Kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực California

Climatic Change - Tập 87 - Trang 21-42 - 2008
Daniel R. Cayan1,2, Edwin P. Maurer3, Michael D. Dettinger1,2, Mary Tyree1, Katharine Hayhoe4
1Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, La Jolla, USA
2U.S. Geological Survey, La Jolla, USA
3 Santa Clara University Santa Clara USA
4Department of Geosciences, Texas Tech University, Lubbock, USA

Tóm tắt

Để điều tra những thay đổi khí hậu có thể xảy ra trong tương lai ở California, một tập hợp các mô phỏng mô hình biến đổi khí hậu đã được chọn và đánh giá. Từ Đánh giá lần thứ tư của IPCC, các mô phỏng khí hậu của thế kỷ XXI dưới kịch bản phát thải B1 (phát thải thấp) và A2 (phát thải trung-bao) đã được đánh giá, cùng với một số so sánh thỉnh thoảng với kịch bản A1fi (phát thải cao). Các mô hình khí hậu mà các mô phỏng là trọng tâm của nghiên cứu hiện tại là từ Mô hình Khí hậu Song song (PCM1) từ NCAR và DOE, và mô hình Phòng thí nghiệm Động lực học Chất lỏng Địa lý NOAA CM2.1 (GFDL). Những kịch bản phát thải này và các mô phỏng khí hậu đi kèm không phải là "dự đoán", mà là một bộ tập hợp đa dạng các ví dụ từ nhiều chuỗi khí hậu hợp lý khác nhau có thể ảnh hưởng đến California trong thế kỷ tới. Nhiệt độ ở California ấm lên đáng kể trong suốt thế kỷ XXI trong mỗi mô phỏng, với sự gia tăng nhiệt độ vào cuối thế kỷ dao động từ khoảng +1,5°C trong kịch bản B1 có phát thải thấp ở PCM1 ít nhạy cảm đến +4,5°C trong kịch bản A2 có phát thải cao ở mô hình GFDL phản ứng tốt hơn. Ba trong số các mô phỏng (tất cả trừ kịch bản B1 ở PCM1) cho thấy sự ấm lên nhiều hơn vào mùa hè so với mùa đông. Trong tất cả các mô phỏng, hầu hết lượng mưa tiếp tục xảy ra vào mùa đông. Dự đoán có sự thay đổi tương đối nhỏ (dưới ~10%) trong tổng lượng mưa. Cảnh quan California rất phức tạp và yêu cầu thông tin mô hình phải được phân tích ở quy mô nhỏ hơn so với những gì GCM hiện tại cung cấp. Khi được làm xuống quy mô tới địa hình miền núi của nó, sự ấm lên có ảnh hưởng sâu sắc đến sự tích tụ tuyết ở California, với sự mất đi của tuyết tăng lên cùng với sự ấm lên. Do đó, sự mất đi của tuyết là nghiêm trọng nhất trong các dự đoán của mô hình phản ứng tốt hơn đối với phát thải cao nhất.

Từ khóa

#biến đổi khí hậu #kịch bản phát thải #mô phỏng khí hậu #nhiệt độ #lượng mưa #California

Tài liệu tham khảo

Abdulla FA, Lettenmaier DP, Wood EF, Smith JA (1996) Application of a macroscale hydrologic model to estimate the water balance of the Arkansas-Red River basin. J Geophys Res 101:7449–7459

Barnett T, Malone R, Pennell W, Stammer D, Semtner A, Washington W (2004) The effects of climate change on water resources in the west: introduction and overview. Clim Change 62:1–11

Cayan DR, Kammerdiener S, Dettinger MD, Caprio JM, Peterson DH (2001) Changes in the onset of spring in the western United States. Bull Am Meteorol Soc 82(3):399–415

Cayan DC, Maurer E, Dettinger MD, Tyree M, Hayhoe K, Bonfils C, Duffy P, Santer B (2006) Climate scenarios for California. FINAL white paper from California Climate Change Center, publication # CEC-500-2005-203-SF, posted: March 15, 2006. http://www.climatechange.ca.gov/climate_action_team/reports/index.html

Christensen NS, Wood AW, Voisin N, Lettenmaier DP, Palmer RN (2004) The effects of climate change on the hydrology and water resources of the Colorado River basin. Clim Change 62:337–363

Cubasch U, Meehl GA, Boer GJ, Stouffer RJ, Dix M, Noda A, Senior CA, Raper S, Yap KS (2001) Projections of future climate change. In: Houghton JT, Yihui D, Noguer M (eds) Climate change 2001: The scientific basis. Cambridge University Press

