特性包括理解物理机制的模型可以或不能捕捉,和,因此,相关建议进一步改进模型进行了讨论。敏感性模型配置和物理模型的选择也探索了Solman和Pessacg23)执行几个seasonal-scale与MM5模拟模型来确定最优模型建立和配置在SA气候研究。他们探讨了灵敏度的结合对流和行星边界层的治疗方案和侧边界条件模拟一个众所周知的动力学变化的降雨模式在SA。他们发现,模型结果对对流的选择方案和高度敏感的没有一个组合模型物理能够超越他们在整个域。此外,模拟低级循环,使收敛水分通量,因此,大部分的降雨异常,也敏感模型物理和模型的选择配置。尽管模型的设置提出了几个建议,他们的研究结果是基于一个季节;rcm的技能是政权的依赖,因此没有一般建议之后才能得出结论。

值得回忆的费尔南德斯等人的研究。24)的初步RCM相互比对进行锻炼。这些作者模拟执行10年1月分别在热带SA RegCM3和气候版本的CPTEC埃塔模型。这项工作的目的是评估的能力两个模型在模拟意味着夏季环流在SA的气候特征。几个以前的研究,模拟的长度是有限的,每月的规模和领域覆盖部分南美大陆。然而,作者发现常见缺陷的模拟执行有两个rcm,尽管他们的结果仅局限于1月条件。此外,他们意识到,优化区域模型是必要的,以提高其繁殖能力平均气候条件SA的几个地区。

考虑个人描述的建模工作,其中大部分集中在评估模型的性能意味着气候条件和年际变化,主要为降水和温度,为个人赛季和特定地区。然而,并非所有的建模练习覆盖相同的域也没有模拟覆盖timeperiod;因此不能够寻找各个模型间协议或不一致的行为。此外,指标用于评估模型的性能是不同的,主要是因为每个研究旨在评估模型能够再现南美洲气候的不同特征。

在2000年代早期区域气候建模活动在世界其他地区,主要在北美和欧洲,已经检查扩展模拟,从一到三年。这些研究的目的是双重的:首先,评价区域气候模型的行为复制当前气候条件嵌套rcm成perfect-boundary条件(再分析)或AOGCMs ([9,25- - - - - -27)和引用其中),第二,评估区域气候变化信号模拟的RCM嵌套在分配大气AOGCM实验([28,29日)和引用)。这些研究大多是用于评估长期的附加值和rcm集成,探讨预测意味着气候变化下指定排放场景。

这些进步在区域气候建模社区动机进一步的研究在SA在模拟期间扩大了几十年,大陆范围内模拟进行([30.- - - - - -36)等)。这些研究大多集中在评估不同的rcm在繁殖的能力的不同方面南美洲气候、嵌套的模型再分析或模型。这些研究区域模型主要用于RegCM3, MM5,埃塔,雷莫。引用的模型可以找到所引用的文章。在这些研究RCM模拟了不同时期,在不同的模型域配置,并被嵌套在重新分析或模型,和各种各样的水平分辨率;因此,结果不能直接比较。然而,一些常见的问题出现,如干燥的偏见在冬季在东南部SA和潮湿的偏见在安第斯地区和热带地区。总体而言,这些研究强调了rcm的附加值模拟SA的几个特征气候也认识到模型的改进,主要是有关陆地表面过程中,还需要以达到更好的结果。

