全球变暖背景下地球表面温度和气候带变化的检测、归因与预测

发布时间：2020-05-13 05:05

【摘要】：利用多套观测资料和CMIP5多模式输出结果,本文在全球变暖背景下对1979-2005年次大陆区域和海盆尺度上的温度进行了归因；同时检测并归因了与增暖同期的1950年后全球气候带的显著性变化,并预测了其在21世纪全球气候带的变化趋势；最后考察了21世纪中国地区气候带变化的时空特征。结果表明：1)1979-2005年观测海温与区域尺度陆地增暖归因观测中全球有超过1/3的海陆格点、15个次大陆区域(总共21个)以及6个海盆(总共10个)在95%的置信度上表现出显著异常于自然变率的增暖趋势。包含了全辐射以及仅包含温室气体辐射强迫的实验都再现了观测中地表温度和海温增暖的空间型。使用观测海温和海冰强迫大气模式的AMIP实验也再现了观测中陆地增暖的空间型。这些实验都具有一致的净向下长波辐射长期趋势的空间分布。而仅包含了自然辐射强迫的实验模拟出的增温趋势较弱。人类活动的信号在全球、半球、热带、9个海盆和15个陆地次大陆区域都能被清晰的检测到。归因的结果也表明,CMIP5历史实验的多模式集合数据能较好的在全球以及各个海盆再现1979-2005年的海洋增暖。最后,尽管陆地增暖可能是对海洋增暖的间接响应,但温室气体浓度的增加很有可能是1979-2005年间很多陆地子区域增暖的最终原因。2)1950年来全球气候带显著变化的检测、归因与预测本文定义了陆地变化面积百分比以及三个柯本气候指数(面积、绝对纬度和海拔高度)来描述柯本气候类型的变化,并结合由控制实验估计的气候系统内部变率,对1950-2010年主要柯本气候分类的变化进行了检测与归因。在观测中(Delaware大学资料),1950-2010年间,全球有约5.7%的陆地面积发生了主要气候类型的转变,并伴随着显著的柯本指数的变化,包括：干旱气候类型以及高纬度大陆气候类型的扩张、极地和中纬度大陆性气候类型的缩减、温带、大陆性以及极地气候的显著向极移动、热带和极地气候的海拔增长。以上所有变化在95%的置信度上是不能由气候系统内部的自然变率所解释的。除了B(干旱)类型面积的扩张,其余的柯本指数的变化基本完全是由温度的增加导致的。观测检测的结果在多套资料中高度统一(哈德来中心温度资料以及GISS地表温度资料),证明了结果的可靠性。进一步的使用CMIP5多模式平均历史实验的归因分析显示,以上显著的1950年来柯本气候类型的变化是由人类活动(例如温室气体的排放)而不是自然外部强迫所导致的。未来,A(热带)类型面积的增加、A类型纬度的增加、C(温带)类型面积的增加以及C类型海拔的上升将在2020年首次表现出显著性。柯本气候分类表征了气候带以及其中潜在的植被与生态群落的分布,这里的结果暗示着人类活动的影响可能已经对全球许多地方的生态系统产生了重要的影响。3)21世纪中国地区柯本气候分类时空演变的预测在1°×1o的空间分辨率上计算了中国地区21世纪气候带首次出现人类活动导致的显著变化的时间点并考察了CMIP5多模式集合的柯本气候分类随时间的演变。 到2010年,已经能在气候带交界地区(约全国7.5%的陆地面积)诊断到气候带的变化,包括：东北地区温寒混交林气候(Dwb)向温带落叶林气候(Dwa)的转变；青藏高原苔原气候(ET)的消失；中国西南地区温带冬早气候(Cwa)的西进北抬。在所有的RCP排放情景中,东北地区和青藏高原上的气候类型都将在2010-2030年间发生重大转变。从1990-2040年,青藏高原上有超过一半的ET气候类型会发生改变。在RCP8.5'情景中,中国东北部的大陆性冬旱气候(Dwc)将会在2040-2050年间消失,青藏高原上的ET气候也将在2070年前后消失。到21世纪末,在RCP8.5背景下,全国将有超过52.6%的面积发生气候类型的转变。这里的结果强调了人类活动在未来几十年中对中国地区生态系统的影响。
【图文】：

图１．１：全球气候系统中多个变量随时间的演变或长期趋势

图２．１：邋（ａ）：Ｌ９；７９－２００５年ＨａｄＣＲＵＴ４；邋（ｂ）ＣＭＩ巧控制实验多模式平均的年巧Ｔａｓ和ＳＳＴ标逡逑准差（单位：
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P467

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本文编号：2661438