Delworth T et al (2006) GFDL’s CM2 global coupled climate models – Part 1: Formulation and simulation characteristics. J Climate 19(5):643–674

Dettinger MD (2005) From climate-change spaghetti to climate-change distributions for 21st Century California. San Francisco Estuary and Watershed Science 3(1): http://repositories.cdlib.org/jmie/sfews/vol3/iss1/art4

Dettinger MD (2006) A component-resampling approach for estimating probability distributions from small forecast ensembles. Clim Change 76:149–168 DOI 10.1007/s10584-005-9001-6

Dettinger MD, Battisti DS, Garreaud RD, McCabe GJ, Bitz CM (2001) Interhemispheric effects of interannual and decadal ENSO-like climate variations on the Americas. In: Markgraf V (ed) Interhemispheric climate linkages: present and past climates in the Americas and their societal effects. Academic, pp 1–16

Field CB, Daily GC, Davis FW, Gaines S, Matson PA, Melack J, Miller NL (1999) Confronting climate change in California: ecological impacts on the golden state. Union of Concerned Scientists, Cambridge, MA

Gershunov A, Douville H (2007) Extensive summer hot and cold extremes under current and possible future climatic conditions: Europe and North America. Assessing, modeling and monitoring the impacts of extreme climate events. Cambridge University Press (in press)

Gordon C, Cooper C, Senior CA, Banks H, Gregory JM, Johns TC, Mitchell JFB, Wood RA (2000) The simulation of SST, sea ice extents and ocean heat transports in a version of the Hadley Centre coupled model without flux adjustments. Clim Dyn 16:147–168

Hansen J, Sato Mki, Ruedy R, Nazarenko L, Lacis A, Lo K, Schmidt GA, Russell G, Aleinov I, Bauer M, Bauer S, Baum E, Bell N, Cairns B, Canuto V, Chandler M, Cheng Y, Cohen A, Del Geno A, Faluvegi G, Fleming E, Friend A, Hall T, Jackman C, Jonas J, Kelley M, Kiang N, Koch D, Labow G, Lerner J, Menon S, Miller RL, Novakov T, Oinas V, Perlwitz Ja, Perlwitz Ju, Rind D, Romanou A, Shindell D, Stone P, Sun S, Streets D, Tausnev N, Thresher D, Yao M, Zhang S (2007) Dangerous human-made interference with climate: A GISS modelE study. Atmos Chem Phys 7:2287–2312

Hansen J, Ruedy R, Sato M, Lo K (2006) GISS surface temperature analysis: global temperature trends: 2005 Summation. http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2005/

Hayhoe K, Cayan D, Field CB, Frumhoff PC, Maurer EP, Miller NL, Moser SC, Schneider SH, Cahill KN, Cleland EE, Dale L, Drapek R, Hanermann RM (2004) Emissions pathways, climate change, and impacts on California. Proc Natl Acad Sci USA 101(34):12422–12427 24 August 2004

Houghton JT et al (eds) (2001) The scientific basis: contribution of working group I to the third assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Climate Change, Cambridge University Press, pp 525–582

Jones P, Palutikof P (2006) Global temperature record. Climate research unit, University of East Anglia. http://www.cru.uea.ac.uk/cru/info/warming/

Knowles N, Cayan DR (2002) Potential effects of global warming on the Sacramento/San Joaquin watershed and the San Francisco estuary. Geophys Res Lett 29(18):1891–1895

Knowles N, Dettinger MD, Cayan DR (2007) Trends in snowfall versus rainfall in the Western United States. J Climate (in press)

Knutson TR, Delworth TL, Dixon KW, Held IM, Lu J, Ramaswamy V, Schwarzkopf MD, Stenchikov G, Stouffer RJ (2006) Assessment of twentieth century regional surface temperature trends using the GFDL CM2 Coupled Models. J Climate 10:1624–1651

Lettenmaier DP, Gan TY (1990) Hydrologic Sensitivities of the Sacramento-San Joaquin River Basin, California, to Global Warming, edited. Water Resour Res 69–86

Liang X, Lettenmaier DP, Wood E, Burges SJ (1994) A simple hydrologically based model of land surface water and energy fluxes for general circulation models. J. Geophys Res 99(D7):14, 415–414, 428

Liang X, Lettenmaier DP, Wood EF (1996) One-dimensional statistical dynamic representation of subgrid spatial variability of precipitation in the two-layer variable infiltration capacity model. J Geophys Res 101(D16):21, 403–421, 422

Lohmann D, Nolte-Holube R, Raschke E (1996) A large-scale horizontal routing model to be coupled to land surface parameterization schemes. Tellus 48A:708–721

