文摘
本文研究了温度变化的协调区域气候降尺度实验(CORDEX)在中东和北非地区(MENA)域称为CORDEX-MENA。重点是在21个阿拉伯半岛圣使用数据从三个世纪,耦合模型相互比较项目阶段5 (CMIP5)模型由RegCM4缩减规模,区域气候模型。分析包括表面观察RegCM4模拟和阈值基于极端温度变化的21圣相对于基期世纪(1971 - 2000)。不顾RegCM4驾驶CMIP5模型,模拟显示增强未来温度变化RCP8.5 RCP4.5相比。阿拉伯半岛将温暖的速度(每十年0.83°C)相比,整个域(每十年0.79°C) RCP8.5期间2071 - 2100。此外,天热的数量(T马克斯≥50°C)(冷夜:T最小值≤5°C)将增加(减少)的速度比整个阿拉伯半岛的域。增加(减少)的天热(冷夜)将更加突出在遥远的未来(2071 - 2100)相比,不久的将来(2021 - 2050)时期。此外,在主要城市未来温度变化在沙特阿拉伯也预计。RegCM4-based温度仿真数据从两个合适CMIP5模型推荐作为进一步的气候变化研究的有用的数据库。
1。介绍
在当前气候变化的时代,一个合适的弱势部门的评估是很重要的在适应和长期发展战略规划由国家决策者和其他利益相关者。在这方面,一个精确的气候数据库的一个主要先决条件气候变化影响研究,在阿拉伯地区仍然稀缺,特别是在阿拉伯半岛。阿拉伯地区的气候通常是由天气迫使(例如,海洋表面温度、湿度和风力)来自印度洋和大西洋海洋,而印度洋,地中海,和苏丹低(低压区超过东非)控制阿拉伯半岛的气候1]。阿拉伯半岛的区域气候预测是一项非常具有挑战性的任务。例如,频繁的暴雨事件发生在过去十年在沙特阿拉伯和温度常常是超过50°C,甚至在2010年达到52°C (2,3]。这类事件需要预测因为暴雨事件导致洪水和高温会导致热中风。当地居民、流动人口和来自世界各地的朝圣者,当暴露于这些现象都很脆弱。在这个连接,可靠的气候预测,包括增加利用气候模型数据,对该地区至关重要。
1956年- 2005年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告了一个全球变暖的趋势为0.13°C /十年(4),在更新后的第五次评估报告(AR5),这是更新到0.12°C / 1951 - 2012年十年(5]。这无疑全球变暖与气候变化相关的长期后果对于许多社会经济领域,如用水量、发电、人类健康、生物多样性和生态系统。这些可能是分摊因素形成的某些大气污染物与空气温度的上升(6- - - - - -8]。空气温度的上升可能会导致增加空气污染物(9]。IPCC还预计可能的频率和强度的增加在阿拉伯半岛(极端温度4]。在未来的几十年里,气候变化可能产生重大影响的水供应在世界许多地方,尤其是在半干旱/干旱地区。因此,这些影响可能是更严重的阿拉伯半岛,特别是沙特阿拉伯,它包含了世界上最大的连续砂沙漠,搓“[2,3,10]。
温度气候学的沙特阿拉伯,北方比南方冷一起(11]。在最北端,温度范围从8.57°C到28.32°C到不同的季节,虽然范围从26.68°C到33.97°C在南部地区。海洋并不导致温度的快速增长在阿拉伯半岛的海洋温度上升速度低于陆地温度半岛(12]。气候的变化,尤其是温度变化,增加极端事件的风险,如冷热波,除了可能更频繁的干旱和旱灾加剧(13]。年度的趋势和季节性极端指数超过沙特阿拉伯最近几十年研究了(14),报告对该地区气候变暖的趋势。此外,气候变化可能是最危险的威胁区域生物多样性(15]。此外,阿拉伯地区,特别是阿拉伯半岛,是其中一个最脆弱的地区旱地生态系统(以下列出的潜在威胁16]。
Model-generated气候信息附近和更遥远的未来时期需要协助长期规划。在这一点上,全球气候模型(GCM)是唯一的工具,可以生成未来气候(17]。IPCC AR5报告使用耦合模型相互比较项目阶段5 (CMIP5) multimodel数据库开发在世界气候研究计划。降尺度通常是用于转换GCM输出到一个更合适的形式(18]。动力降尺度是基于物理模型实际上是区域气候模型(rcm)。统计降尺度是另一个过程基于经验自然缩减规模预测随时间保持不变(19]。它用于项目许多研究者所使用的气候变量(例如,(18,20.,21])。都有优点和缺点的动力学和统计降尺度过程。统计降尺度更便宜,少消耗计算资源(18]。