东亚季风对全球变暖的响应机制:青藏高原的关键作用
编号:2498
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更新:2023-04-11 20:28:24 浏览:540次
特邀报告
摘要
以低层南风为主要特征的东亚夏季风环流是东亚季风区水资源的主要来源。现代气候资料和古气候证据均显示,东亚夏季风环流偏强会导致东亚雨带偏北和北方降水偏多;反之亦然。气候模式在温室气体浓度升高情景下的预估结果一致地显示,全球变暖会导致东亚夏季风环流增强。过去一直认为夏季海陆热力差异加大造成了东亚夏季风随着全球变暖而增强。然而,温室气体强迫下全球所有陆地的升温幅度均大于海洋,但全球季风环流的强度总体减弱并且存在很大的区域不一致性,并非海陆热力差异能够解释。我们的研究结果显示,由于大气水汽含量增多以及青藏高原水汽内循环随着全球变暖而大幅度增强,造成夏季高原对大气的热力强迫增强,进而诱导出一个围绕高原的异常气旋环流,使得高原东侧的东亚夏季风环流增强。青藏高原热力强迫的关键作用不仅解释了东亚夏季风对全球变暖的响应具有明显的独特性,也能够解释为什么大气白垩纪CO2浓度的升高反而导致了东亚夏季风减弱和东亚地区的干旱化——因为白垩纪尚无青藏高原。
东亚冬季气候呈现出中纬极端干燥而副热带相对多雨的特征。气候模式预估的未来东亚冬季降水的变化则呈现出中纬降水增多、副热带降水减少或不变的空间格局。冬季东亚中纬地区降水的增多大体符合Clausius-Clapeyron关系的约束,但副热带地区降水不增加的原因尚不明确。基于观测资料和气候模式的分析一致表明,高原机械强迫和南支西风发挥着关键作用。在高原的机械阻挡作用下,对流层中低层的南支西风在高原东南侧偏转成西南风,南风分量沿着等熵面倾斜地向上滑动,为东亚副热带地区带来更多的冬季降水;南支西风越强,则其下游的东亚副热带地区的抬升和降水也越强,反之亦然。由于全球变暖导致行星尺度的副热带西风急流整体向极地和向上移动,高原南侧对流层中低层的南支西风明显减弱,造成下游东亚副热带地区的抬升运动减弱,抑制降水。气候模式系统性地低估了东亚副热带冬季降水对南支西风的敏感程度,因此低估了未来该地区的降水减少幅度。进行观测约束后,东亚副热带地区冬季降水减少幅度平均为−3.3%/K,中国东南沿海可超过−6%/K,预示着未来东亚副热带地区冬季的干旱风险增大。
关键词
东亚季风,全球变暖,青藏高原,热力强迫,南支西风,等熵滑动
稿件作者
何超
暨南大学
王子谦
中山大学大气科学学院
周天军
中国科学院大气物理研究所
LiTim
University of Hawaii
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