检索结果-内蒙古大学图书馆

第四纪研究 2025年第2期 375-394+363页

作者：季翔宇王跃魏思华丁奕凡党皓文郑伟鹏田军翦知湣同济大学海洋地质全国重点实验室中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟科学中心中国科学院大学地球与行星科学学院

随着上新世以来大气CO2浓度降低，全球平均温度变冷，水汽含量减少，可能导致气候系统内部反馈过程对不同轨道周期外部驱动的敏感性发生改变，即长期气候背景状态变化可能导致轨道尺度气候周期转型（比如中更新世前后从4万年周期主导转... 详细信息

随着上新世以来大气CO2浓度降低，全球平均温度变冷，水汽含量减少，可能导致气候系统内部反馈过程对不同轨道周期外部驱动的敏感性发生改变，即长期气候背景状态变化可能导致轨道尺度气候周期转型（比如中更新世前后从4万年周期主导转为10万年和2万年周期主导）。为了检验这个假设，本研究综合利用箱式海洋模型以及二维能量平衡大气模型，以3 Ma以来的轨道参数和大气CO2浓度为驱动，进行瞬变加速模拟，试图揭示外部驱动和内部反馈对热带太平洋表层海温长期趋势以及周期转型的相对贡献。结果表明：1)简单模式可以成功模拟出与重建记录相似的经/纬向温差协同演变关系，并合理再现冷舌区海温的构造演变趋势和轨道周期转型；2)不同CO2背景值条件下，水汽反馈对轨道辐射量的敏感性差别不大，但可以剧烈放大构造-轨道尺度CO2变化驱动的温度响应幅度，特别是在热带地区更为明显；3)冷气候背景下的冰反射率反馈强度远大于气候暖期，可导致冷舌区海温轨道尺度变幅显著增大；4)中更新世前后冷舌海温平均值降低的内部机制主要是水汽反馈，轨道尺度变幅增大的内部机制则是冰反射率反馈，而10万年和2万年周期的增强则需要大气CO2驱动与两个内部反馈的共同作用，CO2背景值降低可通过冰反射率反馈而增强岁差周期，偏心率周期则来自CO2本身的10万年周期以及水汽反馈放大作用。

关键词：赤道太平洋海温轨道周期转型气候内部反馈气候敏感性瞬变数值模拟

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亚洲季风对地球轨道驱动响应的数值试验研究

亚洲季风对地球轨道驱动响应的数值试验研究

引用

作者：陈广善中国科学院地球环境研究所

学位级别：博士

亚洲季风区是世界六大季风区中范围最大，季风特征最明显的地区。为了准确理解季风变化机制，增强对未来季风变化趋势的预测能力，世界范围内的科学家对亚洲季风的特征和不同时间尺度的变化进行了深刻的系统研究，并取得了丰硕的成果。... 详细信息

亚洲季风区是世界六大季风区中范围最大，季风特征最明显的地区。为了准确理解季风变化机制，增强对未来季风变化趋势的预测能力，世界范围内的科学家对亚洲季风的特征和不同时间尺度的变化进行了深刻的系统研究，并取得了丰硕的成果。然而目前对亚洲季风在轨道周期上与强迫之间相位关系的研究，古气候界存在着两种截然不同的观点。因此本论文主要分析了一个利用完全耦合模式已完成的覆盖过去28.4万年以来的瞬变态模拟试验(Transient Simulation)结果，以及本论文所完成的两个平衡态模拟试验(Snapshot Simu -lation)结果，探讨了亚洲季风对瞬变状态下地球轨道强迫的响应，为综合探讨亚洲季风的相位奠定基础。其次设计了一个简单能量平衡模式和一个角度日历计算程序以对瞬变模拟试验中的部分结果和现象进行验证、机制推测以及讨论口历效应对瞬变模拟结果的影响，为其它瞬变态模拟提供借鉴。\n 论文主要有以下几个方面的结论：\n 1.在岁差周期上南亚季风区、东亚南部和东亚北部季风区夏季降雨超前于岁差强迫，相位差分别为30°、10°和164°。对各子季风区夏季陆表温度和夏季降雨、北半球中低纬度夏季海表温度在岁差周期上的相位关系的分析表明：南亚夏季风和东业南部夏季风的强度是由各区陆表感热和源自邻近海域的潜热共同控制的；而东亚北部夏季降雨明显受到其它机制的控制，这一机制可能与Bonin高压的形成有关。\n 2.在斜率周期上南亚季风区和东亚南部季风区夏季降雨与斜率强迫同相位，随着斜率的增大南亚夏季降雨强度增强，而东亚北部夏季降雨与斜率强迫反相位，随着斜率的增大夏季降雨强度减弱；亚洲冬季风对轨道强迫在斜率周期上的响应较为简单，随着斜率的增大而增强。模拟结果分析表明在斜率周期上南亚夏季降雨与东亚北部夏季降雨存在的反相位关系可能与Bonin高压的形成机制有关。当斜率增大(减小)时，南亚季风区夏季降雨增加(减少)，同时Bonin高压增强(减弱)，进而有助于(不利于)西太平洋副高向大陆西突，从而使得东业北部季风区夏季降雨减少(增加)。这一机制也可用来解释该区夏季降雨在岁差周期上近反相位的原因。\n 3.本论文设计了一个简单板式能量平衡模式，并用该模式验证了地表温度在岁差周期上“响应超前于强迫”的现象。简单能量甲衡模拟结果表明瞬变模拟所得到“响应超前于强迫”是由陆地和海洋的热力惯性差异造成的。另外还利用该简单模式推测了在斜率周期上夏季地表温度相位图中波节线相对于夏季太阳辐射相位图中波节线北移的原因。模拟结果揭示出混合层深度的变化是造成这一现象的原因。当混合层深度较小时，夏季地表温度完全响应夏季太阳辐射的变化。随着混合层深度增加，夏季太阳辐射中季节强迫信号减弱；但是夏季太阳辐射中年均强迫信号并不随着混合深度的增加而变化，从而使得在混合层深度较大时地表温度对年均强迫信号的响应显示出来，在地表温度相位图上表现出波节线北移的现象。这种波节线向高纬度偏移现象，在冬季地表温度相位图上也是存在的。\n 4.设计了角度日历计算程序，在验证程序可行性后分别利用该程序和简单板式能量平衡模式讨论了在岁差周期上日历效应对太阳辐射和地表温度相位的影响。结果表明，该效应对太阳辐射强迫相位的影响随着纬度的升高而增大；对北半球中纬度夏季地表温度与太阳辐射强迫之间相位差的影响较小。该结果指示出在仅受轨道强迫驱动下日历效应对本论文中所研究结果影响较小，但是如果考虑来自高纬度的驱动因子时，日历效应不容忽略。

关键词：亚洲季风轨道强迫相位差瞬变数值模拟

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