Regional Climate Downscaling and needs in Malaysia Fredolin - - PowerPoint PPT Presentation

Regional ¡Climate ¡Downscaling ¡ and ¡needs ¡in ¡Malaysia ¡

Fredolin ¡Tangang1 ¡ Liew ¡Juneng1 ¡ Ling ¡Leong ¡Kwok2 ¡ ¡ 1) ¡The ¡Na8onal ¡University ¡of ¡Malaysia ¡ 2) ¡Malaysian ¡Meteorological ¡ Department ¡

¡

Background ¡

• Regional ¡climate ¡ac8vi8es ¡are ¡limited ¡
• Three ¡ins8tu8ons ¡carried ¡out ¡regional ¡climate ¡

downscaling ¡

– Na8onal ¡Hydraulic ¡Research ¡Ins8tute ¡Malaysia ¡(NAHRIM) ¡ (carried ¡out ¡through ¡a ¡foreign ¡consultant) ¡ – Malaysian ¡Meteorological ¡Department ¡(used ¡PRECIS ¡ Hadley ¡Centre ¡UKMO) ¡ – Na8onal ¡Univ. ¡Malaysia ¡(used ¡PRECIS ¡Hadley ¡Centre ¡ UKMO) ¡

• All ¡based ¡on ¡AR4 ¡products ¡
• Not ¡much ¡of ¡impact ¡studies ¡using ¡downscaled ¡products ¡
• Malaysia ¡needs ¡latest ¡AR5 ¡product ¡at ¡high ¡resolu8on ¡(~ ¡

25km) ¡for ¡impact ¡assessment ¡studies ¡

Presenta8on ¡parts ¡

• Part ¡I: ¡PRECIS/ERA40, ¡PRECIS/

HadCM3 ¡ ¡[Fredolin ¡Tangang: ¡5 ¡ minutes] ¡

• Part ¡2: ¡MMD ¡downscaling ¡[Ling ¡Leong ¡

Kwok: ¡5 ¡minutes] ¡ ¡

• Part ¡3: ¡Bias ¡Correc8on ¡[Liew ¡Juneng:5 ¡

minutes] ¡

PRECIS Simulation domain

137 100 RCM: ¡HadRM3P ¡ ¡ Resolu8on: ¡ 0.22°× ¡0.22° ¡ ¡ ¡ BC: ¡ERA40, ¡ ¡ HadAM3P, ¡HadCM3 ¡ ECHAM5 ¡ ¡ ¡ HadCM3 ¡ ¡ (1970-­‑2100) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Kwan ¡et ¡al ¡(2013) ¡

Temperature ¡ Correla8on ¡

!""#$%&'()%*& Annual cycle of Mean Surface Temperature

Kwan ¡et ¡al ¡(2013) ¡

Precipita8on ¡ Correla8on ¡

Annual cycle of Mean Precipitation

Kwan ¡et ¡al ¡(2013) ¡

850 ¡mb ¡winds ¡ MSLP ¡

Projected Tmean Changes for 2070-2100

Projected Mean Precip changes for 2070-2100

mm/month

Annual ¡rainfall ¡by ¡PRECIS ¡and ¡surface ¡observa8on ¡

R² ¡= ¡0.04417 ¡ R² ¡= ¡0.60836 ¡ R² ¡= ¡0.47585 ¡

1000 ¡ 1500 ¡ 2000 ¡ 2500 ¡ 3000 ¡ 3500 ¡ 4000 ¡

1954 ¡ 1964 ¡ 1974 ¡ 1984 ¡ 1994 ¡ 2004 ¡ 2014 ¡ 2024 ¡ 2034 ¡ 2044 ¡ 2054 ¡ 2064 ¡ 2074 ¡ 2084 ¡ 2094 ¡

Rainfall ¡(mm) ¡ Year ¡

Peninsular ¡Malaysia ¡ ¡

HADCM3Q0 ¡ ECHAM5 ¡ STATION ¡DATA ¡ R² ¡= ¡0.08618 ¡ R² ¡= ¡0.76283 ¡ R² ¡= ¡0.15992 ¡

1000 ¡ 1500 ¡ 2000 ¡ 2500 ¡ 3000 ¡ 3500 ¡ 4000 ¡

1954 ¡ 1964 ¡ 1974 ¡ 1984 ¡ 1994 ¡ 2004 ¡ 2014 ¡ 2024 ¡ 2034 ¡ 2044 ¡ 2054 ¡ 2064 ¡ 2074 ¡ 2084 ¡ 2094 ¡