Maurer EP (2007) Uncertainty in hydrologic impacts of climate change in the Sierra Nevada Mountains, California under two emissions scenarios. Clim Change 82:309–325

Maurer EP, Duffy PB (2005) Uncertainty in projections of streamflow changes due to climate change in California. Geophys Res Lett 32:L03704

Maurer EP, O’Donnell GM, Lettenmaier DP, Roads JO (2001) Evaluation of the land surface water budget in NCEP/NCAR and NCEP/DOE reanalyses using an off-line hydrologic model. J Geophys Res 106(D16):17841–17862

Maurer EP, Wood AW, Adam JC, Lettenmaier DP, Nijssen B (2002) A long-term hydrologically-based data set of land surface fluxes and states for the conterminous United States. J Climate 15(22):3237–3251

Meehl GA, Washington WM, Wigley TML, Arblaster JM, Dai A (2003) Solar and greenhouse gas forcing and climate response in the twentieth century. J Climate 16(3):426–444

Miller NL, Bashford KE, Strem E (2003) Potential impacts of climate change on California hydrology. J Am Water Resour Assoc 39:771–784

Mote PW, Hamlet AF, Clark MP, Lettenmaier DP (2005) Declining mountain snowpack in western North America. Bull Am Meteorol Soc 86:39–49

Nakic’enovic’ N, Alcamo J, Davis G, de Vries B, Fenhann J, Gaffin S, Gregory K, Grubler A, Jung TY, Kram T et al (2000) Intergovernmental panel on climate change special report on emissions scenarios. Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K

National Assessment Synthesis Team (2001) Climate change impacts on the United States. The potential consequences of climate variability and change, US Global Change Research Program

Nijssen B, Lettenmaier DP, Liang X, Wetzel SW, Wood E (1997) Streamflow simulation for continental-scale basins. Water Resour Res 33:711–724

Nijssen B, O’Donnell GM, Lettenmaier DP, Lohmann D, Wood EF (2001) Predicting the discharge of global rivers. J Climate 14(15):1790–1808

Payne JT, Wood AW, Hamlet AF, Palmer RN, Lettenmaier DP (2004) Mitigating the effects of climate change on the water resources of the Columbia River Basin. Clim Change 62:233–256

Pope VD, Gallani ML, Rowntree PR, Stratton RA (2000) The impact of new physical parameterisations in the Hadley Centre climate model – HadAM3. Clim Dyn 16:123–146

Santer BD, Wigley TML, Barnett TP, Anyamba E (1996) Detection of climate change and attribution of causes. Cambridge University Press, New York, NY (USA)

Stewart I, Cayan DR, Dettinger MD (2005) Changes towards earlier streamflow timing across western North America. J Climate 18:1136–1155

Stouffer et al (2006) GFDL’s CM2 global coupled climate models – Part 4: Idealized climate response. J Climate 19:723–740

Tett SFB, Stott PA, Allen MR, Ingram WJ, Mitchell JFB (1999) Causes of twentieth century temperature change. Nature 399:569–572

VanRheenen NT, Wood AW, Palmer RN, Lettenmaier DP (2004) Potential implications of PCM climate change scenarios for Sacramento-San Joaquin River Basin hydrology and water resources. Clim Change 62:257–281

Washington WM, Weatherly JW, Meehl GA, Semtner AJ, Bettge TW, Craig AP, Strand WG, Arblaster J, Wayland VB, James R, Zhang Y (2000) Clim Dyn 16(10/11):755–774

Wilson T et al (2003) Global climate change and California: potential implications for ecosystems, health, and the economy. California Energy Commission: Sacramento. 1*138. Available at http://www.energy.ca.gov/pier/final_project_reports/500-03-058cf.html

Wood AW, Maurer EP, Kumar A, Lettenmaier DP (2002) Long-range experimental hydrologic forecasting for the eastern United States. J Geophys Res 107(D20):4429

Wood AW, Leung LR, Sridhar V, Lettenmaier DP (2004) Hydrologic implications of dynamical and statistical approaches to downscaling climate model outputs. Clim Change 62:189–216

World Meteorological Organization (WMO) (2005) Statement on the Status of the Global Climate in 2005: Geneva, 15 December, 2005. http://www.wmo.ch/index-en.html

Zhao R-J, Fang L-R, Liu X-R, Zhang Q-S (1980) The Xinanjiang model, in Hydrological Forecasting, Proceedings, Oxford Symposium, edited, pp 351–356, IAHS Publ. 129

Thông tin
Thông tin xuất bản

Climatic Change

Tập 87

21-42

Thông tin tác giả