末次冰期冰盛期和中全新世中國地區(qū)氣候變化的數(shù)值研究.pdf

1、從地球氣候系統(tǒng)長期演變的歷史看，20世紀出現(xiàn)的全球變暖現(xiàn)象在過去地球環(huán)境變遷的過程中曾出現(xiàn)過。大量的地質(zhì)研究揭示了過去幾萬年和數(shù)千年來氣候變化的事實，它們表明在沒有人類活動干預(yù)下氣候系統(tǒng)經(jīng)歷過巨大的自然變化。這一事實的科學(xué)意義就是預(yù)測未來氣候變化有了可以檢驗的參照系，并且為探索氣候變化的機制和規(guī)律提供了事實和參考依據(jù)。 古氣候數(shù)值模擬研究是古氣候研究的主要方法之一，用于古氣候模擬研究的模式從早期的單一的大氣環(huán)流模式，到今天大氣一

2、海洋一生物圈耦合模式；從平衡態(tài)模擬研究到今天模擬千年以上的瞬變變化。目前，末次冰期冰盛期(LGM)和全新世時期古氣候研究關(guān)注的一些研究熱點問題包括：1、在冰期和間冰期中都發(fā)生過百年和千年尺度的氣候變化，這些變化的機制是什么?2、在冰期氣候中，沙塵的輸送和凍土的變化以及它們對氣候的影響如何?3、在全球古氣候和古環(huán)境變化的背景下，區(qū)域氣候是如何響應(yīng)的?低分辨率的全球模式結(jié)果如何與古環(huán)境資料比較?特別是降水。 本文主要針對上述的第3個

3、熱點問題，利用全球氣候模式CCM3嵌套區(qū)域模式MM5的方法，比較全面系統(tǒng)和深入地研究了末次冰期冰盛期和中全新世時期中國地區(qū)氣候變化的機理。本文得到了一些主要結(jié)果如下： 如何評估模式模擬的降水與古環(huán)境代用資料是一個難題。目前，一種評估GCM模式局地和區(qū)域降水的方法是統(tǒng)計降尺度方法(statisticaldownscaling)。但這種方法存在局限性，因為統(tǒng)計模式是根據(jù)現(xiàn)代氣候用線性方法來建立大尺度過程與局地變化之間的聯(lián)系，沒有考慮

4、物理和動力過程之間的聯(lián)系。當(dāng)氣候背景發(fā)生變化時，這種聯(lián)系或相關(guān)可能也會發(fā)生變化。另一種方法就是全球氣候模式嵌套區(qū)域模式的方法，這個方法的優(yōu)點是它根據(jù)物理和動力過程的規(guī)律進行研究。本文利用該方法研究末次冰期冰盛期和中全新世時期中國地區(qū)的氣候變化。我們采用的全球和區(qū)域模式都比此前研究所用的模式有許多改進。本文的模式結(jié)果比此前全球氣候模式和利用該方法的模擬工作有改進，特別是，模擬的降水變化與地質(zhì)記錄符合的較好(全球模式模擬的降水變化與地質(zhì)記錄

5、存在較大差異)。這進一步表明：這種嵌套的方法可以用于區(qū)域古氣候的模擬和區(qū)域氣候響應(yīng)研究，是一種很好的方法。本文比較全面系統(tǒng)和深入地研究了末次冰期冰盛期和中全新世時期影響中國地區(qū)氣候變化各因子的作用，研究的影響因子有：地球軌道、CO：濃度、植被、東亞海一陸分布和大尺度環(huán)流背景場的變化。此前的一些有關(guān)末次冰期冰盛期和中全新世時期中國地區(qū)氣候變化的研究主要針對各自關(guān)心的影響因子進行研究，如：植被變化等，不夠全面和系統(tǒng)。 在LGM時，北

6、美大陸和北歐地區(qū)的冰流吸納了大量的海水，這造成全球海平面降低，海陸分布發(fā)生了顯著的變化。本文首次研究了LGM時東亞地區(qū)海一陸分布變化對區(qū)域氣候的影響。結(jié)果表明：東亞地區(qū)海陸分布的變化造成這一地區(qū)在冬季減溫，而在夏季增溫。同時，該變化對中國東部近海地區(qū)的溫度和降水產(chǎn)生明顯的影響，尤其是對降水的影響。它使得中國東部地區(qū)降水減少，由此造成的降水減少占LGM時降水減少的25％-50％。海陸分布的變化對內(nèi)陸和中國西部地區(qū)影響很小。 本文首

7、次提出夏季風(fēng)增強并不一定降水增加，降水增加發(fā)生在季風(fēng)增強而產(chǎn)生水汽輻合增加的地區(qū)。一般認為中全新世時期我國夏季風(fēng)增強，而夏季風(fēng)增強會使得降水增加。但是，一些研究發(fā)現(xiàn)這個時期一些地區(qū)降水減少，因此提出中全新世時東亞季風(fēng)出現(xiàn)衰退。本文認為中全新世時期我國夏季風(fēng)增強，但一些夏季風(fēng)增強的地區(qū)，降水可以出現(xiàn)減少。 本文利用衛(wèi)星資料與模式模擬的現(xiàn)代中國地區(qū)的云量進行了比較，結(jié)果表明模式可以較好地再現(xiàn)現(xiàn)代中國地區(qū)中云和高云分布和季節(jié)變化的主要