因为我们的目标是理解气候变化,使用动力降尺度是首选的这种分析,可以选择物理参数来优化结果。CMIP5 GCMs一般粗分辨率(100 - 300公里)模型和不适合生成详细的气候条件在一个特定的区域(22]。这个模型不能模拟区域气候现象的详细结构,因为他们没有在细尺度地形信息。为了克服这个问题,rcm被认为是最好的工具降尺度GCM-generated气候特征,获得更详细的气候信息在一个特定的区域(23,24]。rcm也是宝贵的在地方观察稀缺或缺席,在阿拉伯地区。rcm比驱动全球气候模型和提供增值来模拟一个地区的气候(25]。因此,动态降尺度GCM模拟被广泛使用和接受的策略26,27]。换句话说,可以用于生成一个RCM未来气候模拟以及帮助理解过去的气候在一个特定的地区。因此,所产生的气候变量可以使用合适的RCM在极端分析在阿拉伯地区,专注于阿拉伯半岛(特别是沙特阿拉伯),投影的时期。因此,本文旨在研究温度变化对CORDEX-MENA域(w 27°- 76°E和7°S-45°N)重点是阿拉伯半岛在21圣世纪,通过使用数据从三个全球大气环流模型从CMIP5项目缩减规模RCM,即区域气候模式系统更新2010年(RegCM4)。
CORDEX-MENA域使用灵敏度测试从7相关域定义。域选择的细节以及原因选择这个新的域内CORDEX框架提供了(28]。分析主要集中在沙特阿拉伯半岛(约80%的面积),是一个稀缺的地区气候变化的研究。为了理解可能的温度变化,修正后的温度是投射到未来。本文旨在调查极端温度使用阈值温暖和寒冷天从区域当地的尺度与地面站在沙特阿拉伯和验证。
2。数据和方法
2.1。模型描述
区域气候模式(RegCM)是一个数值预报模型开发的总部设在Abdus Salam国际理论物理中心(ICTP),的里雅斯特,意大利、长期气候模拟的目的。这个模型使用一个大型社区的研究研究区域气候,包括在CORDEX-MENA域(例如,17日,29日])。细节RegCM version 4.3.4 (RegCM4)中可用30.]。从[RegCM4使用动力核心31日)和辐射方案(32,33]。蝙蝠(生物圈和大气传输方案)(34,35)和(CLM(社区土地模型)36也使用。行星边界层(PBL)和海洋通量是(37,38),分别。
在RegCM4多个积云对流方案可用。其中,计划在39,40)和Arakawa-Schubert方案融入更一般的时对流参数化方案。的组合时,伊曼纽尔(28),或者是独特的,可用于陆地和海洋掩蔽。在目前的研究中,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析(ERA-Interim,以后参考ERA-Int) 0.75°×0.75°网格6小时数据(http://www.ecmwf.int/products/data/archive)用于提供初始条件三CMIP5过去和未来气候的模拟模型。迫于ERSST RegCM4,扩展重建海面温度数据。协调区域气候降尺度实验(CORDEX)推荐使用RegCM4分辨率50公里,在这项研究中使用的,虽然它也可以使用在更高的分辨率28]。
2.2。实验装置
三个CMIP5模型,即HadGEM2(英国气象局哈德利中心的全球环境模型版本2,1.2°×1.8°(41]);CanESM(加拿大地球系统模型的加拿大气候建模和分析中心(CCCma), 2.8°×2.8°(42];和ECHAM6(大气GCM的马克斯普朗克研究所的气象、德国,1.8°×1.8°(43),用于过去气候研究。此外,两个代表通路(rcp)浓度,即。,RCP4.5 RCP8.5用于未来气候预测。使用HadGEM2、CanESM ECHAM6基于[28]。额外的模拟过去的气候也在使用ERA-Int RegCM4再分析作为输入。如前所述,RCM域从7°S 45°N和27°W到76°E包含阿拉伯地区和采用(28]。这个领域对RCM模拟足够大,被称为CORDEX-MENA域(见[28])。这个领域获得了从7敏感性实验,它与阿拉伯CORDEX域。(这里没有显示)的敏感性实验结果表明地表方案蝙蝠的更好的性能(CLM)为分析域(28]。本研究遵循的建议29日)使用时对流机制对土地和伊曼纽尔方案分析域内的海洋。
