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西北院刘伟琦 干旱区气象生态 2025年08月31日
Future changes of precipitation recycling over Northwest China by CMIP6 models Ping Wu, Xiucang Li, Yanju Liu, Ying Xu, Yihui Ding
主要内容
本研究评估了11个CMIP6全球气候模式对1995–2014年中国西北地区水循环各组分的模拟能力，并利用ERA5再分析数据进行验证。结果表明，CMIP6模式能够有效捕捉降水、降水再循环率（ρ）以及内循环/外循环降水的时空分布特征。后续分析将SSP1-2.6（低排放）和SSP5-8.5（高排放）情景（2021–2100年）下预估的水文变化与历史基线进行了比较。
主要结论
研究结果表明，未来西北地区将经历更湿润的气候，在SSP1-2.6情景下，降水增长率为每十年0.52%，在SSP5-8.5情景下，降水增长率为每十年3.12%。 21世纪初（2021—2040年）是西北地区增温最快的时期，随后在21世纪中期（2041—2060年）增长率开始减缓。到本世纪末（2081—2100年），在SSP1—2.6条件下降水减少，但在SSPP5—8.5条件下降水回升，最大湿润程度集中在西北地区中部。至于降水再循环率（ρ），在SSP1—2.6条件下，西北地区总体ρ预计在±5%的范围内波动。相比之下，在SSP5—8.5条件下，预计ρ将呈现波动下降趋势，每十年下降1.04%，到21世纪末将比基线期低近5.1%。这表明在高排放条件下内部循环逐渐减弱。ρ的空间分布很不均匀。预计西北地区中部地区蒸发异常加强,内循环将显著加强,其他地区内循环将逐渐减弱。未来降水的增加主要来自内外循环的共同作用,但主要由外循环降水(P o )通过增强的水汽输送变化所驱动。高排放情景下,外循环的贡献逐渐增强,内循环则逐渐减弱。这意味着随着西北地区气候变暖的加速,冰川和融雪的快速消融可能导致内循环由加强转为减弱,无效蒸发加剧。即使未来绝对降水增加,增加的水汽也可能被无效蒸发所抵消,难以转化为可用的水资源,对西北地区未来的水资源管理提出严峻挑战。
主要图表
图 2 . 1995—2014年西北地区降水量（单位：mm）、ρ（单位：%）、Pw （单位：mm）和Po （单位：mm）的空间分布（由OBS和MME计算得出）。
图3 OBS和MME计算的1981—2014年西北地区ρ、Pre、Pw和Po的时空变化趋势。
图4 . SSP5—8.5条件下2021—2100年ρ (a)、降水(b)、蒸发(c)百分距平时间序列及21世纪末大气水汽输送距平(相对于1995—2014年)。
图 5. 2021年至 2100 年ρ百分比异常分布（相对于 1995 年至 2014 年）。
图6 . 2021年至2100年P w和P o异常百分比时间序列（相对于1995-2014年）。
图7 P w和P o未来趋势变化对总降水量未来趋势变化的贡献。
图8未来2021—2100年总降水量距平百分比分布(相对于1995—2014年)。
图9 SSP1-2.6和SSP5-8.5条件下未来2021年至2100年Pw异常百分比分布(相对于1995年至2014年)。
图10 SSP1-2.6和SSP5-8.5条件下未来2021—2100年蒸发量距平百分率分布(相对于1995—2014年)。
图 11 . SSP1 - 2.6 和 SSP5 - 8.5 条件下 2021 年至 2100 年P o异常百分比分布（相对于 1995 年至 2014 年）。 | 
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