文摘

根据政府间气候变化专门委员会第五次评估报告,预计未来的空气温度和湿度逐渐增加的电流。在这项研究中,未来的多媒体播放器使用未来的露点温度估计投影数据来自RCM韩国气象局提供的数据。首先,偏见包括在未来的露点温度投影数据提供每天通过quantile-mapping纠正方法。接下来,使用scale-invariance技术,12小时的持续时间100年重现期露点温度是必不可少的输入数据的多媒体播放器估计估计bias-corrected未来的露点温度数据。后估计未来的多媒体播放器,它可以表明,多媒体播放器在未来所有的气候变化情景(AR5 RCP2.6, RCP 4.5, RCP 6.0,和8.5 RCP)很可能会增加。

1。介绍

巨大灾害发生越来越频繁地一直在世界上非常重要的问题之一。洪水由暴雨引起包括超级台风损失的生命和造成巨大的经济损失。损失由于风暴和洪水造成的损失每年在增加,异常气候条件造成的巨大灾害的发生提醒我们需要一个根本性转变的每个国家的防灾体系的看法。频繁出现大灾难事件意味着应该考虑气候变化的影响的估计过程中可能最大降水(PMP),应该应用于大型水工建筑物的设计和评估,因为这种大型水工建筑物的破坏可能会导致大量人员伤亡和巨大的经济损失。

据世界气象组织(世界气象组织)1),多媒体播放器被定义为可能发生的最大降水物理上在一个特定时期特定区域。因为Paulhus和吉尔曼(2PMP)进行了一项研究估计考虑大气的物理状态,许多研究已经完成。迈尔斯(3)回顾了历史原因PMP的方法应用于大多数大型水坝的溢洪道设计建立在美国和总结了估计过程。之后,美国国家气象局已应用于水文气象学的方法来提高PMP的估计方法(4]。

世界气象组织发布了一系列报告描述标准化的方法和程序的多媒体播放器估计从1969年到最近。世界气象组织(1估计多媒体播放器)分为两种方法:(1)水文气象方法基于水分最大化最大化降雨过程和(2)的统计方法来估计多媒体播放器,各种气象数据稀缺。基于水文气象多媒体播放器估计是世界上最广泛应用的方法。详细的程序应用于水文气象方法略有不同取决于可用的数据量或盆地的位置5,很明显,最大化的过程中水分条件是核心评估多媒体播放器。

当评估多媒体播放器使用水文气象学的方法,最常见的方式考虑气候变化的影响是使用区域气候模型(rcm)。换句话说,未来气候信息来源于rcm被认为是未来的新观测,和未来的多媒体播放器估计使用它们。Kunkel et al。6]分析了全球最大可降水变化使用几个GCM估计结果和间接多媒体播放器的变化。使用大气模型公羊(区域大气建模系统),Stratz和侯赛因7)报道,覆盖条件的变化引起水文循环的改变,从而导致多媒体播放器的改变。Lagos-Zuniga和Vargas M [8)也通过统计方法估计期货多媒体播放器和水文气象学方法使用未来的气候信息来源于全球大气环流模型,和卢梭等人。9)也预计未来多媒体播放器按照最大可降水的变化计算出未来气候信息来自rcm。一般来说,它可以认为未来多媒体播放器估计反映的变化可沉淀的水(实际上,露点温度)的变化,而不是反映了降水的变化。这是因为未来的不确定性温度投影远小于未来降水预测的不确定性。例如,李et al。10]估计韩国多媒体播放器反映未来降水场景来自韩国气象局RCM。在他们的研究中,相对遥远的未来的多媒体播放器估计有不切实际的大值。他们得出结论,这些不正常的多媒体播放器估计未来的最大的不确定性是由于降水预测。

因此,本研究关注露点温度的变化,以探讨多媒体播放器的变化的程度考虑气候变化。此外,由于未来露点韩国气象局提供的数据(KMA)给出了RCM每天12小时的持续时间100年露点温度计算通过使用scaling-invariance技术来估计未来的多媒体播放器。本文组织如下。使用的数据中描述部分2。多媒体播放器使用历史数据估计部分3,几种方法获得未来气候信息估算多媒体播放器节中描述4。节5多媒体播放器估计,在未来一定时期进行了分析。最后,部分6是总结和结论。

2。数据

2.1。观测数据

在这项研究中,62个气象站的数据运行40多年的韩国气象局,和空间的数据显示在图1。

从1981年至2005年观测到的气象数据(KMA RCM)的控制时期一样。每小时降水数据和3-hour-interval露点温度数据主要是使用。空间分辨率多媒体播放器的估计是5公里×5公里。每个站点观测数据扩展到网格数据(5公里×5公里)使用逆距离加权法。