开始之前的长期历史和未来气候条件下,一定数量的敏感性实验(2000 - 2005)与不同的对流参数化方案,完成域,和陆地表面计划为了选择最好的领域,最合适的对流计划,和最好的地表方案(见[17,28,29日])。后来,总共10模拟进行使用RegCM4.6模型的最佳设置,如表中列出1。本研究使用的所有模拟RegCM4.6 50公里分辨率进行了在一个领域没有进一步的嵌套。
2.3。分析程序
模拟气温的年际变化(2米)为整个域和子域在阿拉伯半岛与观察过去的气候(1971 - 2000)的气候研究中心(CRU)数据集(44]。模拟温度偏差(模型-观察)也与CRU数据计算。CRU网格数据集的空间分辨率为0.5°,RegCM4运行一样。温度变化生成的两个未来的时期,不久的将来(2021 - 2050)和未来(2071 - 2100),相对于基期。RegCM4-simulated温度数据提取在整个域(图11子域1),以及27个气象站的位置在沙特阿拉伯。真实站数据收集从气象学和环境保护的一般权力(GAMEP)。数据提取每个网格点附近的气象站是(45,46]。在这个过程中,从最近的车站数据插值的网格点站的位置。
细节的11子域采用本研究选择是可用的(28,29日,27个气象站的特征可能会发现在2,3]。提取的数据处理日常、月度和年度时间尺度和客观比较与观察/网格规模数据集在同一时间。回归系数获得了温度(最大,最小)的观察和RegCM4数据集。相对温度计算每个时间序列-每个源的1971 - 2000年的平均水平。在[28),陆地RegCM4内选择更好的选择对于每个子域和整个域。为此,统计等措施意味着,偏见,相关性(r),均方根差(RMSD)和标准偏差(Std)对CRU值使用。
每日数据用于分析极端温度等热的天,冷夜与某个阈值温度。在这个分析中,炎热的天气,寒冷的夜里被定义为那些最高温度大于或等于50°C (T马克斯≥50°C)和最低温度小于或等于5°C (T最小值分别≤5°C)。热的天冷夜的变化计算的天数/晚上预计年-的平均天数/晚上/基础时期。下(12),简单的回归方法用于趋势分析,趋势意义评估时使用F以及。预计温度是获得六个模拟(列在表中1)为整个域,每个子域,对远近未来时期,使用RCP4.5和RCP8.5场景。最后,未来的变化温度计算的远近以后各期负担的费用,关于过去的气候。修正后的温度是通过添加基本期(1971 - 2000)预计温度偏差,和未来气候异常是通过减去平均每个时间序列。
3所示。结果与讨论
3.1。过去的气候温度
平均气温(2米)平均超过所有子域(即。,CORDEX) indicates that model-simulated values correspond well with the observations over the annual cycle (Figure2(一个))。然而,有一个小低估RegCM4-HadGEM2 (−1.17−2.62°C关于CRU)和RegCM4-ECHAM6 (−0.91−1.91°C关于CRU)和CRU和ERA-Int数据,虽然有很大的高估,RegCM4-CanESM (6.95°C到11.63°C关于CRU)。平均气温也出现类似的行为在各个子域,如在阿拉伯半岛(图子域名2 (b))。在这个子域名,ERA-Int也低估了(−0.51−2.54°C)平均气温相比,CRU的数据。注意,CRU的观测数据网格区域虽然ERA-Int再分析使用生成的数据同化系统。对于RegCM4-ECHAM6低估(−0.92−1.14°C)大多出现在冬季,而对于RegCM4-HadGEM2,一年到头都低估发生。RegCM4-CanESM,所有月的大高估。在夏季,高估了RegCM4-CanESM可以达到10°C以上(11.04°C到11.90°C)。温度年度周期阿拉伯半岛CORDEX域和子域显示低估(例如,RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6)通过一些模型和高估其他(例如RegCM4-CanESM),相对于温度气候学。相对温度(即的演化。,each time series minus the 1971–2000 average of each source) for the entire domain and Arabian Peninsula subdomain (Figures2 (c)和2 (d))表明,温度随时间的增加时间序列。10年移动平均线表明一个明确的趋势相对时间进化。在这个分析中,RegCM4-CanESM高估了温度超过10°C;过高地估计约8°C也报道了(28]。因为我们使用相同的RegCM4缩减CMIP5模型、大型RegCM4-CanESM高估可能改变了全球气候模型。因此,没有考虑RegCM4-CanESM进一步,只有平均从RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6被用于其他的分析。
