《未来水文气候情景预估及不确定性分析与量化》（段青云 徐宗学等著．北京:科学出版社, 2017．7）主要基于国家重点基础研究发展计划(973 计划) 课题“气候变化背景下未来水文情景预估及不确定性研究” (2010CB428402) 的研究成果凝练而成。
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1988 年，联合国环境规划署(UNEP) 联合世界气象组织(WMO) 共同成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)，集合了来自世界各国的数百名从事全球气候变化研究的科学家，先后于1990 年、1995 年、2001 年和2007 年发布了四次评估报告，对目前气候变化的相关科学知识及其对生态系统和社会经济的潜在影响进行了评估。最新的第五次评估报告第一工作组报告已于2013 年9 月发布。该报告正式发布了不同气候模式发展小组对全球历史时期(1850 ~2005 年) 气候变化的模拟结果，以及未来(2006 ~2100 年) 不同温室气体排放下的气候变化情景预估结果。与之前的第四次评估报告中的模式结果相比，最新的全球气候模式在物理过程、数值计算以及子模型配置等方面有了进一步的提高。尽管这些模式结果仍存在不确定性，但这些全球气候模式增强了气候变化与温室气体排放之间的定量化联系。目前，越来越多的科研工作者利用这些模式结果，对历史气候变化的原因进行分析，同时对未来可能发生的气候变化情景提出生态环境可持续管理对策。
IPCC 报告中关于气候变化问题的很多结论都是基于全球气候模式的模拟结果。气候模式是定量描述气候系统变化规律的数值模型，能够反映气候系统中各圈层之间复杂的相互作用。作为气候变化归因与预估未来气候变化的唯一工具，气候模式被国际社会广泛采用。例如，水文科学、生态科学、环境科学、农业科学等多个学科都需要基于气候模式对未来气候变化的预估结果来研究相关气候变化的影响和适应问题。 但受全球气候系统的复杂性、气候模式的代表性和可靠性等因素影响，全球气候模式对气候变化的模拟能力存在一定的不足和局限。目前，全球气候模式结果在应用过程中主要面临3 个方面的问题:
▋ 区域模拟精度问题。全球气候模式是以全球尺度能量平衡为基础的模拟产品。现有的大量研究结果表明，全球气候模式在不同区域下对气候变化的模拟能力不同。 ▋ 尺度问题。现有的模式结果，其空间分辨率约为2.5°×2.5°，无法直接应用于水文、生态、环境等模型。 ▋ 不确定性问题。不同气候模式发展小组对气候系统动力过程的认识不同，模拟过程中所涉及的数据以及初始条件也有差异，最终导致了每个小组生成模式结果之间有很大的不确定性。 因此，有必要从多时空尺度定量评估全球气候模式对气候平均态及变率的模拟能力，同时利用多种模式集合方法对未来情景进行模拟，从而减少模式结果的不确定性。
《未来水文气候情景预估及不确定性分析与量化》（段青云 徐宗学等著．北京:科学出版社, 2017．7）主要基于国家重点基础研究发展计划(973 计划) 课题“气候变化背景下未来水文情景预估及不确定性研究” (2010CB428402) 的研究成果凝练而成。 全书共分为9 个章节，由段青云教授、徐宗学教授总体设计，缪驰远博士协助统稿，编著具体分工如下: ▋ 第1 章绪论，由段青云、缪驰远、叶爱中撰写； ▋ 第2 章降水预估的共识性与可信度研究资料及方法，由郑小谷、应恺然、Carsten Frederiksen 撰写； ▋ 第3 章统计降尺度技术，由徐宗学、刘浏、刘品撰写； ▋ 第4 章动力－统计混合降尺度技术，由徐宗学、李秀萍、刘品撰写； ▋ 第5 章气候变化情景下气象要素的随机模拟，由杨赤撰写； ▋ 第6 章高精度降水和温度格点数据集比较，由孙巧红、段青云撰写； ▋ 第7 章CMIP3 与CMIP5 年代际多模型气候变化模拟与预估比较，由缪驰远、段青云撰写； ▋ 第8 章中国东部降水的季节可预报性研究，由应恺然、郑小谷、全小伟、Carsten Frederiksen 撰写； ▋ 第9 章GCM 在中国东部季风区的适用性评估，由徐宗学、刘品、何睿撰写。