2.2。未来的气候信息由KMA RCM在AR5 RCP气候变化情景

未来气候变化情景在政府间气候变化专门委员会第五次评估报告11)分为RCP 2.6、4.5 RCP RCP 6.0, RCP8.5取决于水平的适应气候变化的政策。因此,KMA提供了未来气候信息四个AR5气候变化场景通过气候信息门户(https://www.climate.go.kr/)。提供数据分为三类:(1)全球数据空间分辨率由135公里HadGEM2-AO英国哈德利中心的气候变化预测模型(2)朝鲜半岛数据空间分辨率由英国哈德利中心12.5公里HadGEM3-RA区域气候模型(3)韩国与1公里详细数据空间分辨率由KMA统计降尺度方法在这项研究中,朝鲜半岛以来使用数据和12.5公里的空间分辨率数据可以提供最合适的未来气候信息估计未来的多媒体播放器。表中可以看到数据的细节1。

3所示。多媒体播放器使用历史数据估计

3.1。基本概念

由水文气象多媒体播放器估计方法是基于方法,建议在世界气象组织(12]。多媒体播放器的评估的核心是观察到的极端降水数量最大化利用观察代表之间的关系可沉淀的水和理论上最大可沉淀的水,和转置最大化极端降水数量到其他地区。估计多媒体播放器的过程主要分为5个步骤:识别的高效降水事件,水分最大化,换位,包络,多媒体播放器为每个有效面积计算为每个时间和从包膜Depth-Area-Duration(爸爸)曲线(见图2)。

第一步是确定几个主要的风暴事件作为高效的风暴与假设降水效率达到最大。水分最大化是高效的过程调整水分因素最大的风暴。换位的过程中置换最大化降水进入感兴趣的领域。置换时,最大降水调整以来的气象特征感兴趣的领域应该考虑。包络意味着包络值取自爸爸关系绘制根据转置风暴,从而最大化各领域的降水深度和持续时间。多媒体播放器的可能最大降雨雪来自上面的爸爸包络值的应用感兴趣的地区。

3.2。基本方程

实际PMP估计过程简化为最大化水分,交通风暴,信封。降水调整水分最大化和风暴换位表示如下: 在哪里调整后的沉淀,是最大化的水分比,是水平换位比,是垂直蒸腾比,是地形转换因子,是观察到的暴雨降水的空间平均降水和来自爸爸的关系。即观察到的降水是最大化利用理想的最大水分条件(水分最大化),最大化的沉淀是转置,以反映理想的水分条件的过渡区域(水平和垂直过渡),和转置沉淀最终调整考虑山区(地形换位)的影响。从各种重大风暴事件获得过调整降雨后,多媒体播放器可以通过包络估计他们对风暴持续时间和受影响的地区。

3.3。水分最大化和风暴换位

风暴的效率密切相关的可沉淀的水环境。可沉淀的水的总质量的垂直列大气中水蒸气。然而,直接测量可沉淀的水有很多问题。为了解决这个问题,暴风雨效率评估使用可沉淀的水和表面之间的相关关系露点温度。基于水分水分最大化比率最大化效率概念估算多媒体播放器的主要元素。

水分最大化风暴的比例,也就是说,在不改变位置,通过观察到的降水总量乘以计算水分最大化比率。它代表了如下所示的公式(12]: 在哪里可沉淀的水相当于最大持续12小时1000 - hpa露点温度风暴发生的日期(+ 15天)和可沉淀的水相当于代表坚持12小时1000 - hpa露点温度。

的风暴事件作为一个例子发生在Gangreung从2002年8月29日到2002年9月1日,代表坚持12小时1000 - hpa风暴露点是21.70°C和最大是26.16°C。因此,水分从可降水值最大化比率计算得到表A.1.1附件的世界气象组织(12]:= 88.73/60.14 = 1.48。

水平换位比暴风雨的调整原始之间的差异最大的露点和调换位置在任何海拔的变化。它是表达如下: 垂直换位比标高调整和表达如下: 因为暴风雨换位过程是基于假设的地貌和气象同质性,应考虑地形对降水的影响。提供可量化的和可再生的多媒体播放器的地形影响的分析如下: 在哪里orographically降水在目标位置和调整是历史上24小时的最大降水。地形的关系被定义为降水频率值的线性关系在24小时期间一系列复发间隔(源和目标位置在图3)。输入的值计算的目标价值。