(一)
(b)
(c)
(d)
平均气温的空间分布从CRU RegCM4-ERA-Int显示类似模式的年度,冬季和夏季气温(吃晚饭1)。在年度规模,纬度带的温度从做°N有点过高,相对较高的南部15°N在冬季。最高温度是在乐队从15 35°N在夏天季节。
空间分布的模拟温度偏差两个CMIP5模型缩减规模使用RegCM4表明RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6低估温度相对于CRU观察年度和季节性的尺度(图3)。量化的温度偏差(模型-观察),低估了RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6 2°C到3°C的大部分领域年度规模(数字3(一个)和3 (b))。有一个偶极子异常RegCM4-simulated温度分布在阿拉伯半岛:过高估计(低估)或正(负)偏见在阿拉伯半岛东南(西北)RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6。这种偶极子异常温度的分布在两个不同的地区在夏季最明显(环流;数据3 (e)和3 (f)相比),冬季(DJF)(数据3 (c)和3 (d))。
(一)
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(d)
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在夏季,温暖的偏差超过7°C / RegCM4模拟也门和阿曼,而研究[17,29日)报告,超过8°C的旱季月(环流)。类似的大偏差ERA-40 ECHAM5驾驶领域,相比RegCM3年度温度的模拟在这个地区,尤其是在阿拉伯半岛西南部,也被报道(25]。他们通常认为RegCM模拟温度低于迫使数据;即。,RegCM3 reduced the warm bias that was seen in the HadGEM2- and ECHAM6-driven runs.
在整个域,RegCM4-CanESM模拟温度高于CRU ERA-Int,观察到当RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6模拟轻微降低温度(图4)。对于整个领域,RegCM4-HadGEM2 (RegCM4-ECHAM6)低估了温度1.93°C (1.36°C)(图4(一))。类似的情况也注意到阿拉伯半岛子域名。在这个子域名,温度低估1.83°C和4.43°C,由RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6分别参照CRU数据(图4 (b))。偏见可能来自RegCM4本身的参数化或可能从固有CMIP5建模系统。
(一)
(b)
3.2。预计温度变化
在分析未来温度变化之前,远近的RegCM4-simulated温度以后各期负担的费用,比较两个场景和三个CMIP5模型(图5)。每个CMIP5模型的平均温度和两个rcp远近的未来平均超过11整个域的子域,子域和阿拉伯半岛,表明RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6模拟几乎相似的温度(图5)。RCP8.5,平均从RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6 25.03°C (23.66°C)不久的将来为28.69°C (27.27°C)在遥远的未来,在整个域(阿拉伯半岛子域名)。在这种情况下,标准差是0.55对不久的将来(0.58)和0.77(0.90)远的未来在整个域(阿拉伯半岛子域名)。RCP4.5,预计温度是24.67°C (23.30°C)和26.02°C (24.74°C)在远近的未来,分别在整个域(阿拉伯半岛子域名)。