目前全球气候模式的结果普遍认为，未来东亚夏季风降水很有可能增加，但是受到模式模拟偏差的影响，其未来预估结果存在很大不确定性，这制约了气候预估信息在实际决策中的应用，减少预估不确定性需要厘清两个科学问题：一是寻找预估不确定性的来源，二是提出有效约束方法，减小预估不确定性。
近日，江志红教授研究团队发展了一个适用于区域气候涌现约束预估的一般性框架，基于多套可靠的观测资料，对CMIP6模式的预估结果进行约束订正，显著提高了中国东部夏季降水预估结果的可靠性。
该研究发现，在SSP5-8.5情景下，CMIP6模式对本世纪末期（2070-2099）中国东部夏季降水变化的预估不确定性存在两个主要模态，它们分别与其模拟的历史西北太平洋以及低纬度太平洋区域的降水偏差有关。第一模态表明，模拟历史时期西北太平洋区域降水偏多的模式，其预估未来中国东部的夏季降水增加也偏多，这与其模拟未来东亚地区海陆热力对比偏强、东亚低层存在异常反气旋，导致中国东部局地呈现上升运动偏强密切相关。第二模态表明，模拟历史时期赤道以北太平洋区域（赤道中东太平洋地区）降水偏少（多）的模式，其预估未来中国东部的夏季降水变化呈现北（南）方增加偏多（少）的空间分布特征，这与其模拟的热带太平洋地区海温呈现La Niña-like空间分布型密切相关，局地短波-海温负反馈机制在其中起了重要作用。基于涌现约束思想，利用观测降水对预估结果进行约束后，在SSP5-8.5情景下，本世纪末（2070—2099年）中国东部夏季降水相对于当前时期（1985—2014年）呈现全区一致增加的变化，其中华北地区增加最为明显，但较未约束结果一致偏低，并减少了23%的中国东部夏季降水预估不确定性。
研究提升了对中国东部夏季降水预估不确定性的认识，提高了中国东部夏季降水预估的可靠性，为区域气候预估开辟了新思路，也为区域气候变化相关的影响评估及其适应和减缓政策制定提供了有用信息。
上述研究成果近日以“Improve the projection of East China summer precipitation with emergent constraints”为题，在期刊npj Climate and Atmospheric Science上发表。我院博士、现无锡学院青年教师朱欢欢为论文第一作者，江志红教授为通讯作者，研究受到国家自然科学基金项目（42275184和42430609）和江苏省自然科学基金项目（BK20240317）的共同资助。
图1 历史模拟的热带太平洋降水指数（CI1和 CI2）与预估的中国东部夏季降水未来变化（PC1和PC2）的模式间关系。其模式间相关系数显示在右上角且通过99%显著性检验。图中蓝色虚线表示线性回归的95%置信区间。橙色（GPCP）、浅蓝色（CMAP）和红色（两者平均）竖线分别代表观测降水对应的历史太平洋降水指数数值，红色横线代表通过模式间关系对应的PC值，数字表示CMIP6模式。
图2 原始（黑色）和约束（红色）后PC的概率密度函数，括号中数字依次是概率密度分布的均值和一倍标准差，X轴上的短竖线为每个模式的原始PC值，右上角的值为约束后减少的方差。
文章信息：
Zhu, H., Jiang, Z., Li, L., Li, W., Jiang, S. Improve the projection of East China summer precipitation with emergent constraints. npj Climate and Atmospheric Science, 7, 298 (2024). https://doi.org/10.1038/s41612-024-00863-3.