青藏高原区域抬升对轨道尺度亚洲季风调制效应的模拟研究

本研究利用大气环流模式,基于青藏高原及周边区域的8个地形抬升情景,并考虑地球轨道参数(强弱岁差和高低地轴倾角)组合,开展了24组敏感性数值试验,集中研究了地形抬升对轨道尺度欧亚内陆干旱和季风降水的调制作用。结果分析表明,整体而言,青藏高原区域地形的阶段性逐步抬升调制的欧亚大陆降水对岁差和地轴倾角的响应具有类似的分布特征,但响应强度略有差异。此外,不同地形抬升情景下,降水对轨道强迫的响应呈现出区域差异。其中,亚洲内陆干旱区是区域地形调制轨道强迫作用的高敏感区域,尤其伊朗高原抬升有效强化了轨道导致的降水增加信号;青藏高原中部、东部和北部的抬升则通过引导季风环流向北辐合加强,增强了岁差和地轴倾角引起的北东亚季风降水幅度;伊朗高原抬升有效地加强了中国黄土高原降水对地轴倾角的响应。这些试验结果揭示青藏高原是东亚夏季季风的轨道尺度变率的潜在影响因子,这可为地质记录揭示的季风在轨道时间尺度上变率强化现象提供机制上的解释。

青藏高原隆升与亚洲内陆干旱化的海气耦合模式模拟研究

本文利用全球海气耦合模式，设计并进行了7组高原不同隆升情景的数值试验，集中研究了青藏高原隆升在欧亚内陆干旱演化中的作用。在无高原试验中，亚洲副热带干旱区为东西对称的纬向型分布；随着高原高度的增加，一方面有助于东亚季风降水的向北扩展，另一方面导致欧亚大陆西风强度显著减弱，使得亚洲副热带气候纬向不对称性增加，同时欧亚中纬度干旱面积增加。其原因是，高原隆升导致近地层气温下降，进而大气含水量减小；同时，地形的阻挡效应导致纬向和经向的环流减弱，这两个因素综合导致内陆地区水汽输送的减弱是中亚干旱区范围增加的主要动力学机制。与以往大气模式试验一致，海气耦合试验支持了高原隆升是亚洲内陆水汽输送和降水减少，以及内陆干旱化加剧的重要原因的科学认识。

全球山脉隆升影响副热带干旱气候的模拟

现代全球山脉主要形成于新生代,对全球气候格局起重要作用.本文利用全球海气耦合模式CESM,设计并开展了3组不同地形隆升情景的数值试验,集中研究了全球地形对干旱的影响.在全球无地形试验中,各大陆副热带干旱区总体呈现东西对称的纬向型带状分布.随着全球地形隆升,一方面,亚洲东南部和中部、北美东南部和南美中部由干旱区变为湿润区,而欧亚内陆、东非沿岸则由湿润区退化为干旱区;青藏高原隆升的作用主要局限在欧亚大陆和非洲东部有限区域.另一方面,欧亚和非洲地形的存在缓解了北非西部沿岸及其北部的干旱化,但在一定程度上加剧了北非中部、北美西部和南美西部的干旱环境;而青藏高原隆升加剧了其西部包括中东、北非大部和东非的干旱化.干燥度指数分析表明,地形隆升主要通过改变降水影响干旱,潜在蒸散发的作用其次,二者对干燥度指数的贡献在空间分布格局上定性一致,但定量上有所差别.潜在蒸散发的影响因子中,地形隆升主要通过改变相对湿度和近地面气温影响干燥度,近地面风速的作用其次.上述模拟结果在一定程度上与地质时期重建证据和以往大气模式结果定性一致,表明其科学合理性及其古气候意义,从而有助于加深理解全球地形的气候效应.