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地环所揭示全新世中亚干旱区降水变化动力学
【发布时间:2021年09月13日 】【来源:中科院地球环境研究所】
       副热带西风急流是全球行星风系的重要组成部分,通过其位置的南北摆动和强度变化,成为联系高低纬气候的重要纽带。亚洲中部干旱区位于北半球中纬度,气候变化主要受西风急流控制。全新世以来,中亚干旱区降水变化被认为是由轨道日射驱动的西风环流变化所控制,然而地质记录和模式模拟所揭示的中亚地区降水格局仍存在一定争议。

  最近,中科院地环所石正国研究员及其合作者利用高分辨率数值模式模拟了全新世以来西风急流和中亚降水的变化。试验结果显示:(1)中亚和日本全新世以来夏季急流强度逐渐增强,位置逐渐南移;但冬季急流强度变弱,而急流位置变化却不大。西风急流变化存在冬夏季节不对称性;(2)中亚干旱区的降水变化存在明显空间差异。中全新世以来,巴尔喀什-阿尔泰地区的降水量增加,但图兰平原、蒙古-贝加尔湖和塔里木盆地则下降,且上述降水变化主要由夏季降水所贡献(图1)。受夏季太阳辐射的影响,西风急流南移,同时中纬度欧亚大陆对流层上层经向风出现波状异常(丝绸之路型),引发中亚降水区域差异(图2)。而塔里木盆地降水减少的主要原因则是低层东风异常减弱,来自东亚的季风水汽减少。在以冬季降雨为主的地区,由于冬季日射变化较小,其冬季降水的变化非常有限。模拟的中亚地区降水变化与已有地质记录存在广泛的一致性,强调了在轨道时间尺度上中亚地区降水主要受丝绸之路模式所调控。

  相关研究成果发表于《Quaternary Science Reviews》和《Frontiers in Earth Science》期刊上。本研究得到中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金项目的联合资助。

  Shi, Z., Zhou, P., Li, X., Cheng, H., Sha, Y., Xie, X., Liu, H., Wu, J. and Liu, X. (2021). Distinct Holocene precipitation trends over arid Central Asia and linkages to westerlies and Asian monsoon. Quaternary Sci. Rev. 266, 107055. doi: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107055

  Zhou, P., Shi, Z., Li, X. and Zhou, W. (2020). Response of Westerly Jet Over the Northern Hemisphere to Astronomical Insolation During the Holocene. Frontiers in Earth Science 8. doi: 10.3389/feart.2020.00282

   

  图1:过去8千年北半球日射和季风区以及中亚干旱区降水的年变化以及夏季和冬季变化:(a-c)太阳日射;(d-f)中国北方区域降水;(g-i)图兰平原降水;(j-l)塔里木盆地降水;(m-o)巴尔哈什-阿尔泰降水;(p-r)蒙古-贝加尔湖降水。

   

  2:四个中亚干旱区夏季降水回归的700hPa风场和位势高度场。

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