ISSN 1004-4965

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CMIP6全球气候模式对中国10 m风速模拟能力的评估

李如清 梁潇云 陈静 刘旭 李鹤远

李如清, 梁潇云, 陈静, 刘旭, 李鹤远. CMIP6全球气候模式对中国10 m风速模拟能力的评估[J]. 热带气象学报, 2026, 42(3): 343-356. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.008
引用本文: 李如清, 梁潇云, 陈静, 刘旭, 李鹤远. CMIP6全球气候模式对中国10 m风速模拟能力的评估[J]. 热带气象学报, 2026, 42(3): 343-356. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.008
LI Ruqing, LIANG Xiaoyun, CHEN Jing, LIU Xu, LI Heyuan. Evaluation of the 10m Wind Speed over China Based on CMIP6 GCM[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(3): 343-356. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.008
Citation: LI Ruqing, LIANG Xiaoyun, CHEN Jing, LIU Xu, LI Heyuan. Evaluation of the 10m Wind Speed over China Based on CMIP6 GCM[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(3): 343-356. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.008

CMIP6全球气候模式对中国10 m风速模拟能力的评估

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.008
基金项目: 

国家自然科学基金 42341209

详细信息
    通讯作者:

    梁潇云,女,河北省人,研究员,主要从事气候数值模式和集合预测研发、气候变化研究。E-mail: lxy@cma.gov.cn

  • 中图分类号: P467

Evaluation of the 10m Wind Speed over China Based on CMIP6 GCM

  • 摘要: 风速的准确模拟对风电和太阳能等新能源领域未来发展布局具有重要指导意义,但目前全球气候模式对风速的模拟能力有限。基于国家基准台站观测资料,评估了第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)的十个全球气候模式(Global Climate Model, GCM)对中国大陆10 m风速1961—2014年的时空分布特征的模拟能力。评估结果显示,在气候态特征上,十个CMIP6 GCM均能模拟出1961—2014年时期我国10 m风速春季最大、秋季最小的气候态季节变化特征,大多数模式存在全年系统性高估现象,尤其是BCC-CSM2-MR和FGOALS-f3-L模式。在年际变率上,十个CMIP6模式也均能再现我国风速年平均和季节平均的年际变率空间分布特征,但是量值较观测偏小。在年代际趋势上,十个模式中有九个可以模拟出中国区域平均的年均风速在1961—2014年期间的减弱趋势,但减弱趋势要较观测明显偏小1个量级,只有GFDL-ESM4模式对于变化趋势的模拟与观测相反是增强的。因此,深入剖析CMIP6模式对中国10 m风速模拟的优势与不足,对准确预估风资源变化、合理开发风能及制定能源战略具有重要现实意义。

     

  • 图  1  1961—2014年中国大陆区域10 m风速的逐月平均变化(单位:m·s-1

    图  2  1961—2014年逐日平均的中国大陆区域10 m风速概率密度分布(单位:m·s-1

    图  3  1961—2014年年平均10 m风速分布及CMIP6模式与观测的偏差(单位:m·s-1

    左边两列(a~k)为气候平均,右边两列(l~u)为CMIP6模式与观测的偏差。

    图  4  1961—2014年春季平均10 m风速分布及CMIP6模式与观测间的偏差(单位:m·s-1

    左边两列(a~k)为气候平均,右边两列(l~u)为CMIP6模式与观测的偏差。

    图  5  1961—2014年秋季平均10 m风速分布及CMIP6模式与观测间的偏差(单位:m·s-1

    左边两列(a~k)为气候平均,右边两列(l~u)为CMIP6模式与观测的偏差。

    图  6  CMIP6模式对中国大陆区域10 m风速模拟结果与观测之间的泰勒图

    a.年平均;b. 春季;c. 夏季;d.秋季;e. 冬季。

    图  7  1961—2014年10 m风速年平均标准偏差(单位:m·s-1)的空间分布

    图  8  1961—2014年期间中国大陆区域平均的10 m风速变化趋势(单位:m·s-1·(10 a) -1)