第一组RCM模拟致力于生产高分辨率气候变化场景在南美地区是由Nunez et al。37]。他们嵌套MM5 RCM哈德利中心AGCM (HadAM3)和模拟三个十年时期代表现在和未来气候条件的21世纪,分别在两个发射场景:A2和B2。域的模拟跨越从亚热带到南端的SA。Garreaud和"科技(38)评估区域气候变化信号在欧洲大陆的西部海岸从30年模拟使用摘要RCM嵌套到HADAM3 AGCM。他们的领域集中在智利中部和扩展从亚热带到南端的SA和东太平洋中央阿根廷。马伦戈et al。39,40)执行几个30年模拟使用摘要RCM和埃塔RCM嵌套到HADAM3 AGCM。他们主要关注评估区域气候变化信号在热带SA和也是一个探索RCM预测的不确定性通过嵌套RCM分成三个合奏GCM的成员。乌鲁蒂亚和Vuille41)进行了相似的分析使用摘要模型嵌套到HADAM3 AGCM但专注于热带安第斯山脉地区。Sorensson et al。42)评估的反应极端降水季节性手段和在气候变暖使用SA罗斯比中心区域大气模型(RCA)嵌套到ECHAM4 GCM和评估严重极端降水事件的发生的可能性和干旱拉普拉塔盆地,巴西东北部,亚马逊盆地下aib的场景。

这些地区的努力导致了区域气候变化的评估模式。虽然这些地区气候变化预测生产各种rcm主要由AGCM相同,没有执行模拟的团体之间的协调。域模型是不同的在所有引用的研究中,和水平网格分辨率跨越25至50公里;然而,一些共同特征对区域气候变化信号可以被识别并可以建立“合奏的机会”。乐团的机会是不会产生定量信息,但是考虑到每个区域气候变化投影,可以评估定性协议或个人之间的分歧的预计变化建模练习。此外,常见的缺点也可以识别的繁殖能力的模型中观察到的气候特征。

示意图,图2强调共同的特征的领域产生于可用的降尺度运动考虑预计温度和降水的变化。大多数的模型认为广义变暖在大陆,与几个热点的温度升高预计年底A2情景下的21世纪大于4°C(大红色箭头在图2),即亚马逊和安第斯地区。热点的投影为夏季降水变化显示一致的在安第斯山脉南部和亚马逊地区降水减少和潮湿条件中央阿根廷和LPB地区。冬季,常见的特性是在热带潮湿条件和安第斯山脉南部和干燥条件对亚热带安第斯山脉,东部SA和亚马逊地区。

尽管合奏的机会可以提供常见的结果,区域气候模型模拟敏感模型配置和实验设计23,43,44]。因此,不协调的建模工作的结果可能无法提供健壮的结果。重要的是要记住,rcm包括合奏的机会都是由同一AGCM,除了RCA模型(42),它是一个众所周知的事实:气候响应给定的辐射强迫是依赖于模型,如图所示在几个相互比对练习使用CMIP3数据库(45]。然而,维拉et al。46]探索预测降水变化SA)的一个子集CMIP3 AOGCMs和发现一个普遍的共识模型在降水变化,特别是增加了夏季降水东南部SA和减少沿着安第斯山脉南部的降水季节,表明有限RCM-based预测也同意CMIP3 GCM合奏。

3所示。协调RCM在南美实验:评估的不确定性

几乎所有个人前一节中描述的建模工作是基于单个模型实现的结果,使用一个驾驶GCM或者一个RCM,不足以提供一个衡量潜在的气候变化的综合评价和相关的不确定性。近年来,一些研究已经表明,区域气候模拟受到很多不确定性因素的影响([47),引用其中)和不同气候之间的传播实现之前应该考虑得出结论的意义区域气候响应外部营力。

区域气候变化预测的不确定性的来源可以是由于(1)固有的不确定性引发的气候系统的初始条件的差异,称为内部变化;(2)由于模型的不确定性,rcm模型,和(3)不确定性的场景。探索所有这些不确定性的来源是一个非常苛刻的任务,因为它需要执行大量的RCM模拟不同RCM嵌套成不同的模型对不同发射场景和不同实现相同的模型。