在这种情况下,标准差是0.38对不久的将来(0.38)和0.36(0.46)远的未来在整个域(阿拉伯半岛子域名)。这清楚地表明,RCP8.5模拟高温和较大的标准差与RCP4.5相比,特别是在遥远的未来。注意,过去整个域的温度从CRU (ERA-Int)是24.49°C (24.34°C)和22.56°C和23.13°C HadGEM2 ECHAM6-driven运行,分别(见图4)。在阿拉伯半岛的子域,这些值25.33°C (23.50°C)对CRU (ERA-Int)和20.90°C和22.39°C HadGEM2 ECHAM6-driven运行,分别。
(一)
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(c)
(d)
RCP4.5场景中,未来的变化模拟的平均温度(平均RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6)显示年平均上升2°C左右的全域在不久的将来,这将加速4°C /阿拉伯半岛在遥远的未来(吃晚饭2(一个)和2 (b))。在冬季,预计的温度变化将达到约3°C (4°C)附近(远)未来在半岛(吃晚饭2 (c)和2 (d))。在夏季,温度上升不超过2.5°(3.5°C)在未来近(远)在阿拉伯半岛(吃晚饭2 (e)和2 (f))。因此,平均数据显示一个较大的增加冬季比夏季温度。
RCP8.5场景中,未来的变化模拟的平均温度(平均RegCM4-HadGEM2和RegCM4-ECHAM6)表明上升约2.5°C的年平均在不久的将来,这将加速6°C /阿拉伯半岛在遥远的未来(吃晚饭3(一个)和3 (b))。同样的地区,未来的变化温度将达到4°C (7°C)(远)附近的未来时期在冬季(吃晚饭3 (c)和3 (d))。在夏季,温度上升在阿拉伯半岛将在7°C(吃晚饭3 (e)和3 (f))。平均数据显示一个较大的增加冬季比夏季温度。这些结果支持声明,环境变暖而极端寒冷的温暖比温暖的极端约30 - 40%全球平均(47]。
未来的平均温度的变化(平均超过所有子域)表明它将高于1971 - 2100年的平均水平从2040年代开始,RCP4.5和RCP8.5(图6)。温度异常是通过添加投影的基本周期偏差时期(因此称为修正温度),然后减去平均每年。无论驱动模型,比RCP4.5 RCP8.5预期更高的温度。RCP4.5和RCP8.5基本周期之间的区别是由于异常计算(每年价值减去平均在2071 - 2100年)虽然这两个场景的数据是完全相同的。传播是每日平均每年获得的值不同的驱动模型。平均从RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6整个域表明温度会显著增加的速度(95%)0.73(0.27),0.59(0.39),和0.79 (0.20)°C每十年RCP8.5 4.5 (RCP)在2021至2100年期间,2021 - 2050,和2071 - 2100。类似的温度增加的趋势预计阿拉伯半岛子域名。这个子域的温度增长率预计将是0.72(0.29),0.60(0.30),和0.83 (0.25)°C每十年RCP8.5 (RCP4.5)在2021至2100年期间,2021 - 2050,和2071 - 2100年,分别在95%的显著水平。因此,温度的上升趋势对于RCP8.5场景在遥远的未来更高的域名比整个阿拉伯半岛子,因为平均过滤掉整个域的峰值温度。这些预测温度变化是有用的在气候变化影响研究和脆弱,适应(例如,48(例如,[])和干旱研究49- - - - - -51])。
(一)
(b)
3.3。热的天,冷夜
预计RegCM4-simulated大热天的数量(T马克斯≥50°C)大阿拉伯半岛的东部地区,可能达到约120天RCP4.5在不久的将来,在遥远的未来(数字超过130天7(一)和7 (b))。天热的分布格局RCP8.5情况非常类似于RCP4.5不久的将来(图7 (c))。然而,覆盖面积130多天热增加在遥远的未来(图7 (d))。分析域内,天热的数量将会增加对欧洲区域在遥远的未来,将面临更大的增加比RCP4.5 RCP8.5场景。寒夜的分布格局(T最小值≤5°C)几乎是相反的,炎热的天气模式(数据7 (e)- - - - - -7 (h))。在这种情况下,更寒冷的夜里预计在阿拉伯半岛的西部地区和寒冷的夜里的数量与RCP8.5 RCP4.5比更大。此外,更高的寒冷的夜晚数是观察在不久的将来超过在遥远的未来。这些结果支持先前的研究(例如,29日]),发现在阿拉伯半岛气候变暖在未来增加,更大的比RCP4.5 RCP8.5场景。欧洲和非洲地区也显示减少寒冷的夜里在遥远的未来,更大的减少比RCP4.5 RCP8.5,这实际上表明了气候变暖。