    左列:年平均,中间列:春季,右列:秋季。

    图  9  1961—2014年年平均10 m风速的线性趋势(单位:m·s-1·(10 a) -1)

    a. CN05.1资料,b~k. CMIP6模式模拟结果。

    图  10  1961—2014年春季平均10 m风速的线性趋势(单位:m·s-1·(10 a) -1)

    a. CN05.1资料,b~k. CMIP6模式模拟结果。

    图  11  1961—2014年秋季平均10 m风速的线性趋势(单位:m·s-1·(10 a) -1)

    a. CN05.1资料,b~k. CMIP6模式模拟结果。

    附图 1  1961—2014年10 m风速春季平均标准偏差(单位:m·s-1)的空间分布

    附图 2  1961—2014年10 m风速秋季平均标准偏差(单位:m·s-1)的空间分布

    表  1  研究中使用的十个GCM的信息

    模式名称国家空间分辨率
    ACCESS-CM2澳大利亚1.25°×1.875°
    BCC-CSM2-MR中国1.125°×1.125°
    CMCC-CM2-SR5意大利0.94°×1.25°
    EC-Earth3-Veg-LR欧洲中心1.125°×1.125°
    FGOALS-f3-L中国1.25°×0.94°
    GFDL-ESM4美国1.25°×1.0°
    INM-CM5-0俄罗斯1.50°×2.0°
    IPSL-CM6A-LR法国2.5°×1.259°
    MIROC6日本1.406°×1.406°
    MPI-ESM1-2-LR德国1.865°×1.875°
    下载: 导出CSV
  • [1] Portner H O, Roberts D C, Adams H, et al. Technical summary [R]//Climate change 2022: Impacts, adaptation, and vulnerability. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, 2022, 37-118.
    [2] Veers P, Dykes K, Lantz E, et al. Grand challenges in the science of wind energy[J]. Science, 2019, 366(6464): eaau2027.
    [3] 艾琳, 我国第三大能源: 风电知多少?[J]. 绿色中国, 2018, 15(4): 40-43.
    [4] FERNANDEZ L. Global cumulative installed wind power capacity 2001-2023[R]. Retrieved from https://www.statista.com/statistics/268363/installed-wind-power-capacity-worldwide/, 2024.
    [5] 江滢, 罗勇, 赵宗慈. 近50年中国风速变化多气候模式模拟检验[J]. 气象学报, 2009, 67(6): 923-934.
    [6] 江滢, 罗勇, 赵宗慈. 全球气候模式对未来中国风速变化预估[J]. 大气科学, 2010, 34(2): 323-336.
    [7] Jiang Y, Xu X Y, Liu H W, et al. The underestimated magnitude and decline trend in near-surface wind over China[J]. Atmospheric Science Letters, 2017, 18(12): 475-483.
    [8] Jiang D B, Hu D, Tian Z P, et al. Differences between CMIP6 and CMIP5 models in simulating climate over China and the East Asian monsoon[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2020, 37(10): 1102-1118.
    [9] Yu T T, Chen W, Gong H N, et al. Comparisons between CMIP5 and CMIP6 models in simulations of the climatology and interannual variability of the East Asian summer Monsoon[J]. Climate Dynamics, 2023, 60(7): 2183-2198.
    [10] Wu J, Gao X J. Present day bias and future change signal of temperature over China in a series of multi-GCM driven RCM simulations[J]. Climate Dynamics, 2020, 54(1): 1113-1130.
    [11] Wang M R, Wang J, Chen D L, et al. Recent recovery of the boreal spring sensible heating over the Tibetan Plateau will continue in CMIP6 future projections[J]. Environmental Research Letters, 2019, 14(12): 124066.
    [12] Xin X G, Wu T W, Zhang J, et al. Comparison of CMIP6 and CMIP5 simulations of precipitation in China and the East Asian summer monsoon[J]. International Journal of Climatology, 2020, 40(15): 6423-6440.
    [13] Zhou T J, Chen Z M, Zou L W, et al. Development of climate and earth system models in China: past achievements and new CMIP6 results [J]. Journal of Meteorological Research, 2020, 34(1): 1-19.
    [14] Xu H W, Chen H P, Wang H J. Future changes in precipitation extremes across China based on CMIP6 models[J]. International Journal of Climatology, 2022, 42(1): 635-651.
    [15] Miao H, Xu H M, Huang G, et al. Evaluation and future projections of wind energy resources over the Northern Hemisphere in CMIP5 and CMIP6 models[J]. Renewable Energy, 2023, 211: 809-821.
