全新世亞洲季風區(qū)與內(nèi)陸區(qū)濕度變化位相關(guān)系及其驅(qū)動機制.pdf

1、亞洲氣候在空間上存在顯著的差異，大致可以劃分為亞洲季風控制的濕潤區(qū)和西風環(huán)流影響的亞洲內(nèi)陸區(qū)(主要為干旱區(qū))。在時間演化上，這兩個區(qū)域的氣候變化也存在明顯的差異。在過去幾十年溫室氣體驅(qū)動的全球變暖背景下，亞洲夏季風強度持續(xù)減弱，尤其是在東亞夏季風控制的中國華北地區(qū)出現(xiàn)嚴重的干旱化，而在亞洲內(nèi)陸區(qū)卻出現(xiàn)由暖干向暖濕的轉(zhuǎn)型。亞洲季風區(qū)與內(nèi)陸區(qū)干濕變化的時空差異在過去千年的百年時間尺度氣候變化中被進一步證實。然而在全新世千年—軌道時間尺度上，

2、亞洲季風區(qū)和內(nèi)陸區(qū)濕度變化的位相關(guān)系卻充滿爭議。亞洲內(nèi)陸區(qū)大范圍湖泊記錄的集成分析顯示它們具有錯位相的變化關(guān)系，而亞洲內(nèi)陸核心區(qū)湖泊記錄的集成分析顯示它們具有反位相的變化關(guān)系，亞洲內(nèi)陸核心區(qū)的石筍氧同位素記錄卻顯示它們具有同位相的變化關(guān)系。近千年以來尤其是最近百年的氣候變化除受控于地球氣候系統(tǒng)自然規(guī)律外，還受到人類活動的嚴重干擾，更遠的古氣候變化信息(如全新世以來的氣候變化)是研究氣候變化自然過程的基礎，是評估人類活動對氣候變化影響程度

3、的重要前提，并進一步為預測未來氣候變化提供依據(jù)。鑒于此，本文利用氣候模式對全新世以來氣候的模擬及其與代用記錄的對比，探討全新世亞洲季風區(qū)與內(nèi)陸區(qū)干濕變化的位相關(guān)系及其物理機制。全新世以來，不同代用記錄顯示印度夏季風強度呈現(xiàn)一致的減弱趨勢，響應持續(xù)減少的夏季太陽輻射。東亞夏季風強度的變化在不同代用記錄間存在一些差異，石筍氧同位素顯示東亞夏季風自早全新世以來持續(xù)減弱，而湖泊和黃土等代用記錄卻顯示早全新世東亞夏季風強度弱于中全新世。但總體來說

4、，東亞夏季風強度受控于夏季太陽輻射的變化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)和季風區(qū)的范圍并非固定的，在早全新世，亞洲夏季風非常強，赤道輻合帶位置明顯偏北，亞洲季風區(qū)的范圍也明顯擴大，而亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)的范圍則相應地縮小。隨著亞洲夏季風的逐漸減弱，亞洲季風區(qū)的范圍也逐漸縮小，而亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)的范圍則逐漸擴大。而目前的一些研究依據(jù)現(xiàn)代季風邊界線劃分亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)和季風區(qū)的范圍，一些在早、中全新世受東亞夏季風影響

5、的代用記錄被劃分到亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)中，使得集成的亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)的干濕演化歷史受到東亞夏季風信號的干擾，表現(xiàn)為亞洲內(nèi)陸西風控制區(qū)在中全新世最濕潤，與東亞夏季風演化歷史非常一致。⑵亞洲內(nèi)陸區(qū)(科桑洞)石筍氧同位素的指示意義與季風區(qū)具有明顯的差異?，F(xiàn)代觀測記錄顯示亞洲內(nèi)陸區(qū)(科桑洞附近的烏魯木齊氣象站)降水δ18O在降水較多的夏季明顯偏重，這與季風區(qū)的降水δ18O完全相反。進一步分析顯示科桑洞(烏魯木齊氣象站)強降水的水汽主要來源于較近

6、的印度洋沿著青藏高原東部和河西走廊輸送，并在輸送過程中混入δ18O值非常偏重的局地蒸發(fā)水汽，降水δ18O值偏重，而弱降水的水汽主要來自北大西洋通過西風環(huán)流輸送，同時混入δ18O值較偏輕的局地蒸發(fā)水汽，降水δ18O值偏輕，這與季風區(qū)中“雨量效應”影響的降水δ18O值變化(降水δ18O值與降水量顯著的負相關(guān)關(guān)系)完全相反。因此，科桑洞石筍δ18O自早全新世以來由偏輕逐漸變?yōu)槠乇硎緛喼迌?nèi)陸區(qū)由干旱逐漸變?yōu)闈駶?，與亞洲夏季風降水變化完全相反而

7、非一致。⑶模擬結(jié)果顯示亞洲內(nèi)陸區(qū)冬、夏季降水在全新世逐漸增加，這與以上分析的代用記錄完全一致。亞洲內(nèi)陸區(qū)和季風區(qū)濕度變化呈現(xiàn)完全相反的變化趨勢。⑷亞洲內(nèi)陸區(qū)夏季降水與 circumglobal teleconnection(CGT)型遙相關(guān)密切相關(guān)。CGT型遙相關(guān)主要由印度夏季風激發(fā)，當印度夏季風較弱時，CGT型遙相關(guān)處于負位相，青藏高原東北部的西南風減弱，青藏高原東部的印度季風水汽較易被引導到亞洲內(nèi)陸區(qū)并形成強降水，反之則相反。CGT

8、型遙相關(guān)與亞洲夏季風降水也有顯著的正相關(guān)關(guān)系。全新世以來，CGT型遙相關(guān)逐漸由正位相向負位相轉(zhuǎn)換，使得亞洲內(nèi)陸區(qū)降水逐漸增加而季風區(qū)降水逐漸減少。因此，CGT型遙相關(guān)很可能是亞洲內(nèi)陸區(qū)和季風區(qū)濕度變化反位相關(guān)系而石筍δ18O值變化同位相關(guān)系的重要原因。CGT型遙相關(guān)主要受夏季太陽輻射、印度夏季風、印—太暖池海溫和北大西洋海溫的影響，從而可以將亞洲季風區(qū)和內(nèi)陸區(qū)的氣候變化與全球氣候變化相聯(lián)系。⑸冬季降水對全新世亞洲內(nèi)陸區(qū)的干濕變化有很重要

9、的貢獻，它主要受西風強度、上游(北大西洋、地中海、里海和黑海)水汽含量和東亞冬季風強度的影響。西風強度則與中高緯溫度梯度密切相關(guān)，從而受到中緯度太陽輻射梯度的控制；上游水汽含量與氣溫影響的蒸發(fā)強度密切相關(guān)，從而受到中緯度太陽輻射的控制；東亞冬季風與海陸熱力差異密切相關(guān)，從而也受中緯度太陽輻射的控制。全新世以來，中緯度太陽輻射及其梯度均呈現(xiàn)增加的趨勢，導致亞洲內(nèi)陸區(qū)冬季降水逐漸增加。因此，軌道參數(shù)變化引起的太陽輻射季節(jié)分配差異也是亞洲內(nèi)陸