【摘要】：自全球進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)以來(lái),全球平均氣溫在溫室效應(yīng)的作用下呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。但在21世紀(jì)初期,北半球陸面溫度的增長(zhǎng)速率出現(xiàn)了明顯的停滯,即增溫減緩現(xiàn)象。增溫減緩現(xiàn)象的出現(xiàn)激化了關(guān)于溫室效應(yīng)是否會(huì)導(dǎo)致全球繼續(xù)變暖的質(zhì)疑,而且它的影響不局限于溫度變化,已經(jīng)滲透到諸多方面。這一時(shí)期,北半球中高緯度地區(qū)下墊面由干轉(zhuǎn)濕,西伯利亞常綠針葉林面積增加了10%,以及中國(guó)地區(qū)頻發(fā)干旱。以往的研究集中于地表氣溫增速減緩的物理機(jī)制,較少關(guān)注同時(shí)期最低溫以及大氣能量的變化特征。一方面,最低溫對(duì)于全球氣候變化響應(yīng)敏感,直接影響生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過(guò)程;另一方面,增溫減緩的概念需要用能量單位進(jìn)行重新評(píng)估,以加深對(duì)該現(xiàn)象的認(rèn)知。因此,本文基于歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心提供的再分析資料,分析了增溫減緩時(shí)期北美地區(qū)最低溫以及大氣能量的變化特征,確定了影響最低溫年代際變化的因子,量化了外部能量收支以及內(nèi)部能量調(diào)整對(duì)大氣能量的貢獻(xiàn)。主要研究結(jié)果如下:(1)北美地區(qū)最低溫的年代際變化在增溫減緩期間出現(xiàn)了明顯的下降現(xiàn)象,在1998年后由之前的增長(zhǎng)趨勢(shì)變?yōu)闇p小趨勢(shì)。北大西洋多年代際振蕩(AMO)與最低溫年代際變化聯(lián)系密切,僅用AMO指數(shù)就能很好的擬合出最低溫在增溫減緩期間的下降現(xiàn)象。根據(jù)合成分析,當(dāng)AMO處于正位相時(shí),整個(gè)北美陸地區(qū)域的最低溫距平均為正值。這是由于在夜間,北大西洋與太平洋東北部在500 hPa等壓面存在兩個(gè)低壓性氣旋系統(tǒng),使得沿海地區(qū)以海風(fēng)為主,內(nèi)陸區(qū)域以南風(fēng)為主,氣流運(yùn)動(dòng)以暖平流輸送為主,導(dǎo)致最低溫升高;當(dāng)AMO轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)位相時(shí),最低溫距平同步由正值變?yōu)樨?fù)值,空間分布則與正位相時(shí)類似。原來(lái)的兩個(gè)低壓氣旋系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏悍礆庑到y(tǒng),沿海地區(qū)以陸風(fēng)為主,內(nèi)陸區(qū)域從南風(fēng)轉(zhuǎn)向?yàn)槠憋L(fēng),將大量的冷空氣輸送至北美地區(qū),導(dǎo)致最低溫降低。增溫減緩期間AMO由正位相向負(fù)位相的轉(zhuǎn)變是造成最低溫年代際變化出現(xiàn)明顯下降的原因。(2)感熱能與潛熱能之和熱焓與北美地區(qū)大氣總能量變化相位一致,幅度接近,能準(zhǔn)確表示大氣能量長(zhǎng)期的年代際變化以及高頻的年際變化特征,證明用熱焓來(lái)替代分析北美大氣能量變化是合理的。利用熱焓模態(tài)分解法可將不同等壓面層結(jié)的原始熱焓分解為由外部能量收支影響的正壓模態(tài)以及由內(nèi)部能量調(diào)整影響的斜壓模態(tài)。斜壓模態(tài)主要影響著對(duì)流層底1000 hPa、925 hPa層結(jié)以及平流層內(nèi)的位溫變化,而正壓模態(tài)主要控制著對(duì)流層內(nèi)的位溫變化。正壓模態(tài)熱焓在不同層結(jié)均呈現(xiàn)出線性增長(zhǎng)趨勢(shì),在對(duì)流層內(nèi)的增長(zhǎng)幅度最為明顯;而斜壓模態(tài)的變化特征與原始熱焓類似,對(duì)流層增加平流層減小。增溫減緩期間,地表大氣熱焓即1000 hPa層結(jié)類似溫度出現(xiàn)了相同的線性增長(zhǎng)停滯特征,線性趨勢(shì)由之前的10.35×10~155 J/mb/年減小為-0.13×10~155 J/mb/年。熱焓斜壓模態(tài)線性趨勢(shì)的空間分布與原始熱焓類似,呈現(xiàn)出單點(diǎn)負(fù)值中心向周圍擴(kuò)散遞增的分布型,在增溫減緩期間對(duì)于北美中部大部分地區(qū)熱焓變化的貢獻(xiàn)要大于正壓模態(tài),正壓模態(tài)主要影響著北美西南區(qū)域的熱焓變化。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文 21 世紀(jì)初期北美地區(qū)最低溫與大氣能量的算得到上包絡(luò)線與下包絡(luò)線的均值線 m，如果 m 在數(shù)據(jù)各 0，，那么將 x 與 m 的差值 h1作為第一個(gè)本征模態(tài)函數(shù) c1；反 h1繼續(xù)重復(fù)第一步與第二步直至 m 滿足條件得到第一個(gè)本 與 c1做差得到殘余分量 r1，將其作為新的 x1，再對(duì) x1重復(fù)征模態(tài)函數(shù) ci，當(dāng) x1呈單調(diào)變化或只有 1 個(gè)極值點(diǎn)時(shí)，即征模態(tài)函數(shù)。

80o-0o,15o-60oN）1981-2014 年最高溫（紅線，Tm線，Tmin）的時(shí)間序列，虛線代表一元線性回歸1998-2014 年的增溫減緩時(shí)期）溫減緩期間出現(xiàn)的年代際尺度的顯著下降法確認(rèn)了最低溫變化出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的具體年份實(shí)線與虛線的交點(diǎn)分別代表了最高溫、平均份。最低溫變化在增溫減緩開(kāi)始年份 199點(diǎn)且通過(guò)了顯著性水平 0.05 的顯著性檢驗(yàn)，難以判定是否發(fā)生突變，這說(shuō)明最低溫對(duì)為突變檢驗(yàn)結(jié)果的補(bǔ)充，我們?cè)趫D 3-2b 中 17 年滑動(dòng)線性變化趨勢(shì)。在 1997 年前后了負(fù)值，到 1998 年后降低趨勢(shì)更為明顯，最低溫突變年份提早 1 年。綜上可以初步份最低溫變化出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，北美最低溫變化
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P467

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本文編號(hào)：2623950