    [16] 吴佳, 高学杰. 一套格点化的中国区域逐日观测资料及与其它资料的对比[J]. 地球物理学报, 2013, 56(4): 1102-1111.
    [17] Xu Y, Gao X J, Giorgi F, et al. Projected changes in temperature and precipitation extremes over China as measured by 50-yr return values and periods based on a CMIP5 ensemble[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2018, 35(4): 376-388.
    [18] 周天军, 邹立维, 陈晓龙. 第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)评述[J]. 气候变化研究进展, 2019, 15(5): 445-456.
    [19] Luo N, Guo Y, Gao Z B, et al. Assessment of CMIP6 and CMIP5 model performance for extreme temperature in China[J]. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2020, 13(6): 589-597.
    [20] Chen Z M, Zhou T J, Chen X L, et al. Emergent constrained projections of mean and extreme warming in China[J]. Geophysical Research Letters, 2023, 50(20): e2022GL102124.
    [21] ipcc Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate change 2021-the physical science basis: working group I contribution to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[M]. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2023.
    [22] Jiang D B, Sui Y, Lang X M. Timing and associated climate change of a 2 ℃ global warming[J]. International Journal of Climatology, 2016, 36(14): 4512-4522.
    [23] Taylor K E. Summarizing multiple aspects of model performance in a single diagram[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2001, 106(D7): 7183-7192.
    [24] Gleckler P J, Taylor K E, Doutriaux C. Performance metrics for climate models[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2008, 113(D6): 2007JD008972.
    [25] Baker N C, Taylor P C. A framework for evaluating climate model performance metrics[J]. Journal of Climate, 2016, 29(5): 1773-1782.
    [26] Zhang X Q, He B, Bao Q, et al. Evaluation of the interannual variability in the East Asian summer monsoon in AMIP and historical experiments of CAS FGOALS-f3-L[J]. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2023, 16(1): 100275.
    [27] 张佳, 乐旭, 田晨光, 等. 基于CMIP6多模式集合的未来中国风功率预估[J]. 大气科学学报, 2023, 46(3): 402-414.
    [28] Zhao Y M, Qian C, Zhang W J, et al. Extreme temperature indices in Eurasia in a CMIP6 multi-model ensemble: Evaluation and projection [J]. International Journal of Climatology, 2021, 41(11): 5368-5385.
    [29] Hausfather Z, Marvel K, Schmidt G A, et al. Climate simulations: recognize the'hot model'problem[J]. Nature, 2022, 605(7908): 26-29.
    [30] 谭洁, 黄安宁, 史学丽, 等. BCC-CSM2-MR模式对中国陆面过程模拟能力评估[J]. 高原气象, 2022, 41(5): 1335-1347.
    [31] Miao H, Dong D H, Huang G, et al. Evaluation of Northern Hemisphere surface wind speed and wind power density in multiple reanalysis datasets[J]. Energy, 2020, 200: 117382.
    [32] Zhang Z T, Wang K C. Stilling and recovery of the surface wind speed based on observation, reanalysis, and geostrophic wind theory over China from 1960 to 2017[J]. Journal of Climate, 2020, 33(10): 3989-4008.
    [33] Zhou B T, Wu J, Xu Y, et al. Projected changes in autumn rainfall over West China: results from an ensemble of dynamical downscaling simulations[J]. International Journal of Climatology, 2019, 39(12): 4869-4882.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-24
  • 修回日期:  2025-03-06
  • 刊出日期:  2026-06-20

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