向上滑动阅览 目录 目录 序 前言 第1 章 绪论 1.1 全球气候变化背景 1.2 全球气候模式的意义 1.3 全球气候模式的发展 1.4 气候模式模拟的未来气候及不确定性 第2 章 降水预估的共识性与可信度研究资料及方法 2.1 资料说明 2.2 统计方法介绍 2.2.1 季均值场的(协) 方差场分解方法 2.2.2 10 年均值场的方差分解方法 2.2.3 经验正交函数分解方法 2.2.4 相关分析 2.2.5 合成分析 2.3 降水季节预报流程 2.4 CMIP3 与CMIP5 模式评估指标 第3 章 统计降尺度技术 3.1 降尺度技术综述 3.1.1 统计降尺度技术基本原理 3.1.2 常用的统计降尺度方法 3.1.3 统计降尺度中的不确定性 3.2 DCA 统计降尺度方法 3.2.1 方法与原理 3.2.2 数据及来源 3.2.3 与其他统计降尺度方法对比研究 3.3 STNSRP 模型 3.3.1 STNSRP 模型简介 3.3.2 STNSRP 模型原理 3.3.3 STNSRP 模型参数 3.3.4 模型率定与验证 3.3.5 未来降水情景构建 3.3.6 小结 第4 章 动力－统计混合降尺度技术 4.1 动力－统计降尺度方法比较: 以淮河流域为例 4.1.1 研究区概况 4.1.2 数据 4.1.3 ASD 统计降尺度和RegCM3 动力降尺度结果比较 4.1.4 小结 4.2 动力－统计混合降尺度技术: 以我国东部八大季风区为例 4.2.1 统计降尺度方法 4.2.2 动力降尺度数据 4.2.3 混合降尺度方法在东部季风区的模拟效果评价 4.2.4 未来情景预估 4.3 小结 第5 章 气候变化情景下气象要素的随机模拟 5.1 贝叶斯模型平均方法概述 5.2 日平均温度的统计降尺度模型 5.2.1 广义加性模型 5.2.2 日平均温度的联合均值－方差GAM 降尺度模型 5.2.3 应用实例 5.3 日降水量的统计降尺度模型 5.3.1 日降水的Poisson-gamma 复合分布描述 5.3.2 日降水量的GLM 降尺度模型 5.3.3 应用实例 5.4 统计降尺度的BMA 多模型集成 5.5 基于多模式统计降尺度模型的随机模拟方法 5.5.1 基本原理和步骤 5.5.2 应用举例 5.6 对我国东部季风区主要流域的应用 5.7 小结 第6 章 高精度降水和温度格点数据集比较 6.1 引言 6.2 数据与方法 6.3 结果 6.3.1 在时间尺度上的比较 6.3.2 在空间尺度上的对比 6.4 讨论 6.5 小结 第7 章 CMIP3 与CMIP5 年代际多模型气候变化模拟与预估比较 7.1 CMIP5 在中国区域精度评估 7.2 应用贝叶斯多模型平均方法预测气候变化 7.3 应用贝叶斯多模型平均方法进行极端气候指数预测 第8 章 中国东部降水的季节可预报性研究 8.1 季节可预报性的定量化 8.1.1 可预报性的定义 8.1.2 中国东部区域降水的季节可预报性 8.1.3 降水模态的季节可预报性 8.2 可预报部分的主要雨型及其预报因子 8.2.1 与ENSO 相关的中国东部降水 8.2.2 与黑潮海温相关的中国东部降水 8.2.3 与印度洋及南海海温相关的中国东部降水 8.3 相关环流状况的表征 8.3.1 西太副高 8.3.2 Hadley 环流及大气遥相关 8.4 年代际变化 8.4.1 降水－海温关系的年代际变化 8.4.2 降水－环流状况的年代际变化 8.5 季节内变率部分的主要雨型及其环流状况 8.5.1 秋冬季节的中国东部降水 8.5.2 春夏季节的中国东部降水 8.6 小结 第9 章 GCM 在中国东部季风区的适用性评估 9.1 评估方法 9.2 数据 9.2.1 GCMS 输出数据 9.2.2 地面观测资料 9.3 GCMS 在东部季风区的适用性评估 9.3.1 GCMS 整体模拟能力分析 9.3.2 平均气温模拟评估 9.3.3 降水量模拟评估 9.3.4 综合评估结果 9.4 GCMS 在典型流域的适用性评估 9.4.1 松花江流域 9.4.2 辽河流域 9.4.3 海河流域 9.4.4 淮河流域 9.4.5 黄河流域 9.4.6 长江流域 9.4.7 东南诸河流域 9.4.8 珠江流域 参考文献 目前，我国在气候变化及其对水文水资源影响有关方面开展了广泛研究，并取得丰硕成果，但同时在许多方面还存在薄弱环节。本书各位作者结合国家重点基础研究发展计划(973 计划) 课题“气候变化背景下未来水文情景预估及不确定性研究” 的任务要求，对中国东部季风区的气候变化展开了一系列研究。相信该书的出版，将为关注气候变化与水资源问题的科研工作者和管理者提供有用的信息，对国家和流域水资源综合管理有一定的借鉴意义。 2016 年7 月7 日于北京  本文摘编自《未来水文气候情景预估及不确定性分析与量化》（段青云 徐宗学等著．责任编辑: 李敏 周杰 张菊．北京:科学出版社, 2017．7） 一书“前言”。 |
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