2万年来东亚气候环境变化的区域气候模拟研究
摘要
中全新世(6kaB.P.)和末次盛冰期(LGM,21kaB.P.)是近2万年来与现代有着巨大反差的气候时期.利用包含较详细陆面过程的区域气候模式,通过分别加入现代植被和根据花粉化石资料转化的东亚地区古植被,模拟了6kaB.P.及21ka B.P.的东亚季风气候和环境,并研究了植被变化对东亚气候的影响.由区域气候模拟得到的较高分辨率的气候演变图象表明:6ka B.P.太阳辐射季节循环增大,高纬积雪、海冰减少,极地海洋升温,导致冬季大陆冷高压减弱,使中国冬季温度降低幅度大大减小;模拟中加入恢复的古植被造成地表反照率减小,使得冬季进一步升温,这不但突破了众多PMIP模拟的东亚6ka B.P.冬季降温的局限,而且使模拟温度变化的季节特征与古地质资料更为吻合.中全新世东亚大陆全年升温导致东亚夏季风强盛、冬季风减弱;降水及有效降水增加,降水带向西、向北扩张.而末次盛冰期东亚大陆全年降温是导致东亚冬季风强盛、夏季风萎缩的重要原因.LGM在东亚大部分地区的降水比现代减少,但青藏高原及中亚地区的降水及有效降水均有所增加.LGM青藏高原的积雪也有所增加,有利于高原地区的冰川、冻土发育,使得该时期的多年冻土区可向南扩展到30°N以南.与PMIP模拟相比,由于模式分辨率的提高,本工作模拟出了降水、温度等的区域性变化特征以及更为精细的空间分布.在模拟中加入恢复的古植被会放大由外强迫造成的气候影响,对于模拟的温度、降水变化、地表热平衡量的变化、积雪及其它气候参量的变化都有进一步的强化作用,使模拟结果与有关地质资料更为接近. 通过对这几个时期中国东、西部水文循环系统中的水汽输送、降水、蒸散及径流等水文过程变化的特点与规律的分析表明:青藏高原LGM呈现出冷湿的气候状况,而6ka BP却表现为暖湿;高原地区在LGM维持湿润状态主要得益于其南边界水汽输入的增加,而中全新世该地区的水汽输入增加则主要来源于西边界.高原地区LGM径流的增加主要是由于地表蒸散的减少,而6ka BP径流的增加则主要得益于降水的增加.中国东部(包括华南)地区是中国最大的水汽输入区,该地区在LGM呈现出明显的干旱化趋势,降水和径流都比现代显著减少,与中国西部呈现出反位相的变化,这与该地区LGM夏季风减弱,由南边界输入的水汽减少有关,而中全新世该地区降水、地表径流的增加则与夏季风增强导致南边界水汽输入增加密切联系.2万年来华北地区的降水、径流呈持续减少的状态,这与该地区东亚季风强度变化及局地环流调整而造成其东边界的水汽输出持续增加有关.