在最近的一项研究中,Solman和Pessacg48]探索不同的不确定性来源的相对相关性,即内部变化,区域模型配置和选择模型的物理seasonal-scale模拟的目标描述和量化的不确定性在RCM模拟SA。他们的研究结果表明,内部变化代表了最低水平的不确定性;由于物理模型的选择的不确定性产生的最重要来源的不确定性,尤其是对温度和降水。他们还表明,不确定性是不变的空间格局对不确定性的来源。尽管本研究专注于量化的不确定性水平区域气候模拟,它没有考虑各种不确定性来源与区域气候变化相关的预测。此外,它是基于三个月模拟,和不确定性的依赖季节性不能讨论。Cuadra和da罗查49)评估的内部变化使用RegCM3 RCM为了评估由于异常海温强迫响应是否健壮或在固有噪声和大气模型显示,量化内部变化是必要的为了得出可靠的结论的模拟响应区域气候外部营力。第一次尝试探索这个问题区域投影/ SA)是由(40)嵌套的埃塔RCM成4成员驾驶GCM选择跨度代表范围的不确定性。他们表明RCM实现之间的传播是不变的年度周期沉淀而不是温度,夏季的特点是一个更大的不确定性。此外,他们发现传播RCM成员之间更大的长期预测的气候。尽管这些研究试图描述RCM模拟的不确定性,不确定性的来源和模拟的长度不同,没有共同的信息之后才能得出结论。

为了影响研究提供有用的信息,应该考虑广泛的不确定性。这需要一代的集合体的模拟执行不同的rcm嵌套成不同的模型对不同发射场景为了探索全方位的不确定性来源。这种方法一直跟着几个国际努力,比如审慎项目(50)和乐团项目(51]欧洲;为北美NARCAPP项目(52],CORDEX [4]。这些行动导致了一个巨大的进步在提供一个完整的量化预测的不确定性区域气候,和大量的研究文章发表。为简便起见,我们将不会把他们在这里。

初步合作计划生产的各个RCM模拟在南美大陆内发起EU-FP6 CLARIS项目(Europe-South美国气候变化影响评估和研究网络(53])。几个南美和欧洲机构参与这个合作项目达成一组协调实验使用不同的rcm生产第一个区域协调的整体。在第一阶段,三个月长模拟相应的案例研究异常降水条件在东南部SA和6 rcm模拟。所有的模型被嵌套进ERA40再分析。最杰出的研究结果发表在54]。本研究探讨了不确定性与各种rcm和相关的依赖模拟的不确定性。不仅关注的分析模拟的不确定性意味着气候条件也在模拟极端降雨事件。尽管这是第一个研究,协调RCM SA进行了模拟,模拟了在短时间内,没有健壮的结论可能。在第二阶段,4的一个子集rcm也由ERA40再分析被用来执行多年模拟涵盖了从1991年到2000年时期。这组的模拟,Carril et al。55)评估的能力模拟季节平均气候的主要特征为SA和相关的不确定性。他们发现rcm显示相当大的降水偏见特别是在热带和安第斯地区。此外,multimodel的相对较好的业绩,年降水量平均在拉普拉塔盆地的取消是由于抵消个人模型中的错误。这项研究还允许识别系统性偏差在模拟环境下,如模型的倾向高估温度/ SA东南部,结果已经出现在前面的单独的建模工作。此外,这种协调建模工作允许识别常见的缺点和长处rcm对该地区的行为使模型进一步改进。

类似的计划在巴西实现通过克雷亚项目(南美区域气候变化的情况下,56])。在这个框架中,三个区域模型:埃塔RCM,摘要RCM和RegCM3 RCM,所有嵌套在一个AGCM (HADAM3)。这个项目肯定代表着重要的一步描述区域气候变化预测的不确定性在南美洲(57,58]。然而,结果是限制由于有限数量的RCM用于构建合奏,因为每个RCM被迫由单个GCM;因此,由于模型的不确定性形成肯定是有限的。

近年来,世界气候研究计划(塑)认可的相关性为组织协调国际努力提供一个概念性的框架来评估和相互比较动态统计降尺度技术(4]。这种方法最初是由一个协调区域气候降尺度(TFRCD)在2009年设计了协调区域气候降尺度实验(CORDEX)由塑膜。CORDEX是设想的基础上认识到区域缩小规模的相关性既是一个重要的研究课题,又是一个机会与更广泛的社区气候科学家的活动。

