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Non-hydrostatic Icosahedral Atmospheric Model(NICAM)是日本发展的一个全球云解析模式，本文评估了NICAM.12版模拟试验对历史时期降水场气候特征的模拟性能，并分析了其在全球变暖背景下对未来降水可能变化的预估。同时对比了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的模拟结果，以探究云解析模式和其他气候模式的异同。在此基础上，还探讨了水平格点插值对气候模式降水模拟评估和预估的影响。鉴于NICAM空间分辨率较高、对复杂地形模拟能力较好，本文最后利用NICAM对青藏高原地区降水特征和未来变化进行了研究。得到主要结论如下:
1.NICAM与CMIP6模式降水模拟评估
NICAM模拟的中低纬地区年平均降水量空间分布与Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM)卫星观测结果较为一致。其模拟的降水强度，在太平洋热带辐合带略高于TRMM，在海洋性大陆和南美洲北部等地略低于TRMM。NICAM在陆地地区高估无降水概率、低估弱降水概率，在大部分海洋地区相反。NICAM对强降水的模拟能力较强，尤其在热带太平洋，强降水概率和极端降水指数都高于TRMM。CMIP6高分辨率模式结果并未较低分辨率模式有明显提高，在低纬大部分区域CMIP6模式偏向于低估无降水概率、高估弱降水概率，在热带辐合带等降水充沛区域对强降水模拟能力不足、在副热带等干旱区模拟强降水偏多。NICAM模拟的中低纬区域平均的降水指数超出大部分CMIP6模式范围，且更接近TRMM观测。提高模式分辨率和改变物理过程都对模式结果产生影响。
2.水平格点插值对气候模式降水模拟评估的影响
水平格点插值对观测和模式模拟的中低纬区域平均降水概率密度函数的影响表现为:减小无降水、强降水的概率，增加弱降水的概率，且最大降水强度减小。不同强度降水概率的空间分布受插值影响在中低纬海洋地区最明显。插值到粗分辨率后，极端强降水的概率和分布范围都明显减小。
NICAM模拟的区域平均无降水、弱降水概率小于TRMM、强降水概率大于TRMM，CMIP6模式集合平均的无降水概率小于TRMM、弱降水概率大于TRMM、强降水概率与TRMM相近。由原始分辨率插值到相同粗分辨率后，卫星观测的与模式模拟的降水概率分布差异减小，且分辨率越低、模式评估结果越好。原始分辨率越高的数据受插值影响更大。NICAM与单一CMIP6模式比较结果受插值分辨率影响而不同。
3.气候模式未来降水预估及水平格点插值对其影响
NICAM预估本世纪末全球平均的无降水和强降水概率会增加，弱降水概率未来会略有减小。水平插值到粗分辨率格点后，放大了无降水和强降水概率的增加幅度，弱降水概率受插值影响较小，概率增减的临界降水强度减小。水平插值计算的影响主要集中在低纬地区，且对强降水概率变化的放大程度尤为明显。可使用百分位尺度衡量降水强度以减小水平插值计算的影响。
CMIP6模式对降水概率变化的预估结果及其受插值影响与NICAM大体一致。无论是否使用对流参数化方案，模式预估未来强降水概率增加、弱降水概率减小的趋势都是显著的。模式原始分辨率结果显示CMIP6预估未来强降水概率增加幅度大于NICAM，但插值到相同粗分辨率后，NICAM的预估结果落在CMIP6多模式范围内。NICAM和CMIP6的差异主要体现在对未来无降水概率变化的预估上。
4.青藏高原地区降水模拟及未来变化预估
TRMM卫星观测资料显示青藏高原地区降水量呈东南向西北减少趋势，高原主要雨季为夏季，在南亚夏季风输送的充足水汽与陡峭地形抬升的共同作用下，高原南坡1000-4000m地形陡峭处降水充沛，年降水量可达1500mm左右。NICAM模拟的降水量在高原整体区域略高于TRMM，但在高原南坡模拟结果没有一致性偏差。NICAM模拟的高原区域强降水概率高于TRMM。