(一)
(b)
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(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
炎热的天气相对较低的数量为RCP8.5 RCP4.5和大,当平均从RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6 CORDEX域和阿拉伯半岛的子域(图8)。天热的增加预计2040年代后,将大型的阿拉伯半岛子域名相比CORDEX域。对于整个领域,提高利率的速度在炎热天每十年1.19和8.01天RCP4.5和RCP8.5场景,分别在2021 - 2100年期间。阿拉伯半岛的子域名,RCP4.5天热(RCP8.5)预计将增加的速度每十年1.57(11.40)天。天热的趋势都是在95%的显著水平。注意ERA-Int-driven数据用于1979 - 2015年期间支持天热的模式获得RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6。
(一)
(b)
(c)
(d)
对于整个领域,有一个数量的下降趋势RegCM4-simulated寒夜的RCP4.5(每十年−1.52天)和RCP8.5(每十年−2.95天)场景,而减少的速度大于阿拉伯半岛的子域(每十年3.49和−−6.14天RCP4.5和RCP8.5) 2021 - 2100(图9)。所有的减少趋势都在95%的显著水平。寒夜的减少意味着全球变暖可能与该地区的气候变化。寒冷的夜里,平均运行模式从HadGEM2和ECHAM6-driven紧随ERA-Int-driven可用期间运行的模式。
(一)
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(c)
(d)
3.4。在热的天,冷夜预期变化
变化在炎热天冷夜用RegCM4-driven HadGEM2 ECHAM6,和获得对未来气候相对于基期,如图所示10。天热的数量将上升到约50天在沙漠地区(搓“)在阿拉伯半岛在不久的将来,对基础时期。这将达到约80天RCP4.5场景(数据在遥远的未来10 ()和10 (b))。的RCP8.5场景中,天热的数量将达到约70天的沙漠地区(搓“)在阿拉伯半岛在不久的将来,对基础时期。这个数字将上升到约130天在遥远的未来(数字10 (c)和10 (d))。最后21圣世纪,在阿拉伯半岛的大部分地区,炎热的天气的数量将约60天与基期相比,虽然在西南丘陵地区,预计数量很小。寒夜的数量预计将减少大量的西北和东南地区的小数量的半岛。寒夜的下降速度将大在遥远的未来作为rcp相比,不久的将来(数字10 (e)- - - - - -10 (h))。因此,朝鲜半岛的西北部地区将面临巨大的变暖,由于减少的速度寒夜的21圣世纪。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
平均值从RegCM4-HadGEM2 RegCM4-ECHAM6表示数量的增加(减少)天热(冷夜)CORDEX域和阿拉伯半岛(数字7和8)。十的分析表明,天热的数量是568(706)2091 - 2100年的十年间相比只有15(184)2021 - 2030年的十年间整个域(阿拉伯半岛子域名)RCP8.5(图(11日))。十的分析还显示一个寒夜在过去十年里人数的减少(CORDEX /阿拉伯半岛,675−310 /−)比十年早些时候(CORDEX /阿拉伯半岛,278−118 /−)。注意值是负的,所以增加负值意味着减少数量的寒冷的夜晚。减少的速度在阿拉伯半岛高于整个域(图11 (b))。这些结果进一步表明更高的变暖速度随着阿拉伯半岛相比,整个域在21圣世纪。
3.5。最高温度在沙特阿拉伯在一些大城市
