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地球環境所揭示末次冰盛期沙塵輻射效應對東亞西風-夏季風環流的影響
2019-09-27| 編輯: | 【 】【打印】【關閉

  亞洲沙塵主要來源于中東、中亞以及東亞等地,是全球沙塵循環及氣候系統的重要組成成分。通過直接、間接等效應,沙塵氣溶膠能夠對全球與區域氣候產生影響。末次冰盛期(LGM)距今約2.1萬年,該時期北半球高緯度地區被永久冰蓋覆蓋,相較于現代,亞歐大陸整體溫度低約-5~-10℃,東亞夏季風強度也更弱。通過黃土與冰心記錄重建得知,LGM沙塵沉降通量約為現代的2~20倍。大氣中大量增加的沙塵使得LGM沙塵對大氣的直接輻射強迫顯著增強,但增強的沙塵輻射強迫對區域氣候系統(例如亞洲季風)的影響機制尚不清楚。 

  最近,中國科學院地球環境研究所石正國研究員及合作者基于氣候模型進行系列數值試驗評估LGM沙塵輻射強迫對東亞夏季風的影響。結果表明,LGM時期沙塵輻射效應可使東亞夏季風顯著減弱,沙塵對夏季風風速以及降雨所產生的影響可達冰期邊界強迫(大冰蓋、海平面、二氧化碳等)影響的約30-40%LGM時期,亞洲比現在干冷,高緯積雪南移,沙漠裸地也惡化擴張,在中亞北部和遠東出現了新的沙塵源區。新源區排放的大氣沙塵粒子通過其對長短波輻射的影響,對局地地表大氣產生制冷效應。溫度擾動被積雪反照率反饋放大,并與底層大氣環流相互作用,最終表現為中緯度底層西風出現類似波列的異常響應,在下游中國北方導致東亞夏季風減弱(1)。然而在現代由于不存在高緯源區并沒有對西風的擾動產生,對東亞夏季風影響也較為有限。該結果顯示,在冰期氣候變化中,亞洲沙塵的潛在作用不可忽視。 

  該研究成果近期在線發表于國際地學期刊《Geophysical Research Letters》上(Shi, Z., Xie, X., Ren, X., et al., 2019. Radiative effect of mineral dust on East Asian summer monsoon during the Last Glacial Maximum: role of snow-albedo feedback. Geophysical Research Letters, 46, https://doi.org/10.1029/2019GL084211) 

  論文鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GL084211 

 

  圖1:LGM時期沙塵輻射效應對東亞夏季風氣候的影響:(a)地表溫度(℃)(b)850hPa風場(m*s-1)(c)850hPa位勢高度(gpm)(d)500hPa垂直風速(Pa*s-1負值為上升運動)(e)降水率(mm*d-1) 


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