Rainfall ¡(mm) ¡ Year ¡

Sabah ¡& ¡Sarawak ¡

HADCM3Q0 ¡ ECHAM5 ¡ STATION ¡DATA ¡

25-­‑km ¡PRECIS ¡RCM ¡driven ¡by ¡ E C H A M 5 ¡ A O G C M ¡ h a s ¡ projected ¡ higher ¡ rainfall ¡ compared ¡ to ¡ HadCM3 ¡

• AOGCM. ¡ However, ¡ the ¡

baseline ¡period ¡of ¡the ¡PRECIS ¡ driven ¡ by ¡ ECHAM5 ¡ almost ¡ resembles ¡ the ¡ observed ¡ sta8on ¡data. ¡ ¡ Similarly, ¡ in ¡ Sabah ¡ and ¡ Sarawak ¡ the ¡ ECHAM5 ¡ AOGCM ¡has ¡projected ¡higher ¡ r a i n f a l l ¡ c o m p a r e d ¡ t o ¡ HadCM3 ¡AOGCM. ¡ ¡ ¡

* ¡The ¡annual ¡rainfall ¡is ¡calculated ¡by ¡using ¡a ¡ ¡5 ¡year ¡moving ¡ average ¡

Annual ¡temperature ¡by ¡PRECIS ¡and ¡surface ¡observa8on ¡

R² ¡= ¡0.96087 ¡

R² ¡= ¡0.92831 ¡

R² ¡= ¡0.54754 ¡ 23 ¡ 25 ¡ 27 ¡ 29 ¡ 31 ¡ 1954 ¡ 1964 ¡ 1974 ¡ 1984 ¡ 1994 ¡ 2004 ¡ 2014 ¡ 2024 ¡ 2034 ¡ 2044 ¡ 2054 ¡ 2064 ¡ 2074 ¡ 2084 ¡ 2094 ¡

Temperature ¡(⁰C) ¡

Year ¡

Peninsular ¡Malaysia ¡ ¡

HADCM3Q0 ¡ ECHAM5 ¡ STATION ¡DATA ¡ R² ¡= ¡0.9605 ¡ R² ¡= ¡0.93818 ¡ R² ¡= ¡0.68426 ¡

23 ¡ 25 ¡ 27 ¡ 29 ¡ 31 ¡

1954 ¡ 1964 ¡ 1974 ¡ 1984 ¡ 1994 ¡ 2004 ¡ 2014 ¡ 2024 ¡ 2034 ¡ 2044 ¡ 2054 ¡ 2064 ¡ 2074 ¡ 2084 ¡ 2094 ¡

Temperature ¡(⁰C) ¡

Year ¡

Sabah ¡& ¡Sarawak ¡

HADCM3Q0 ¡ ECHAM5 ¡ STATION ¡DATA ¡

In ¡ accordance ¡ to ¡ the ¡ IPCC ¡ A R 4 ¡ r e p o r t , ¡ t h e ¡ temperature ¡ projected ¡ by ¡ the ¡ 25-­‑km ¡ PRECIS ¡ RCM ¡ driven ¡by ¡ECHAM5 ¡AOGCM ¡ and ¡ HadCM3 ¡ AOGCM ¡ showed ¡ an ¡ increasing ¡

• trend. ¡ ¡ ¡

Similarly ¡ in ¡ Sabah ¡ and ¡ Sarawak, ¡both ¡the ¡models ¡ show ¡ an ¡ increasing ¡ trend ¡ i n ¡ t e m p e r a t u r e . ¡ ¡ However, ¡ ¡ the ¡ observed ¡ sta8on ¡ data ¡ recorded ¡ higher ¡ temperature ¡ c o m p a r e ¡ t o ¡ t h o s e ¡ simulated ¡by ¡the ¡models. ¡

* ¡The ¡annual ¡temperature ¡is ¡calculated ¡by ¡using ¡a ¡5 ¡year ¡moving ¡average ¡

Annual ¡averages ¡of ¡rainfall ¡and ¡temperature ¡from ¡principal ¡ meteorological ¡sta8ons ¡for ¡the ¡period ¡of ¡1971 ¡to ¡2012 ¡

R² ¡= ¡0.11288 ¡

R² ¡= ¡0.06331 ¡ 1000.0 ¡ 1500.0 ¡ 2000.0 ¡ 2500.0 ¡ 3000.0 ¡ 3500.0 ¡ 4000.0 ¡ 1971 ¡ 1976 ¡ 1981 ¡ 1986 ¡ 1991 ¡ 1996 ¡ 2001 ¡ 2006 ¡ 2011 ¡