根据米勒et al。13,14),上面的水分限制最大化建议比高达1.70。然而,为了看得更清楚在多媒体播放器的价值变化根据气候变化,得到可靠的最大化降雨雪而不是生产夸大最大化沉淀值,上边界为最大化比率定义:最大的值设置为2.0。这种调整是指卢梭et al。9]。

风暴过渡比分为水平换位比垂直换位比,和地形转换因子(传递)。水平和垂直过渡比率的限制设置为1.2根据米勒et al。13,14]。传递的低,上限设置为0.5和1.5,分别为(15- - - - - -17]。

3.4。多媒体播放器使用历史数据估计

表2展示了多媒体播放器的grid-averaged平均值和标准偏差估计使用历史数据(1981 - 2005)。()是标准偏差值的值。24小时的持续时间和有效面积25公里²,可以看出平均PMP估计约760毫米,及其空间标准差约为101毫米(约13%的平均价值)。为了确认多媒体播放器的空间变异性,PMP的地图12小时的持续时间和有效面积25公里²和24小时的持续时间和有效面积10000公里²如图4。

4所示。生产未来的气候信息估算未来的多媒体播放器

4.1。未来的每天的露点温度

为了使用水文气象方法估计多媒体播放器,100年12-hr露点温度数据是必要的。然而,KMA RCM目前不提供单独未来的露点温度。然而,未来的日平均气温和相对湿度。因此,未来的露点温度可以计算如下: 在哪里露点温度(°C),日平均气温(°C),然后呢分别是每日相对湿度(%)。

4.2。偏差纠正

输出数据以来rcm通常偏见在某种程度上,很难直接使用它在气候变化影响的研究。为了克服这种偏见问题,偏差纠正过程输出的修正模型对观测已经成为一个标准的程序(18]。

在这项研究中,露点温度的偏差纠正执行每个观测站点和每段半个月从10月到5月,分别。偏差校正进行了使用内核密度分布映射(KDDM)方法。KDDM估计累积概率密度函数(CDF)使用核密度估计和每个数据集是由quantile-mapping实现现在的气候变量的运作从RCM在获得相应的观测到气候变量(19]。例如,提供的数据模拟上半年可能露点温度由KMA RCM,相应的观测数据被映射到对方。如果观测数据的提供被假定为和RCM-driven CDF实验组的数据被假定为,bias-corrected值为可以获得的,在那里是指的逆函数。“ksdensity”是使用Matlab统计工具箱函数来计算概率密度的估计。

之前从RCM获得纠正偏差的气候数据,有必要验证偏差修正方法的充分性。目前在韩国,应用了各种偏差校正方法([19,20.];和许多其他人一样);验证这些方法的充分性还没有尝试。

首先,利用历史数据和相应的RCM-driven数据校准时期(1981 - 1993),功能关系KDDM纠正偏差的方法。使用功能的关系,建立的偏见RCM-driven数据验证时期(1994 - 2005)是纠正。

RCM-driven数据的偏差纠正的结果验证段显示,各种统计bias-corrected RCM-driven数据非常相似的历史数据。图5说明了再现性的平均露点温度Sokcho网站。在这个图中,“obs1”和“control1”是历史数据的平均值和相应的RCM-driven数据校准期间,分别。“corrected1”的平均值bias-corrected RCM-driven数据校准周期。“obs2”和“corrected2”是历史数据的平均值和相应的bias-corrected RCM-driven数据验证期间,分别。在这两个标定周期和验证周期,它可以证实bias-corrected RCM-driven总体数据匹配相应的历史数据。因此,它被认为是适当的应用KDDM露点温度的偏差纠正的方法。

基于这些结果,获得未来露点的偏差数据从KMA RCM是使用KDDM纠正方法。

4.3。12小时持续100年的露点温度

为了使用水文气象方法估计多媒体播放器,12小时的持续时间100年露点温度数据是必要的。在这项研究中,这些数据从日常中提取数据使用scale-invariance技术(21,22]。最直接的方法是假设现在和未来之间的相对变化露点温度是相同的任何持续时间短于天。

前应用scale-invariance技术获得未来12小时持续100年的露点温度数据,有必要验证应用方法的充分性。使用历史数据进行校准(1981 - 1997)时期,scale-invariance关系产生12小时的持续时间100年的露点温度数据构建。使用建立关系,12小时的持续时间100年露点温度数据验证段(1998 - 2014)从相应的日常生产数据。

