CMIP6 数据基本介绍

下载网站：WCRP CMIP6

CMIP6计划介绍：https://pcmdi.llnl.gov/CMIP6/

CMIP6各变量及对应缩写介绍：https://clipc-services.ceda.ac.uk/dreq/mipVars.html，可以通过输入关键词搜索自己想要的变量的缩写，或者在官网下载缩写对应表的excel文件。

CMIP6数据下载地址：https://esgf-node.llnl.gov/search/cmip6/

左侧一栏

Activity：项目计划

Source ID：机构及模式

Institution ID：

Source Type：变量的大类（根据需求选择，缩写的具体含义请自行查询）

Nominal Resolution空间分辨率

Experiment ID：社会排放情景（模拟所使用的场景，包括不同SSP情景等）

Sub- Experiment:

Variant Label：数据合成方式（似乎是和下载的NetCDF数据的投影有关，基本上都选择r1i1p1f1）

Grid Label：下载数据的格式，选gn就是NetCDF格式

Frequency：时间分辨率

Realm：领域

Variable：

CF Standard Name：变量

Data Node:

CMIP6在数值模拟科学试验的设计上，着重于回答以下三大科学问题：（1）地球系统如何响应外部强迫；（2）造成当前气候模式存在系统性偏差的原因及其影响；（3）如何在受内部气候变率、可预报性和情景不确定影响的情况下对未来气候变化进行评估。

CMIP6是CMIP中的第6阶段，是CMIP计划实施以来参与实验的模式数量最多、实验设计最为完善、数据模拟量最为庞大的一次。

CMIP6的试验设计包括3个层次：

（1）DECK试验。这也是最核心的试验，是每个参与模式必做的试验。也被称为CMIP计划的“准入证”，任何气候模式只要完成DECK试验并把数据国际共享，即可程参加了CMIP计划。

其中DECK试验包含了4组基准试验，包括：

l  全球大气环流模式（AMIP）

l  工业化前控制模拟，建议至少模拟500年（piControl）

l  CO2浓度每年增加1%模拟，建议至少模拟150年（1pctCO2）

l  CO2浓度突然增加4倍（4XCO2）运行，建议至少模拟150年（abrupt4XCO2）

（2）历史模拟（Historical）。也是模式加入CMIP6的必做项目，即用CMIP6强迫进行历史模拟，时段为1850-2014年。

（3）CMIP6的23个子计划。这是各个模式选做的试验，主要针对一些全球性的科学热点和焦点问题而定制的。

CMIP子计划介绍

下面给大家简单介绍情景模式比较计划（ScenarioMIP）、年代际气候预测计划（DCPP）、高分辨率模式比较计划（HighResMIP）这三个子计划。

1. 情景模式比较计划（ScenarioMIP）

该实验中不同实验场景为不同 SSP (shared socioeconomic pathway) 与辐射强迫 RCP (representative concentration pathway) 的矩形组合。其设计目的是为了为未来气候变化机理研究以及气候变化减缓和适应研究提供关键的数据支持。

核心实验 Tier-1 中未来试验场景的代号:

1) SSP126: 在 SSP1（低强迫情景）基础上对 RCP2.6 情景的升级 (辐射强迫在 2100 年达到 2.6W/m2)

2) SSP245: 在 SSP2（中等强迫情景）基础上对 RCP4.5 情景的升级 (辐射强迫在 2100 年达到 4.5 W/m2)

3) SSP370: 在 SSP3（中等强迫情景）基础上新增的 RCP7.0 排放路径 (辐射强迫在 2100 年达到 7.0 W/m2)

4) SSP585: 在 SSP5（高强迫情景）基础上对 RCP8.5 情景的升级 (SSP5 是唯一一个能使辐射强迫在 2100 年达到 8.5 W/m2 的 SSP 场景)

Tier-2 中未来试验场景的代号:

1) 21 世纪情景试验

    a) SSP460：在 SSP4（中等强迫情景）基础上对 RCP6.0 情景的升级 (辐射强迫在 2100 年达到 5.4 W/m2，之后稳定在 6 W/m2)

    b) SSP434：在 SSP4 基础上新增的 RCP3.4 排放路径 (辐射强迫在 2100 年达到 3.4 W/m2)

    c) SSP534-OS：辐射强迫先增加再减少的情景 (辐射强迫在 2100 年稳定在 3.4 W/m2)

    d) SSPab（b 小于等于 2.0)：超低辐射强迫情景，ScenarioMIP 推荐优先开展 SSP119 情景试验。

2) 初始场扰动集合试验

SSP370：同 Tier-1 中 SSP370，但其集合平均可以研究系统内部变率。

3) 长期延伸试验

     a) SSP585-Ext：2100 年前同 SSP585，之后 CO2 排放线性减少直至 10Gt C/a，其他排放保持在 2100 年水平。

     b) SSP126-Ext：2100 年前同 SSP126，保持 2100 年碳排放下降速率不变直至 2140 年，之后碳排放线性增加到 2185 年使其增速为 0，之后的排放与土地利用保持在 2100 年水平。

     c) SSP534-OS-Ext：2100 年前同 SSP534，之后辐射强迫持续减少直至与 SSP126-Ext 一样。

2. 年代际气候预测计划（DCPP）

DCPP 包含 A 组（回报试验）、B 组（预报试验）、C 组（近期气候变化机制研究相关的敏感性试验）这 3 组试验，其开设目的是为了利用多模式开展气候系统年代际预测、可预测性和变率机制研究。具体实验设计见下图。

3. 高分辨率模式比较计划（HighResMIP）

HighResMIP 的试验设计分为 3 个层级 ——Tier-1（最高优先级）、Tier-2 和 Tier-3。各层级试验要求至少进行标准分辨率和高分辨率两组试验。其开展目的是为了研究水平分辨率提高后对气候模式模拟性能的改进，并借助多模式集合的方法降低模拟的不确定性。

其最重要的 Tier-1 试验是使用单独大气环流模式，积分时长为 65a, 时段 1950—2014 年，其中外强迫条件与 CMIP6 的 historical 实验相同。边界条件设定如下：土地利用 / 土地覆盖保持不变（大体与 2000 年前后一致)，地表的叶面积指数（LAI）为其具有季节变化特征的气候态值。

Tier-2 试验是百年耦合试验，模拟时段为 1950—2050 年。该实验之后又分为两个分支：第 1 个分支试验固定使用 1950 年的外强迫条件积分百年。第 2 个分支试验则是在 1950—2014 年时段使用与 Tier-1 相同的外强迫条件和边界条件；而在 2015—2050 年时段，边界条件与 Tier-1 一致，外强迫条件中温室气体和气溶胶浓度使用 CMIP6 的共享社会经济路径（SSP）中的最高（high-end）排放情景。

Tier-3 试验则是对 Tier-1 的延伸，积分时段为 2015—2050 年（可进一步延伸到 2100 年)，仍然使用单独大气模式进行气候预估试验，外强迫条件与 Tier-2 中的第 2 个分支试验（2015—2050 年时段）相同。

20个全球气候模式在4种情景下2021-2100年逐日降水、日最高气温和最低气温栅格数据，4种未来情景综合考虑了SSPs和RCPs，分别为SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5。其中，SSP1-2.6是CMIP5中RCP2.6情景在CMIP6中更新后的情景，代表的是低社会脆弱性、低减缓压力和低辐射强迫的综合影响；SSP2-4.5是 CMIP5中 RCP4.5情景在 CMIP6中更新后的情景，代表的是中等社会脆弱性与中等辐射强迫的组合；SSP3-7.0是 CMIP6中新增的辐射强迫情景，代表的是高社会脆弱性与相对高的人为辐射强迫的组合；SSP5-8.5是 CMIP5中 RCP8.5情景在CMIP6中更新后的情景，是唯一可以实现 2100年人为辐射强迫达到 8.5 W/m2的共享社会经济路径。

本次参与CMIP6的模式研发团队达到33个，较之CMIP5新增加了13家机构。

中国有9家机构报名参加CMIP6，在这9家机构中，除了传统的模式研发机构如中国科学院大气物理研究所和国家气候中心等5家之外，清华大学、南京信息工程大学、中国气象科学研究院和来自中国台湾的“中央研究院”均为首次独立参加CMIP。我国参与CMIP6的模式水平分辨率较之CMIP5有一定的提高，大气模式水平分辨率多在100 km左右，海洋模式分辨率多在50-100 km。