Rainfall ¡(mm) ¡ Year ¡

Annual ¡Average ¡for ¡Rainfall ¡from ¡1971 ¡to ¡2012 ¡

Peninsula ¡ Sabah&Sarawak ¡ R² ¡= ¡0.2515 ¡ R² ¡= ¡0.45535 ¡

25.0 ¡ 25.5 ¡ 26.0 ¡ 26.5 ¡ 27.0 ¡ 27.5 ¡ 28.0 ¡ 28.5 ¡ 29.0 ¡ 1971 ¡ 1976 ¡ 1981 ¡ 1986 ¡ 1991 ¡ 1996 ¡ 2001 ¡ 2006 ¡ 2011 ¡

Temperature ¡(⁰C) ¡ Year ¡

Annual ¡Average ¡for ¡Temperature ¡from ¡1971 ¡to ¡2012 ¡

Peninsula ¡ Sabah&Sarawak ¡

The ¡annual ¡averages ¡of ¡rainfall ¡in ¡ Sabah ¡ & ¡ Sarawak ¡ are ¡ greater ¡ than ¡that ¡in ¡Peninsular ¡Malaysia. ¡ ¡ The ¡ inter-­‑annual ¡ variability ¡ ¡ is ¡

• bserved ¡ apparently ¡ in ¡ both ¡
• regions. ¡

The ¡ temperature ¡ averages ¡ in ¡ Peninsular ¡ Malaysia ¡ and ¡ Sabah ¡ & ¡ Sarawak ¡ show ¡ s i m i l a r ¡ p a h e r n s . ¡ A n ¡ increasing ¡trend ¡is ¡observed ¡

• ver ¡the ¡given ¡period. ¡

Projected ¡change ¡in ¡annual ¡mean ¡rainfall ¡relaKve ¡to ¡1970 ¡to ¡1999 ¡ ¡

Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2025-­‑2034 ¡ Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2041-­‑2050 ¡ Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2090-­‑2099 ¡ Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2025-­‑2034 ¡ Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2041-­‑2050 ¡ ¡ Projected ¡ ¡change ¡in ¡rainfall ¡(%) ¡for ¡2090-­‑2099 ¡

HADCM3 ¡ ECHAM5 ¡

Projected ¡change ¡in ¡annual ¡mean ¡temperature ¡relaKve ¡to ¡1970 ¡to ¡1999 ¡ ¡

Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2025-­‑2034 ¡ Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2041-­‑2050 ¡ ¡ Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2090-­‑2099 ¡ Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2025-­‑2034 ¡ Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2090-­‑2099 ¡ Projected ¡ ¡1.5 ¡m ¡temperature ¡change ¡(⁰C) ¡for ¡2041-­‑2050 ¡ ¡

HADCM3 ¡ ECHAM5 ¡

MOSES1 ¡vs ¡MOSES2.2 ¡(PRECIS) ¡

• MOSES2.2 ¡generally ¡warmer ¡compare ¡to ¡MOSES1. ¡Hence ¡reducing ¡the ¡

magnitude ¡of ¡the ¡cold ¡biases ¡over ¡most ¡part ¡of ¡Malaysia. ¡ ¡ ¡

• Impact ¡of ¡different ¡land ¡surface ¡scheme ¡to ¡precipita8on ¡simula8on ¡is ¡less ¡
• clear. ¡

Seasons ¡ Peninsular Malaysia ¡ East Malaysia ¡

MOSES1 ¡ MOSES2.2 ¡ MOSES1 ¡ MOSES2.2 ¡

DJF ¡ 1.52 ¡ 1.14 ¡ 1.77 ¡ 1.40 ¡ MAM ¡ 1.56 ¡ 1.19 ¡ 1.82 ¡ 1.42 ¡ JJA ¡ 1.48 ¡ 1.14 ¡ 1.77 ¡ 1.35 ¡ SON ¡ 1.43 ¡ 1.13 ¡ 1.84 ¡ 1.44 ¡

Table: ¡Spa8al ¡mean ¡absolute ¡error ¡(MAE) ¡ (unit: ¡°C) ¡of ¡seasonal ¡mean ¡temperature ¡ averaged ¡over ¡both ¡Peninsular ¡and ¡East ¡ Malaysia ¡

APHRODITE_MYS ¡(OBS) ¡ MOSES1 ¡Biases ¡ ¡ MOSES2.2 ¡Biases ¡ ¡

Bias ¡correc8on ¡of ¡the ¡RCM ¡output ¡

• Algorithm: ¡quan8le ¡mapping. ¡
• Considerable ¡space ¡/ ¡seasonal ¡varia8on ¡of ¡he ¡skills. ¡ ¡
• Not ¡all ¡biases ¡are ¡sta8onary ¡(careful). ¡ ¡