图6(一)显示之间的线性关系发现比例指数和订单统计的时刻。因此,可以假设一个广泛意义上的简单扩展调查过程。通过采用scale-invariance的属性,小时时间左右的露点温度可以表示为(21] 在哪里(人力资源),=年度的期望值最大程度上的每日露点温度,=总变异系数的平均平方值的平方根的变异系数计算不同的持续时间,=频率因子,标度指数=相应的重现期。在(7),它假定年度最大程度上的每日露点温度系列和年度最高24小时持续时间露点温度系列已经建立了一个线性关系。的值和可以通过线性回归估计的对数转换的预期露点温度与相应的对数转换时间。

数据6 (b)和6 (c)显示12小时的持续时间100年scale-invariance技术产生的露点温度数据与相应的原始数据具有良好的一致性。因此,它被认为是适当的应用scale-invariance技术生产12小时持续100年的露点温度数据从相应的日常数据。

基于这些结果,scale-invariance关系是构建每个观测站点和为每个段半个月从10月到5月,分别。然而,没有选择,只能是极端的露点温度之间的差异来源于当前气候RCM数据和相应的观察到极端的露点温度(见图7)。虽然目前极端略有高估,现在和观察到的极端差异最多约20毫米。此外,由于未来的多媒体播放器与现在的多媒体播放器(不是观察到多媒体播放器),未来的PMP分析这种差异的影响将是有限的。

未来年度最大程度上的每日露点温度系列获得偏差纠正程序可以安装如下: 在哪里和系数是表示一个基准利率和加速度的年度最大程度上的每日露点温度系列,分别。的起源在(8)是2004年以来在本研究KMA RCM其未来模拟从2005年开始。乘数为0.5介绍考虑加速度系数作为物理术语。图8显示了预测年度最大程度上的每日露点温度在一个特定时期与相应的95%置信区间的趋势分析使用(8)。

使用scale-invariance建立关系和二次趋势(8未来年度最大程度上的每日露点温度)系列,未来12小时持续100年的露点温度数据计算从相应的bias-corrected RCM-driven日常露点温度数据,结果如图所示9。气候变化的影响可以被修改在(7根据预期的趋势)。

5。未来的多媒体播放器估计考虑气候变化

5.1。未来的露点温度上升趋势分析

由于投资未来12小时100年露点温度对于气候变化的场景,未来12小时100年露点温度有上升趋势,但这种趋势并不单调。为了确认在未来一年达到最高的露点温度是在每一个RCP场景中,12小时的100年的露点温度投影数据在7月和8月大多数降雨发生时进行了分析(图10)。图10 ()时显示了演示的结果是未来的关键年极端露点温度系列派生在RCP 2.6。在车站1 (Sokcho网站),数据在2083年达到最大值,之后,2083年,数据却降低了。虚线代表年达到最大值的平均值为每个站点。最大值出现在大约2080的RCP 2.6情况下,极端的露点温度达到最大值大约在2090年的RCP 4.5场景。人们可以发现RCP 8.5场景显示了最大值在2100年。

此外,极端的露点温度系列的趋势分析对每个站点和气候变化情景。图8各站点,显示了这一趋势,可以看到一个趋势很相似。当利率上升增加了RCP 2.6, RCP 4.5,和8.5 RCP秩序,RCP 6.0的增长模式不同于其他RCP。

反映出这个结果,估算多媒体播放器的基础年根据未来气候变化情景被确定为2040年,2080年和2100年。重置后水分最大化比率和各种风暴换位比基于未来12小时100年露点温度系列、多媒体播放器底部年在气候变化的情况下估计。

5.2。未来的多媒体播放器估计

5.2.1。根据气候变化评估结果的比较场景

在本节中,未来的多媒体播放器基础年估计通过使用基于RCP的露点温度预测气候变化的场景,和变化的速度在未来多媒体播放器相比,当前的多媒体播放器。图12显示了PMP变化率持续时间12小时的地图和有效面积25公里²和持续时间24小时有效面积10000公里²在2100年。我们可以看到在图12多媒体播放器变化率较大,沿海地区比内陆地区rcp。此外,可以看到,多媒体播放器是空间完全不同的变化。

图13显示变化的速度在未来多媒体播放器当前多媒体播放器底部2040年相比,2080年和2100年,分别。基准年2040在RCP 2.6下,多媒体播放器拥有超过18小时的持续时间通常将增加约10%。此外,PMP 24小时持续时间和有效面积25公里²预计将增加约9%,这意味着多媒体播放器可能倾向于逐年增加0.8毫米。基准年2080在RCP 2.6下,多媒体播放器拥有超过18小时的持续时间通常将增加约12%,但在2080年,多媒体播放器发现减少。这个increase-decrease模式的原因是,未来12小时100年露点温度系列RCP 2.6以下他们的最大值约为2080(见图11)。然而,多媒体播放器相对较短的时间被发现增加持续到2100年。

