过去千年中国东部气温变化的数值模拟研究

已有工作对中国过去千年气候做了大量研究,然而对其成因分析尚比较欠缺.本文采用中等复杂程度的UVic地球系统气候模式模拟了气候强迫因子(太阳辐射、火山灰、太阳轨道、陆表植被变化、温室气体和人为排放的硫酸盐气溶胶)对中国东部地区过去千年气候变化的贡献.结果表明,考虑所有气候强迫因子的数值试验可以较好地再现北半球和中国东部地区中世纪暖期、小冰期和20世纪暖期这三个特征时期,与重建的气温在百年尺度上也具有较好的一致性.模拟结果很好地反映了中国东部气温异常在中世纪暖期和20世纪上半叶比全球气温异常偏高,以及小冰期气温异常比全球偏低的事实.根据中国东部气温的冷暖程度和气候强迫因子的相对贡献大小,将过去千年中国东部地区气温分为8个阶段:中世纪暖期3个、小冰期4个和20世纪暖期1个,并揭示了气候强迫因子对这些子阶段维持及其转换的贡献.结果表明,中国东部地区中世纪暖期的主要贡献来自于太阳辐射,火山灰次之;小冰期各个子阶段的转换过程中,主要取决于温室气体、火山灰和太阳辐射的相对贡献大小.温室气体和火山灰的贡献在小冰期的最后两个阶段中分别为最主要的贡献因子.本文发现了不同自然气候强迫因子之间和不同人为气候强迫因子之间的非线性响应,太阳轨道变化和火山灰气溶胶强迫的非线性响应与温室气体和陆表植被(或者硫酸盐气溶胶)强迫的非线性响应对中国东部地区20世纪末的增温贡献都达到了约0.2℃,而自然气候强迫因子和人为气候强迫因子之间不存在明显的非线性响应.自然气候强迫因子之间和人为气候强迫因子之间的非线性响应对中国东部地区20世纪变暖大约分别贡献了0.09和0.18℃,二者之和约占中国东部地区20世纪末增暖的一半,其余的增温来自于气候强迫因子本身的贡献(即线性响应).