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亞洲沙塵主要來源于中東、中亞以及東亞等地,是全球沙塵循環(huán)及氣候系統(tǒng)的重要組成成分。通過直接、間接等效應(yīng),沙塵氣溶膠能夠?qū)θ蚺c區(qū)域氣候產(chǎn)生影響。末次冰盛期(LGM)距今約2.1萬年,該時期北半球高緯度地區(qū)被永久冰蓋覆蓋,相較于現(xiàn)代,亞歐大陸整體溫度低約-5~-10℃,東亞夏季風(fēng)強度也更弱。通過黃土與冰心記錄重建得知,LGM沙塵沉降通量約為現(xiàn)代的2~20倍。大氣中大量增加的沙塵使得LGM沙塵對大氣的直接輻射強迫顯著增強,但增強的沙塵輻射強迫對區(qū)域氣候系統(tǒng)(例如亞洲季風(fēng))的影響機制尚不清楚。
最近,中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所研究員石正國及合作者基于氣候模型進行系列數(shù)值試驗評估LGM沙塵輻射強迫對東亞夏季風(fēng)的影響。結(jié)果表明,LGM時期沙塵輻射效應(yīng)可使東亞夏季風(fēng)顯著減弱,沙塵對夏季風(fēng)風(fēng)速以及降雨所產(chǎn)生的影響可達冰期邊界強迫(大冰蓋、海平面、二氧化碳等)影響的約30-40%。LGM時期,亞洲比現(xiàn)在干冷,高緯積雪南移,沙漠裸地也惡化擴張,在中亞北部和遠東出現(xiàn)了新的沙塵源區(qū)。新源區(qū)排放的大氣沙塵粒子通過其對長短波輻射的影響,對局地地表大氣產(chǎn)生制冷效應(yīng)。溫度擾動被積雪反照率反饋放大,并與底層大氣環(huán)流相互作用,最終表現(xiàn)為中緯度底層西風(fēng)出現(xiàn)類似波列的異常響應(yīng),在下游中國北方導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)減弱(如圖)。然而在現(xiàn)代由于不存在高緯源區(qū)并沒有對西風(fēng)的擾動產(chǎn)生,對東亞夏季風(fēng)影響也較為有限。該結(jié)果顯示,在冰期氣候變化中,亞洲沙塵的潛在作用不可忽視。
該研究成果近期在線發(fā)表于國際地學(xué)期刊Geophysical Research Letters上。
圖:LGM時期沙塵輻射效應(yīng)對東亞夏季風(fēng)氣候的影響:(a)地表溫度(℃);(b)850hPa風(fēng)場(m*s-1);(c)850hPa位勢高度(gpm);(d)500hPa垂直風(fēng)速(Pa*s-1負值為上升運動);(e)降水率(mm*d-1)。
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