青藏高原对东亚季风轨道尺度气候变率的放大作用

 

    在同时考虑高原地形和地球轨道参数改变的情况下,通过数值试验研究探讨了高原地形对东亚夏季风轨道尺度变率的调制作用(Liu et al.2003Geophys. Res. Lett.)。结果发现,岁差(2万年周期)和地轴倾角(4万年周期)改变引起的太阳辐射变化在有地形条件下造成东亚北方夏季风(包括风速、降水、湿度等)的变化比无地形条件下大得多。例如,在无地形条件下,岁差周期内因北半球日射增加引起东亚北部地区的降水增多只有6.7%,而在有地形时可达到30.6%,可见高原的存在放大了东亚夏季风对轨道强迫的响应。据此提出青藏高原是东亚季风轨道尺度气候变率的放大器。后来利用海洋-大气耦合模式的模拟试验(Liu and Li, 2010, J. Earth Environment)进一步证明,当因轨道参数变化引起北半球夏季日射增强(减弱)时,由北非至东亚的夏季风北界一带季风降水会显著增加(减少)。而且,在高地形情况下以降水为主要特征的亚洲季风对同样日射强迫的响应比在低地形情况下的响应要强烈得多。这些数值模拟结果为中国黄土记录的上新世期间东亚季风轨道尺度气候变率的显著增加提供了一种机制的理解。

CCSM模拟的有、无地形条件下轨道强迫引起的东亚北部(NEA)和印度地区(IND)夏季降水变化(%

MPS-MPWNPS-NPW)、MTH-MTLNTH-NTL)分别指有地形(无地形)情形下岁差、地轴倾角周期引起的变化

 

 

FOAM模拟的高地形试验(左列)与低地形试验(右列)中由地球轨道强迫引起的北半球日射增强(上排)和减弱(下排)

北非至东亚地区夏季平均降水率(mm/day)分布

 

 

黄土-红黏土记录的东亚夏季风强度指数在岁差(2万年)和地轴倾角(4万年)周期分量的带通滤波分析表明,自3.2Ma东亚夏季风轨道尺度变率显著增大,

而同一时期的轨道参数并没有发生显著变化,因此东亚季风轨道尺度变率增大可能与高原隆升事件有关。