CMIP6數(shù)據(jù)處理方法與典型案例分析
氣候變化關(guān)系到農(nóng)業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟和人類生存與發(fā)展，是當今世界關(guān)注的重點問題之一。IPCC（Intergovernmental? Panel? on? Climate? Change）第6次評估報告指出，自 20 世紀 50 年代以來，從全球平均氣溫和海溫升高、大范圍積雪和冰川融化，以及全球海平面的上升可知，氣候變暖已是不爭的事實。
國際耦合模式比較計劃進入新的階段——第六階段（CMIP6），這將為氣候變化研究領(lǐng)域提供更豐富的全球氣候模式數(shù)據(jù)。相比于 CMIP5，CMIP6 模式有兩個主要的特點：一是 CMIP6 考慮的過程更為復雜，很多模式實現(xiàn)了大氣化學過程的雙向耦合；二是大氣和海洋模式的分辨率顯著提高，其中大氣模式的最高水平分辨率可達到全球25km。除此，CMIP5 的 RCP 情景只考慮了未來100年達到穩(wěn)定CO2濃度以及相應輻射強迫的目標，并沒有針對特定的社會發(fā)展路徑，而CMIP6中的新的共享社會經(jīng)濟路徑充分考慮了這一點，提供了更加多樣化的排放情景，可以對減緩適應研究以及區(qū)域氣候預估提供更加合理的模擬結(jié)果，因此在很大程度上彌補了CMIP5中RCP情景的不足。
在國際耦合模式比較計劃中，GCM 為構(gòu)建氣候變化提供了全球大尺度的信息，但是在針對區(qū)域尺度開展氣候研究時，相對較低的分辨率信息對區(qū)域氣候變化預估產(chǎn)生較大偏差.降尺度方法在將大尺度信息轉(zhuǎn)化為區(qū)域尺度上發(fā)揮著重要作用，包括動力降尺度、統(tǒng)計降尺度以及二者相結(jié)合的方法等。
一、CMIP6中的模式比較計劃
1.1 GCM介紹
1.2 相關(guān)比較計劃介紹
二、數(shù)據(jù)下載
2.1方法一：手動人工 利用官方網(wǎng)站
2.2方法二：自動 利用Python的命令行工具
2.3方法三：半自動購物車 利用官方網(wǎng)站
2.4 裁剪netCDF文件 基于QGIS和CDO實現(xiàn)對netCDF格式裁剪
2.5 處理日期非365天的gcm 以BCC為例
三、基礎(chǔ)知識
3.1 Python基礎(chǔ)
?Numpy基礎(chǔ)
?Scipy基礎(chǔ)
?Pandas基礎(chǔ)
3.2 CDO基本操作
CDO（Climate Data Operator）是大氣科學中常用的處理工具。
?文件操作
?重采樣
?統(tǒng)計計算
3.3 Xarray的基本操作
Xarray是基于Python體系的針對netCDF常用的工具，可以方便實現(xiàn)處理、可視化等操作。
?Netcdf文件的讀寫
?統(tǒng)計計算
?可視化
四、單點降尺度
4.1 Delta方法
4.2統(tǒng)計訂正
4.3機器學習方法
?建立特征
?建立模型
?模型評估
4.4多算法集成方法
五、統(tǒng)計方法的區(qū)域降尺度
5.1 Delta方法
5.2 基于概率訂正方法的?
六、基于WRF模式的動力降尺度
6.1制備CMIP6的WRF驅(qū)動數(shù)據(jù)
利用cdo工具對gcm的輸出文件進行重新編碼制備wrf的驅(qū)動數(shù)據(jù)
6.1.1針對壓力坐標系的數(shù)據(jù)制備
6.1.2針對sigma坐標系GCM數(shù)據(jù)制備
6.1.3 WPS處理
6.2 WRF模式運行
6.3 模式的后處理
?提取變量
?變量的統(tǒng)計
?變量的可視化
七、典型應用案例-氣候變化1
7.1針對風速進行降尺度
7.2針對短波輻射降尺度
八、典型應用案例-氣候變化2
ECA極端氣候指數(shù)計算
?Consecutive dry days index
?Consecutive frost days index per time period
?Consecutive summer days index per time period
?Consecutive wet days index per time period
九、典型應用案例-生態(tài)領(lǐng)域 預估生長季開始和結(jié)束時間
1、建立氣象數(shù)據(jù)與VIPPHEN遙感物候數(shù)據(jù)中生長季開始和結(jié)束
2、在未來氣候情景下預估生長季長季開始、結(jié)束和長度
十、典型應用案例-水文、生態(tài)模式數(shù)據(jù)
?SWAT數(shù)據(jù)制備
?Biome-BGC數(shù)據(jù)
Biome-BGC是利用站點描述數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和植被生理生態(tài)參數(shù)，模擬日尺度碳、水和氮通量的模型，其研究的空間尺度可以從點尺度擴展到陸地生態(tài)系統(tǒng)。案例中以單點模擬方式制備CMIP6的氣象數(shù)據(jù)。