对于RCP 4.5,多媒体播放器拥有超过18小时时间大多将在2040年增加约12%。一般来说,多媒体播放器在RCP 4.5预计将更大,RCP 2.6,和多媒体播放器基准年2080年和2100年被发现有类似的价值观。多媒体播放器可能倾向于逐年增加约2毫米直到2080年,在那之后,多媒体播放器不再增加。

RCP 6.0,多媒体播放器不均匀对增加持续时间和有效的地区但通常发现持续增加直到2100年。多媒体播放器底部2100年预计将增加约22%。

RCP 8.5,最极端的增加多媒体播放器的预测。虽然多媒体播放器RCP 8.5显示类似的增长率为其他RCP,直到2040年之后,增长率预计将大幅增长。特别是,这种增长的行为变得更加明显较长时间和更大的有效区域。多媒体播放器拥有超过18小时的持续时间被发现增加约30%在2010年相比,目前的多媒体播放器,这结果是符合Kunkel et al。6]报告未来的变化可沉淀的水在东亚地区。

图13显示了结果检查PMP变化对基础年和气候变化场景的持续时间和有效面积。rcp的PMP变化差异不大,但在2080年,未来气候变化的不同场景变得更加清晰。此外,对于RCP 4.5和8.5,多媒体播放器,持续时间更长和更大的有效面积增加相对较大。RCP 6.0, PMP变化的不同持续时间和有效的区域相对较小。

5.2.2。比较不同地区PMP的趋势

在本节中,使用多媒体播放器估计24小时持续时间和有效面积25公里²在多媒体播放器,改变模式研究与关注网站和RCP场景。

图14显示的时间行为PMP投影结果对网站和rcp。数据(14日)和14 (b)可以从RCP 2.6和4.5,分别和多媒体播放器在所有4个站点达到最大值(首尔、釜山、大邱,Namhae)在2080年。2080年之后,多媒体播放器不再增加。数据14 (c)和14 (d)结果从RCP 6.0和8.5,分别和持续增加的趋势在这些网站,除了大邱RCP 8.5。

图15显示了PMP的不同投影结果根据未来气候变化情景。3网站(首尔、釜山和大邱)2040年,发现只有一个小差异PMP预测获得所有4 rcp。然而,Namhae而言,多媒体播放器在RCP 4.5和6.0更大。在2080年和2100年,多媒体播放器在RCP最大值4.5或8.5 4网站。然而,人们可以发现差异rcp出现不同的内陆地区(首尔和大邱)和沿海地区(釜山和Namhae)。每个人都应该记住,极端事件有更大的空间变异性与平均值相比。

6。结论

估计过可能最大降雨考虑气候变化的影响是必要的。区域气候模型如HadGEM3-RA被用作一个工具来达到这个要求。在这项研究中,未来的多媒体播放器在韩国研究在气候变化的情况下从区域气候模型驱动开发的韩国气象局与主要专注于未来的露点温度投影。探讨多媒体播放器的变化考虑气候变化的影响,两个步骤进行:(1)未来气候的信息来估计多媒体播放器的再生产从RCM-driven输出。(2)未来的多媒体播放器的评估和分析,评估结果。执行偏差纠正过程之后未来的日常露点温度数据由RCM,未来12小时持续100年的露点温度数据计算从相应的日常数据使用scale-invariance技术。

虽然每个RCP的结果出现不同的场景,它可以确认所有RCP多媒体播放器通常有增加的趋势。特别,RCP 8.5代表最极端,它可以发现,多媒体播放器预计将比现在增加约30%。这是符合Kunkel et al。6)报道,朝鲜半岛的增量最大可沉淀的水大约20% -30% 2071 - 2100。

然而,结果将是不同的根据气候模型应用和一个全面的气候变化的影响必须考虑到这一事实。以后需要进一步研究的问题。

在这项研究中,偏差纠正过程和scale-invariance技术。这个过程提供了一个一致的方法来解释气候变化影响的最大化可沉淀的水。平均而言,韩国的结果显示平均增加的PMP约15 - 30%,相比1981 - 2005和2081 - 2100。这些结果都是代表韩国的领土。的确,明显增加了多媒体播放器是报道,尽管高的空间变异性。结果显示整体显著增加未来的多媒体播放器在本世纪最近的过去。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了格兰特(awmp-b082564-01 14日)从先进的水管理研究项目由土地、基础设施和运输的韩国政府。