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全球半干旱地区冬季快速增温的观测研究

管晓丹  
【摘要】:本文从半干旱地区温度变化机制入手,分析了影响半干旱地区温度变化主要因素的几个方面。半干旱地区温度变化受到大气环流、海洋表面温度、陆气相互作用、冰雪反馈机制以及人类活动的影响,不同地理位置的半干旱地区温度变化影响机制也存在显著的差异。本论文研究工作主要以半干旱地区地表温度升高为研究重点,以造成地表温度升高的原因为研究对象,以不同要素对温度升高的贡献率为研究结合点,深入讨论和分析影响半干旱地区温度变化要素的影响机制和作用,主要结论包括以下几个方面: 1.分析近100多年来全球高空间分辨率的月降水和温度资料,发现全球变暖存在很大的区域性特征。干旱半干旱地区增温最为显著,增温强度随着区域降水增加而逐渐减少。表明受全球变暖影响温度增加最快的是降水稀少的干旱半干旱地区。全球不同干旱半干旱地区的增温贡献率也略有差异。其中,亚洲中高纬度半干旱地区增温对全球贡献是11.88%,北美中高纬度半干旱地区增温贡献率达7.04%,欧洲中高纬度半干旱区增温贡献率是6.09%。 2.发现半干旱区冷季显著增温的现象。北半球中高纬度半干旱地区在近109年的增温达1.25 K,高于北半球半干旱地区平均增温1.14 K和全球半干旱地区增温1.06 K。冷季增温和暖季增温存在着很大的差异,这种差异在亚欧大陆的半干旱地区表现明显,而北美大陆的半干旱地区没有出现类似的增温模式。表明北美、中亚和东亚干旱半干旱区显著增温的物理机制和主要、非主要因子影响温度变化存在一定的差异。全球的半干旱地区的气候变化既存在共同点,也存在很多的差异。这与大气环流、人类活动、植被变化等都有关系,区分不同地区的主要影响温度变化要素,对我们研究气候变化动力学机制有很大的帮助。 3.利用Noah-MP陆面模式研究了不同地表覆盖数据对温度变化的影响。特别是不同地区植被变化与温度的正负反馈关系。利用MODIS植被类型数据和模式默认原始平均态全球植被类型相比,植被类型改变对温度变化产生一定影响。以MODIS植被类型数据为模式的原始植被类型更能促进半干旱地区温度增加,而在干旱地区则表现出相反的结果。 4.为了进一步研究半干旱区冬季显著增温机制,利用Noah-MP陆面模式模拟积雪对地面温度的影响。雪的反馈机制研究在近年来得到很大的发展,由于其受到气溶胶的影响后,导致融化加快,地表在冷季的反照率减小,吸收的短波辐射增多,进而导致一系列的气候效应和物理反应。根据模式的特点,我们设计了7组敏感性实验,实验结果表明干旱地区和半干旱地区温度变化趋势对不同的融化系数、地表粗糙度等影响因子反应明显,并且在半干旱地区雪融化加快后导致温度增加上升速率高于干早区。


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