CORDEX行动有两个主要目的:首先,提供了一个框架,降尺度方法可以通过标准化的实验协议和通量值第二,提供一套协调的缩减规模区域气候模拟动力学和统计学的历史过去和未来时期CMIP5 GCM模拟使用的影响和适应的研究。

CORDEX协议包括公共域的定义覆盖全球多数地区的土地和几个RCM配置的一般问题,诸如分辨率、模型域的边界条件,模拟时间。为了鼓励广大科学界造成这一倡议,CORDEX的标准水平分辨率模拟被推荐为大约50公里。可以找到更详细的信息关于CORDEX框架(4]。

EU-FP7的支持下,CLARIS-LPB项目(Europe-South美国气候变化影响评估和研究网络拉普拉塔盆地;http://www.claris-eu.org/)在前所未有的努力提供了整体的预测气候变化对SA及其潜在的不确定性。CORDEX之后的建模策略设计框架,有助于CORDEX倡议南美域(4]。

每一个模型配置覆盖南American-CORDEX域,从60°S 15°N和90°W 20°W,如图3。所有模型都集成在一个水平网格大约50公里(约0.44°到0.48°)决议。评价框架,一组7 rcm模拟嵌套到ERA-Interim再分析(59]1990 - 2008年期间进行。模型参与这一行动RegCM3, RCA, MM5,雷莫,舞会,LMDZ,埃塔。彻底的描述每个模型中描述的配置(60)和引用。

允许的模拟分析评估能力的rcm参与繁殖的几个基本特征意味着观察气候对SA和也只描述与rcm相关的不确定性。初步评估RCM合奏中可以找到Solman et al。60]。的研究表明,所有rcm capaable捕捉季节平均降水的主要特性和温度/ SA。然而,一些系统性的偏差,如过高的温度和降水的低估拉普拉塔盆地(LPB)地区。单个模型的偏差在热带地区SA的多样化,根据模型。安第斯地区的特点是强烈的温度低估和高估的降水主要是安第斯山脉的斜坡,一个共同的缺点每个建模工作的地区。然而,重要的是要记住,还观测数据集的质量在地形复杂的地区是至关重要的性能评价模型,指出的几位作者41,61年]。缺乏高质量和高分辨率数据集是为评估模型的一个主要缺点表现在南美大陆。尽管一些地区的东部大陆都由高质量的观察,热带地区和安第斯山脉地区的特点是非常稀疏的数据可用性。因此,它不可能提供一个健壮的性能评估模型,至少在这些领域。

这组的可用性协调RCM模拟也允许探索个人RCM协议或分歧的程度,从而描述区域气候模拟的不确定性。总的来说,发现模拟的不确定性在亚热带地区气候的主要特点是一般低于南美大陆的热带地区。尽管一些系统性的偏差,模拟的可靠性通常是好特别LPB地区。此外,本研究从另一个有趣的结果是,rcm的合奏模拟气候系统改善的质量与任何单个模型相比,与世界其他地区的类似演习。

评估ERA-Interim驱动模拟总结在图4,显示了降水的年际变化所描述的每个RCM参与CLARIS-LPB / CORDEX评估框架南美洲的几个条件:LPB地区,亚马逊地区,安第斯山脉地区(显示在图3)。

