多强迫因子对地表温度及高层大气长期趋势的影响评估

发布时间：2017-12-15 13:37

  本文关键词：多强迫因子对地表温度及高层大气长期趋势的影响评估

  更多相关文章： 气溶胶 太阳辐射 地表温度 高度场 温度场

【摘要】：目前研究中对于检测和归因地表温度长期趋势对外强迫的响应(例如温室气体)主要基于线性假设,即强迫之间的线性单独作用主导了各种外强迫的影响。然而在复杂的地气系统中,多种强迫之间可能会相互作用并产生重要的相互作用影响,从而显著影响地表温度等变量的长期趋势变化。因此,评估强迫因子间相互作用的贡献对于归因和预测地表温度长期趋势具有一定重要意义。已有研究考虑了温室气体和气溶胶或温室气体和太阳辐射等强迫两个因子组合中相互作用的影响,但没有在同一模式框架下分析对比多种强迫线性与非线性(因子间相互作用部分)的作用,定量分析它们对全球和区域尺度气候变化的影响。本文通过对NCEP-NCAR、HadCRUT的观测资料和CESM-CAM5模式多种试验输出资料的地表温度、海平面气压场、温度场等的比较分析,使用线性趋势分析等方法,评估了气溶胶(AERO)、温室气体(GHG)、臭氧(OZ)、土地利用变化(LAND)和太阳辐射(SOLAR)五种强迫作用在两类试验(例如AERO-Only,hist minus NoAERO)中分别对1950-2004年年平均地表温度场、纬向平均高度场和温度场趋势的贡献及其贡献的非线性。主要结论包括:首先,比较五种强迫单独贡献和它们包括非线性作用的贡献,我们发现:1)在量级大小上,温室气体与气溶胶强迫依然占主导作用,在GHG-only试验与histminus NoGHG试验中,温室气体强迫引起的显著增暖几乎发生在所有区域,最大值超过2.5K/50yr。在南亚、大西洋-印度洋海盆和南极科茨地非线性降温作用显著,最大值约为-2K/50yr。2)气溶胶强迫的显著降温作用也几乎表现在除了南大洋外的所有区域,最大值位于北冰洋,最大值约为-2.5K/50yr。在楚科奇海非线性作用显著。从分布上来看,非线性作用使气溶胶的降温作用在空间分布更加均匀,并且总体加强了其降温作用。3)臭氧强迫造成的地表变化趋势的量级低于温室气体与气溶胶,其非线性作用在南极洲毛德皇后地和大西洋-印度洋海盆显著降温。值得注意的是,臭氧强迫造成的地表温度显著增暖的影响区域范围较其他的强迫因子影响区域更为广泛。4)土地利用变化和太阳辐射强迫的作用大小接近,并且在几种强迫中最小。该非线性作用仅在澳大利亚南部造成显著降温。5)太阳辐射强迫的显著作用主要集中在北纬60°N到北极,但SOLAR-Only与hist minus NoSOLAR有明显的相反的作用,在SOLAR-Only试验中格林兰海到巴伦支海为显著增暖趋势,楚科奇海到波弗特海为显著降温趋势,最大值分别为2.5K/50yr与-2K/50yr;而在hist minus NoSOLAR试验中,巴伦支海-鄂霍次克海-东太平洋为显著降温趋势,北美洲北部到波弗特海为显著增暖趋势,最大值分别为-2K/50yr和1.5K/50yr。其次,对比全球平均和区域尺度五种强迫的非线性作用,我们发现:在全球平均和所有已划分的区域中,各种强迫的非线性作用全球平均均小于0.05K/decade,并不能检测到非线性作用的显著性。在全球平均趋势中,观测与historical试验显著增暖趋势相同,约为0.1K/decade;气溶胶、温室气体、臭氧的显著温度趋势分别约为-0.1K/decade,0.2K/decade,-0.03K/decade;而太阳辐射和土地利用变化因为空间分布有较大差异,在全球平均上温度趋势并不显著。在东亚地区和青藏高原地区,均能检测到温室气体显著正趋势,气溶胶显著负趋势,而其他强迫单独作用产生的趋势并不显著。同时,在东亚地区,非线性相互作用使得臭氧在对东亚地区的增暖有显著影响。在造成TAS趋势非线性的机制方面,强迫间非线性相互作用产生的TAS趋势分布既有动力作用的影响,又有热力作用的影响。最后,在分析五种强迫分别与其他强迫相互作用对1950-2004年年平均纬向平均剖面高度场和温度场趋势的贡献上:总体上非线性作用对高度场和温度场趋势变化的贡献较小,在大部分区域均为不显著。但在太阳辐射强迫中,非线性作用对中纬度高度场趋势贡献显著,约为-10m/50yr。因此,对于不同的强迫,其非线性作用的相对重要性可能不同。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P461

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本文编号：1292178