APHRODITE_MYS ¡ PRECIS ¡(Raw) ¡ PRECIS ¡ (Bias ¡Corrected) ¡

Seasons ¡ Peninsular Malaysia ¡ East Malaysia ¡

Before Correction ¡ After Correction ¡ Before Correction ¡ After Correction ¡

Dec-Jan-Feb ¡ 2.14 ¡ 1.04 (51%) ¡ 3.37 ¡ 2.21 (34%) ¡ Mar-Apr-May ¡ 3.29 ¡ 0.69 (79%) ¡ 3.86 ¡ 0.85 (77%) ¡ Jun-Jul-Aug ¡ 3.07 ¡ 0.63 (79%) ¡ 3.05 ¡ 0.93 (69%) ¡ Sep-Oct-Nov ¡ 4.03 ¡ 1.04 (74%) ¡ 3.01 ¡ 1.14 (62%) ¡

Table: ¡The ¡spa8al ¡MAE ¡(1986-­‑1999) ¡for ¡the ¡seasonal ¡ mean ¡of ¡daily ¡rainfall ¡(unit: ¡mm/day) ¡with ¡reference ¡to ¡ the ¡values ¡calculated ¡from ¡the ¡0.05°×0.05° ¡version ¡of ¡the ¡ APHRODITE_MYS ¡before ¡and ¡amer ¡the ¡applica8on ¡of ¡the ¡ developed ¡bias ¡correc8on ¡algorithm ¡

Dec-­‑Jan-­‑Feb ¡ Mar-­‑Apr-­‑May ¡ Jun-­‑Jul-­‑Aug ¡ Sep-­‑Oct-­‑Nov ¡ 2011 ¡

• ­‑ ¡2040 ¡

2041 ¡

• ­‑ ¡2070 ¡

2071 ¡

• ­‑ ¡2100 ¡

Projected ¡changes ¡of ¡seasonal ¡90th ¡ ¡percen8le ¡of ¡daily ¡precipita8on ¡ ¡ (SRES ¡A1B ¡HadCM3/PRECIS) ¡

Dec-­‑Jan-­‑Feb ¡ Mar-­‑Apr-­‑May ¡ Jun-­‑Jul-­‑Aug ¡ Sep-­‑Oct-­‑Nov ¡ 2011 ¡

• ­‑ ¡2040 ¡

2041 ¡

• ­‑ ¡2070 ¡

2071 ¡

• ­‑ ¡2100 ¡

Projected ¡changes ¡of ¡seasonal ¡daily ¡precipita8on ¡intensity ¡ (SDI) ¡ (SRES ¡A1B ¡HadCM3/PRECIS) ¡ ¡

Projected ¡ changes ¡ of ¡ mean ¡ temperature ¡ with ¡ respect ¡ to ¡ the ¡ baseline ¡period ¡of ¡1970-­‑2000 ¡(SRES ¡A1B ¡HadCM3/PRECIS) ¡ ¡

Using ¡bias ¡correc8on ¡method ¡directly ¡from ¡the ¡GCMs ¡output ¡(RCP8.5) ¡

Used ¡CMIP5 ¡GCMs ¡ ¡ IPSL ¡ CanESM ¡ MPI ¡ CSIRO-­‑MK3 ¡ NorESM ¡ MIROC5 ¡

Projected ¡changes ¡of ¡FREQ, ¡INTEN, ¡Q90 ¡(RCP8.5) ¡

FREQ ¡ INTEN ¡ Q90 ¡

Used ¡CMIP5 ¡GCMs ¡ ¡ IPSL ¡ CanESM ¡ MPI ¡ CSIRO-­‑MK3 ¡ NorESM ¡ MIROC5 ¡

Summary ¡

• The ¡presenta8on ¡provides ¡snapshots ¡of ¡the ¡kind ¡of ¡

climate ¡downscaling ¡ac8vi8es ¡we ¡had ¡in ¡Malaysia ¡ based ¡on ¡PRECIS ¡

• PRECIS ¡simulates ¡temperature ¡and ¡precipita8on ¡over ¡

Malaysia ¡with ¡biases ¡

• The ¡error ¡in ¡the ¡data ¡may ¡also ¡contribute ¡to ¡the ¡biases ¡

in ¡PRECIS ¡out ¡put ¡

• We ¡demonstrated ¡bias ¡correc8on ¡may ¡be ¡needed ¡and ¡

may ¡be ¡working ¡if ¡the ¡error ¡is ¡systema8c ¡ ¡

• [We ¡have ¡done ¡some ¡work ¡on ¡GCMs ¡evalua8on. ¡We ¡

hope ¡to ¡show ¡2-­‑3 ¡slides ¡of ¡this ¡work ¡may ¡be ¡ tomorrow]. ¡