Statistische Herunterregulierung mit lokalisierten konstruierten Analogien (LOCA)*

Abstract Eine neue Technik zur statistischen Herunterregulierung von Klimamodelldarstellungen täglicher Temperatur und Niederschlag wird vorgestellt und über den westlichen Vereinigten Staaten demonstriert. Die Methode der lokalisierten konstruierten Analogien (LOCA) erzeugt herabgeregelte Schätzungen, die für hydrologische Simulationen geeignet sind, indem ein mehrskaliges räumliches Abgleichschema verwendet wird, um geeignete Analogtage aus Beobachtungen auszuwählen. Zunächst wird ein Pool aus beobachteten Analogtagen ausgewählt, indem das zu herunterregulierende Modellfeld mit beobachteten Tagen über die Region verglichen wird, die positiv mit dem Punkt korreliert ist, der herunterreguliert wird, was zu einer natürlichen Unabhängigkeit der Herunterregulierungsergebnisse in dem Maße des zu herunterregulierenden Bereichs führt. Dann wird der eine Kandidat-Analogtag, der in der lokalen Umgebung des herunterregulierten Gitters am besten übereinstimmt, als der einzige Analogtag verwendet. Die meisten Gitterzellen werden nur mit dem einzelnen lokal ausgewählten Analogtag herunterreguliert, aber Standorte, deren benachbarte Zellen einen anderen Analogtag identifizieren, verwenden eine gewichtete Kombination des zentralen und benachbarten Analogtage, um Randdiskontinuitäten zu reduzieren. Im Gegensatz dazu verwenden bestehende konstruierte Analogmethoden typischerweise einen gewichteten Durchschnitt der gleichen 30 Analogtage für das gesamte Gebiet. Durch die erhebliche Reduzierung dieses Durchschnitts erzeugt LOCA bessere Schätzungen von Extremtagen, stellt eine realistischere Darstellung der räumlichen Kohärenz des herunterregulierten Feldes her und reduziert das Problem, zu viele Tage mit leichtem Niederschlag zu erzeugen. Die LOCA-Methode ist rechnerisch teurer als bestehende konstruierte Analogtechniken, ist aber dennoch praktisch für die Herunterregulierung zahlreicher Klimamodellsimulationen mit begrenzten Rechenressourcen.