从上面的讨论,很明显,未来的气候在阿拉伯半岛在21圣世纪将以更高的速度变暖比整个域。理解真正的模式在阿拉伯半岛气温上升,RegCM4-simulated最大温度在27个气象站地点提取在沙特阿拉伯半岛(80%的覆盖率)并与气象站的数据。这个练习的表现给了我们信心RegCM4温度的模拟研究。注意,数据可以从一个站在每个城市作为城市的代表对于本研究。
最高温度的模式在一些主要城市如麦加(21.43°N, 39.79°E), Madinah (24.54°N, 39.70°E)和利雅得(24.92°N, 46.72°E),以及平均27站在沙特阿拉伯,获得RegCM4-simulated平均HadGEM2和ECHAM6 ERA-Int-driven运行和表面观察,如图所示12。一般来说,模拟的最高温度密切观察。麦加和Madinah ERA-Int非常接近观察(数字12(一个)和12 (b)利雅得(图),而12 (c)),它被高估了约3.5°C(图12 (d))。麦加的平均温度在常见的1985 - 2014年期间是38.26°C (38.55°C)观察(ERA-Int)虽然35.86°C的RegCM4模拟。Madinah,平均温度在常见的1985 - 2014年期间是35.21°C (35.66°C)观察(ERA-Int)虽然33.81°C的RegCM4模拟。在利雅得的情况下,平均温度在常见的1985 - 2014年期间是33.29°C (36.75°C)观察(ERA-Int),虽然从RegCM4模拟34.90°C。总的来说,仿真低估了麦加的最高温度和Madinah而高估了利雅得和国家作为一个整体,相对于表面的观察。这表明区域温度变化模拟使用RegCM4取决于不同的因素,包括土地利用和城市化。两个冬青城市麦加和Madinah发达的历史时期模型低估了最高温度的地方。这是符合一般冷RegCM4[偏见的17]。另一方面,首都利雅得扩大新的基础设施和发展项目和快速增长的城市化RegCM4高估了最高温度的地方。这类似于温暖的偏见在阿曼、也门报道(17),由小王和Xubin(2013)这可能是由于一些错误或低密度观测网络数据覆盖。因此,这个温度低估了气候模型在一些地点和过高的其他地方是一个悬而未决的问题,需要进一步调查。因此,模型模拟的整体模式可以提供观察到的最高温度在当地规模。然而,偏见位置不同位置和使用模型时需要考虑数据的面向应用的任务,比如炎热指数计算。每个小组的模型模拟相对湿度表示一个微不足道的速度减少。这表明,因为温度将增加在未来,温暖的空气的大容量存储水蒸气可能导致减少的相对湿度。
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(c)
(d)
对于所有站平均,模拟揭示相似RCP8.5和RCP4.5场景,直到2030年代中期。之后,RCP8.5-based预测偏离RCP4.5相比更高的价值。预计值的区别两个rcp大约3°C末端的21圣世纪。基于图12,最高温度模拟基于RCP8.5 (RCP4.5)场景显示在沙特阿拉伯在一些主要城市呈现出以下特点:(我)在麦加,最高温度增长率预计将是0.51(0.30),0.60(0.28),和0.76 (0.06)°C每十年时期1961 - 2100,2021 - 2050,和2071 - 2100(2)Madinah,最高温度增长率预计将是0.54(0.34),0.57(0.34),和0.66 (0.03)°C每十年时期1961 - 2100,2021 - 2050,和2071 - 2100(3)在利雅得,最高温度增长率预计将是0.59(0.38),0.70(0.27),和0.69 (0.15)°C每十年时期1961 - 2100,2021 - 2050,和2071 - 2100(iv)在沙特阿拉伯,最高温度增长率预计为0.59(0.41),0.63(0.29),和0.67 (0.10)°C每十年时期1961 - 2100,2021 - 2050,和2071 - 2100
上面的三个站点的增加率,平均超过所有电台,在95%的显著水平。总的来说,模拟的最高温度观测。然而,谨慎推荐之前模型的使用温度为面向应用的任务不同位置的位置。因此,必须考虑在每个位置的不确定性对气候变化影响研究使用模型数据。进一步的研究可能需要使用新开发的数据Saudi-KAU全球气候模型和关注气候的模拟阿拉伯半岛(52- - - - - -54]。