在全球变暖背景下，NICAM预估的本世纪末平均降水量在高原东南部降水充沛区会减少，在高原西北部降水匮乏区会增多，高原区域未来无降水、强降水发生概率将会增多，弱降水概率将会减少。高原南坡平均降水量变化并没有异常于高原整体的变化情况，但高原南坡极端降水在未来有明显增强增多趋势。高原南坡夏季最大5％的极端降水未来强度会加强，且极端降水概率增加幅度明显大于高原整体区域。插值到粗分辨率后的模式结果不能体现高原南坡降水特征。
1.NICAM与CMIP6模式降水模拟评估
NICAM模拟的中低纬地区年平均降水量空间分布与Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM)卫星观测结果较为一致。其模拟的降水强度，在太平洋热带辐合带略高于TRMM，在海洋性大陆和南美洲北部等地略低于TRMM。NICAM在陆地地区高估无降水概率、低估弱降水概率，在大部分海洋地区相反。NICAM对强降水的模拟能力较强，尤其在热带太平洋，强降水概率和极端降水指数都高于TRMM。CMIP6高分辨率模式结果并未较低分辨率模式有明显提高，在低纬大部分区域CMIP6模式偏向于低估无降水概率、高估弱降水概率，在热带辐合带等降水充沛区域对强降水模拟能力不足、在副热带等干旱区模拟强降水偏多。NICAM模拟的中低纬区域平均的降水指数超出大部分CMIP6模式范围，且更接近TRMM观测。提高模式分辨率和改变物理过程都对模式结果产生影响。
2.水平格点插值对气候模式降水模拟评估的影响
水平格点插值对观测和模式模拟的中低纬区域平均降水概率密度函数的影响表现为:减小无降水、强降水的概率，增加弱降水的概率，且最大降水强度减小。不同强度降水概率的空间分布受插值影响在中低纬海洋地区最明显。插值到粗分辨率后，极端强降水的概率和分布范围都明显减小。
NICAM模拟的区域平均无降水、弱降水概率小于TRMM、强降水概率大于TRMM，CMIP6模式集合平均的无降水概率小于TRMM、弱降水概率大于TRMM、强降水概率与TRMM相近。由原始分辨率插值到相同粗分辨率后，卫星观测的与模式模拟的降水概率分布差异减小，且分辨率越低、模式评估结果越好。原始分辨率越高的数据受插值影响更大。NICAM与单一CMIP6模式比较结果受插值分辨率影响而不同。
3.气候模式未来降水预估及水平格点插值对其影响
NICAM预估本世纪末全球平均的无降水和强降水概率会增加，弱降水概率未来会略有减小。水平插值到粗分辨率格点后，放大了无降水和强降水概率的增加幅度，弱降水概率受插值影响较小，概率增减的临界降水强度减小。水平插值计算的影响主要集中在低纬地区，且对强降水概率变化的放大程度尤为明显。可使用百分位尺度衡量降水强度以减小水平插值计算的影响。
CMIP6模式对降水概率变化的预估结果及其受插值影响与NICAM大体一致。无论是否使用对流参数化方案，模式预估未来强降水概率增加、弱降水概率减小的趋势都是显著的。模式原始分辨率结果显示CMIP6预估未来强降水概率增加幅度大于NICAM，但插值到相同粗分辨率后，NICAM的预估结果落在CMIP6多模式范围内。NICAM和CMIP6的差异主要体现在对未来无降水概率变化的预估上。
4.青藏高原地区降水模拟及未来变化预估
TRMM卫星观测资料显示青藏高原地区降水量呈东南向西北减少趋势，高原主要雨季为夏季，在南亚夏季风输送的充足水汽与陡峭地形抬升的共同作用下，高原南坡1000-4000m地形陡峭处降水充沛，年降水量可达1500mm左右。NICAM模拟的降水量在高原整体区域略高于TRMM，但在高原南坡模拟结果没有一致性偏差。NICAM模拟的高原区域强降水概率高于TRMM。
在全球变暖背景下，NICAM预估的本世纪末平均降水量在高原东南部降水充沛区会减少，在高原西北部降水匮乏区会增多，高原区域未来无降水、强降水发生概率将会增多，弱降水概率将会减少。高原南坡平均降水量变化并没有异常于高原整体的变化情况，但高原南坡极端降水在未来有明显增强增多趋势。高原南坡夏季最大5％的极端降水未来强度会加强，且极端降水概率增加幅度明显大于高原整体区域。插值到粗分辨率后的模式结果不能体现高原南坡降水特征。