注意季节性降水异常的时间演化LPB地区气候研究小组的数据集是由每个个体RCM复制。rcm能够重现了降水的年际变化异常考虑时机和异常的大小。尽管rcm系统低估了降雨量(60),他们是capaable捕捉年际变化,以应对不同的作用力,如ENSO。在亚马逊地区,尽管模型仍然能够捕捉降水的年际变化异常,个人之间的色散模型LPB地区相比还是较大的。再次,模型有很大的传播关于他们的能力在模拟降雨的总金额,但远远低于技能与有限目的银行模式(60),但他们可以捕捉它的可变性。最后,在安第斯山脉地区rcm往往表现出较弱的协议与观测的异常的大小和季节性降雨异常的演化。图4就是一个很好的例子,需要对模型的改进和高质量的数据集来评估模型的性能。结果总结在这个合作有关的主要优点和缺点的rcm SA大体上同意与个人建模工作,繁殖的能力模型的年际变化信号和系统偏差。还请注意,大部分的rcm参与这个乐团已经用于前者建模研究和模型相应改善;然而,进一步改进模型仍等待为了达到更好的模型性能。

在气候变化的框架中,七个rcm嵌套到不同的全球大气环流模型下sr aib排放情况为了占由于rcm和模型的不确定性。GCM的矩阵/ RCM CLARIS-LPB下模拟执行项目如表所示1,探索最相关的区域气候变化预测的不确定性来源/ SA使用协调框架的方法。

利用不同实现由一些参与rcm,一组11模拟用于目前的气候和不久的将来气候,和10在模拟未来气候。

图5显示了降水结束时的预期变化的21世纪,计算百分比差异远未来(2071 - 2100)和控制时期(1961 - 1990)在sr aib场景中突出显示的区域图3:有限目的银行模式,AMA,安第斯山脉夏季(DJF)和冬季环流),分别。LPB预计降水变化似乎集群表明几乎所有模拟项目在南国夏季降雨量增加。预计降水变化对环流有更大的不确定性,与一群模型预测降雨增加和一些模型预测降雨减少。看个人rcm预计降雨量变化范围从−22% + 35%,显示一个大的不确定性预期降雨量变化在冬季。AMA的大多数模型项目减少降雨在旱季雨季(DJF)和环流)。在安第斯山脉地区,在DJF模型预测干燥条件达成一致。南国的冬季,大部分模型同意一个干燥的未来,然而,个人之间的传播模型−40%到18%不等。

检查投影的变化表明,尽管RCM合奏能够很好地反映气候的不确定性情况下,同样重要的是要记住,它不覆盖整个范围的不确定性来源。所有模拟进行下sr aib排放情况;因此,与排放相关的不确定性场景内尚未探索CLARIS-LPB倡议。

4所示。正在进行RCM活动和预期成果

美国CORDEX-South CLARIS-LPB贡献使得制造前所未有的推进生产高质量的RCM产品在南美大陆的影响评价研究。此外,框架还允许批判性评估力量和协调该地区最先进的rcm的缺点。然而,如前所述,机构的数量进行RCM模拟仅限于那些参与这个项目。此外,全球大气环流模型选择驱动rcm来自CMIP3一代,只有老aib排放情况被选为气候变化预测。

CORDEX协议下,一些机构使用的多样性RCM已经开始执行RCM模拟SA为评估气候变化框架和框架。模型评价框架,在CLARIS-LPB项目贡献,其他几组contributed-performing ERA-Interim-driven模拟。参与模型和组的列表在表中有详细描述2。

气候变化框架,CORDEX建议生产高分辨率气候变化场景基于代表浓度通路(rcp)。这些场景是基于规定的温室气体浓度通路在整个21世纪,对应于不同的辐射强迫稳定在2100年水平。四个rcp已经选定,稳定水平为2.6,4.5,8.5和11.2 W / m²(称为RCP2.6 RCP4.5 RCP8.5, RCP11.2,职责),被选择的最高优先级模拟RCP4.5 RCP8.5,同意CMIP5优先级。模拟的历史时期从1950年到2005年和未来时期从2006年到2100年。连续RCM模拟从1950年的21世纪是计划执行。

几组已经开始执行150年模拟下几个rcp。大量的RCM / GCM / rcp组合将允许探索全方位的影响区域气候变化预测的不确定性来源。这将提供有价值的气候变化信息来指导未来的影响,适应,和脆弱性评估对定义的选择在SA为应对气候变化和改变。

