1845 / 2019-08-29 22:15:03

晚上新世全球陆地季风的模拟研究：以皮亚琴察暖期（~3.0–3.3Ma）为例

1、第四纪地质与全球变化 > 专题4：多时空尺度古气候模拟

晚上新世皮亚琴察暖期（~3.0–3.3Ma）是距今最近的一个地质暖期，该时期海陆分布与现代相似，全球平均温度比工业革命前期高1.9~3.6°C，相较于现代，大气CO2浓度与当前相当（~350–450ppmv），植被带向极地方向移动，两极冰盖退缩，海平面升高（高22 ± 10米）。对该地质暖期季风气候的研究，有助于我们认识暖期情景下季风变化及其动力学机制，为人们应对未来气候变暖提供参考。同时，该地质暖期季风气候通过影响碳循环过程而对气候系统产生反馈，如，有假说认为上新世强盛的亚洲季风通过影响陆地碳循环过程而导致全球CO2浓度降低，促进北半球持续性大冰盖的发育。
以往对该时期季风的研究工作主要侧重于古气候重建研究，对这一时期季风的模拟研究也主要集中于东亚季风区或北非季风区，从全球季风系统的视角对该时期全球陆地季风古气候模拟研究尚不多见；且重建数据在空间上分布有限，且其对大尺度季风变化的指示意义尚待检验。
这里我们使用上新世模式比较计划第一阶段（PlioMIP1）的多模式数据，聚焦于晚上新世暖期，采用数值模拟分析和古气候重建相结合的手段，对全球陆地季风进行研究。相对于工业革命时期，晚上新世暖期全球陆地季风区向极地方向扩张，范围扩大7.3%，季风降水增加5.8%，季风降水平均强度变化不大。增加的陆地季风区降水主要来自于非洲北部、亚洲和澳大利亚北部等季风区。动力学分析表明，对流层中高层经向热力梯度减少导致水汽向内陆输送增加；并且垂直水汽辐合和蒸发增加，这些均利于陆地季风区降水的增加。模式与重建证据对比表明，二者显示的季风降水变化在北非、亚洲、澳大利亚北部、中美洲以及南美东部较为一致。模拟结果支持重建证据所揭示的强盛的晚上新世亚洲季风（亚洲陆地季风降水量增加14.0%，季风降水强度增加3.1%），对上新世强盛的亚洲季风有助于大气CO2浓度降低和北半球持续性大冰盖出现的假说给予一定程度的支持。若该假说成立，则该假说的季风区域可考虑从亚洲区域扩展至全球陆地季风区。