4所示。结论
在这项研究中,温度的变化在21圣世纪CORDEX-MENA领域重点是阿拉伯半岛已经从RegCM4投影模拟。数据从三个CMIP5模型HadGEM2 ECHAM6, CanESM缩减规模与RegCM4 (RegCM4-HadGEM2, RegCM4-ECHAM6, RegCM4-CanESM)。RegCM4-CanESM变异很大程度上高估了平均气温在过去的气候和被发现在气候预测不是有用的分析领域。最大温度提取的几个主要城市在沙特阿拉伯也预计。分析包括两个rcp场景,即RCP4.5 RCP8.5。一般来说,RegCM4模拟与RCP8.5可能项目与RCP4.5比进行了气候变暖。RCP8.5场景预测温度升高约7°C /阿拉伯半岛的21圣世纪。这种温度的增加更明显在冬季比夏季。在整个领域,温度预计将增加的速度0.73(0.27),0.59(0.39),和0.79 (0.20)°C下每十年RCP8.5 (RCP4.5)场景,2021 - 2100年期间,2021 - 2050,和2071 - 2100。温度的增长率在阿拉伯半岛的子域名预计是0.72(0.29),0.60(0.30),和0.83 (0.25)°C下每十年RCP8.5 (RCP4.5)的情况下,2021 - 2100年期间,2021 - 2050,和2071 - 2100。天热RCP8.5-projected (T马克斯≥50°C)的速度可能会增加每十年8.01天(11.40),而减少在寒冷的夜晚(T最小值≤5°C)预计−2.95(−6.14)晚上每十年CORDEX(阿拉伯半岛)域。所有增加趋势在炎热的一天数字和温度和减少的趋势在寒冷的夜晚在95%的显著水平。这些提供一个清晰的未来气候变暖的迹象在阿拉伯半岛,即使全球变暖可能会因地区而异。预计在阿拉伯半岛气候变暖速度大于整个域。RegCM4-based温度遵循表面观察的模式在车站水平在沙特阿拉伯。因此,HadGEM2——ECHAM6-driven建议作为输入数据库运行环境脆弱性评价研究自CanESM输出被发现不合适。然而,更多CMIP5模型可以评估其效用在进一步研究面向应用的任务。
数据可用性
超级计算机中的数据运行阿卜杜勒阿齐兹国王大学的吉达,沙特阿拉伯和很难分享十亿字节的数据,没有办法向公众共享数据。我们可以分享结果通过本文的出版,结果可以与其他研究相比,对该地区已经完成。然而,一些自由的数据访问,如(1)模型数据,用于模拟和(2)CRU CMIP5已知数据,你可以免费和科学界GAMEP表面局部观测数据不适合分布。这些数据不能共享数据的版权申请使用这些数据,如果有人想利用已经获得的来源。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢格兰特NSTIP战略技术项目沙特Arabia-Project王国。12-ENV3197-03来完成这个工作——科技单位,阿卜杜拉国王大学的技术支持。ICTP,意大利的里雅斯特,是承认提供的模型和GAMEP表面观测数据。CRU和CMIP5数据从他们的网站获得。这项工作进行的模拟使用阿齐兹阿卜杜勒阿齐兹国王大学超级计算机的高性能计算中心。
补充材料
吃晚饭1:空气温度分布(°C)从(a)获得年度CRU, (b)年度ERA-Int, (C)冬季CRU, ERA-Int (d)冬天,夏季CRU (e), (f)夏天ERA-Int平均共同段1980 - 2005。Almazroui后11吸引子域(2016)和平均在这些子域代表阿拉伯CORDEX-MENA /域用于以后的客观分析。一口2:空间分布的变化RegCM4-simulated平均温度在RCP4.5 (a)年度不久的将来,(b)年度远未来的(右上角),(c)冬季不久的将来,(d)冬季远未来,(e)夏季不久的将来,和(f)夏季远的未来。数据平均从HadGEM2 ECHAM6-driven运行。附近的变化计算平均水平(或远)未来-基期值。一口3:RegCM4平均温度的变化(°C)下的未来气候RCP8.5对的基础期(1971 - 2000)(a)年度不久的将来,(b)年度远未来,(C)冬季不久的将来,(d)冬季远未来,(e)夏季不久的将来,和(f)夏季远的未来。数据平均从HadGEM2 ECHAM6-driven运行。(补充材料)