5。摘要和结论

本文回顾最杰出的努力在区域气候建模提出了南美大陆。对地区级的核气候模型对该地区发展在过去的10到12年,并已经取得了巨大的进展。这样的一个示例图中可以看到进步6显示的数量每年在同行评审期刊上发表的研究文章。这个数已经考虑到出版物基于区域气候模型研究SA的斯高帕斯数据库。

早期的努力,开始在2000年代开始进行了隔离措施和减少数量的建模组。这些早期的努力主要集中在评估一个特定的功能RCM在繁殖季节气候的一些基本方面。从2002年到2007年,几组开始执行模拟不同的rcm和专注于评估模型的性能和敏感性的rcm技术问题,如模型配置和过程的研究。建模工作有所增加,但仍然没有建模组之间的协调。Scince 2008年大部分的努力都集中在生产区域气候变化情景。在这些研究中,区域气候模拟是从10到30年,扩展和建模气候学与观测数据集相比,专注于南美洲气候的不同特征。初步的研究结果是基于一个RCM。

CLARIS和CLARIS-LPB项目代表一个巨大的进步在这方面,由于协调框架旨在提供区域气候变化场景在南美大陆。协调框架允许探索的主要缺点和优点的rcm在SA也描述不确定性模拟区域气候和区域气候变化对该地区的预测。这一前所未有的努力已经在SA CORDEX地区的主要贡献。

重要的是要强调,所有的rcm用来模拟南美洲气候一直在最初开发世界的其它地区,主要是欧洲和美国。没有单一的RCM在南美机构了。相反,rcm已经评估了SA和敏感性实验,以达到最优的模型设置获得一个最优模型的性能。然而,一般质量的RCM模拟在南美大陆不如欧洲和北美。即使使用的一些模型用于其他地区的相同,偏差更大。此外,一些最近的研究基于RCM的乐团已经确定了几个系统的偏见几乎每一个共享的RCM:系统性偏高的温度在阿根廷中部在南国夏季降雨量的低估LPB南国冬季期间。尽管这些偏见的原因仍然未知,模型仍然需要改进,以提高可靠性模拟南美洲气候特性。相关的一个关键问题是陆地表面过程,它有一个强大的对区域气候的影响行为,主要在热带和亚热带。一些正在进行的研究的重点是这个问题。

尽管CORDEX将允许探索全方位的描述区域气候变化预测的不确定性来源,仍有一些应该解决的重要问题。几乎所有最更新的RCM模拟或计划在该地区进行网格的分辨率大约50公里。尽管它已经证明了rcm有附加值与粗驱动模型相比,水平分辨率仍太粗,捕获一些地区营力,和分辨率的增加可能导致更好的模型性能。考虑到消息从最杰出的研究到目前为止,进行区域气候建模的主要挑战/ SA相关模型改进,特别是陆地上的改进方案,提高分辨率和增加整体大小。这些痕迹会允许提高模拟的质量和培养使用RCM输出的影响与适应研究。

另一个悬而未决的问题是相关的可用性可靠的高质量的观测数据集覆盖整个南美大陆。尽管多个网格数据库编译在高分辨率,即0 5°lat-lon,这些是可用的主要降水每日和每月的基地。迄今为止,每日独特的高分辨率数据集温度只适用于LPB地区(62年]。需要higher-resolution-gridded日常降水和温度的数据集覆盖整个非洲大陆仍然是一个挑战来评估模型的性能。高质量的观测数据的可用性是主要的相关性特别是对评估模型在地形复杂的地区,如安第斯山脉。

确认

本文的支持下取得了欧盟第七框架计划(fp7/2007 - 2013)根据授权协议N 212492°(CLARIS LPB Europe-South美国气候变化影响评估和研究网络拉普拉塔盆地)。这项工作也一直支持UBACyT格兰特X160 UBACyT格兰特Y028, CONICET格兰特PIP 112-200801-00195。作者希望承认匿名评论者的评论和建议改善原稿。