本文關(guān)鍵詞：多強(qiáng)迫因子對地表溫度及高層大氣長期趨勢的影響評估

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【摘要】：目前研究中對于檢測和歸因地表溫度長期趨勢對外強(qiáng)迫的響應(yīng)(例如溫室氣體)主要基于線性假設(shè),即強(qiáng)迫之間的線性單獨作用主導(dǎo)了各種外強(qiáng)迫的影響。然而在復(fù)雜的地氣系統(tǒng)中,多種強(qiáng)迫之間可能會相互作用并產(chǎn)生重要的相互作用影響,從而顯著影響地表溫度等變量的長期趨勢變化。因此,評估強(qiáng)迫因子間相互作用的貢獻(xiàn)對于歸因和預(yù)測地表溫度長期趨勢具有一定重要意義。已有研究考慮了溫室氣體和氣溶膠或溫室氣體和太陽輻射等強(qiáng)迫兩個因子組合中相互作用的影響,但沒有在同一模式框架下分析對比多種強(qiáng)迫線性與非線性(因子間相互作用部分)的作用,定量分析它們對全球和區(qū)域尺度氣候變化的影響。本文通過對NCEP-NCAR、HadCRUT的觀測資料和CESM-CAM5模式多種試驗輸出資料的地表溫度、海平面氣壓場、溫度場等的比較分析,使用線性趨勢分析等方法,評估了氣溶膠(AERO)、溫室氣體(GHG)、臭氧(OZ)、土地利用變化(LAND)和太陽輻射(SOLAR)五種強(qiáng)迫作用在兩類試驗(例如AERO-Only,hist minus NoAERO)中分別對1950-2004年年平均地表溫度場、緯向平均高度場和溫度場趨勢的貢獻(xiàn)及其貢獻(xiàn)的非線性。主要結(jié)論包括:首先,比較五種強(qiáng)迫單獨貢獻(xiàn)和它們包括非線性作用的貢獻(xiàn),我們發(fā)現(xiàn):1)在量級大小上,溫室氣體與氣溶膠強(qiáng)迫依然占主導(dǎo)作用,在GHG-only試驗與histminus NoGHG試驗中,溫室氣體強(qiáng)迫引起的顯著增暖幾乎發(fā)生在所有區(qū)域,最大值超過2.5K/50yr。在南亞、大西洋-印度洋海盆和南極科茨地非線性降溫作用顯著,最大值約為-2K/50yr。2)氣溶膠強(qiáng)迫的顯著降溫作用也幾乎表現(xiàn)在除了南大洋外的所有區(qū)域,最大值位于北冰洋,最大值約為-2.5K/50yr。在楚科奇海非線性作用顯著。從分布上來看,非線性作用使氣溶膠的降溫作用在空間分布更加均勻,并且總體加強(qiáng)了其降溫作用。3)臭氧強(qiáng)迫造成的地表變化趨勢的量級低于溫室氣體與氣溶膠,其非線性作用在南極洲毛德皇后地和大西洋-印度洋海盆顯著降溫。值得注意的是,臭氧強(qiáng)迫造成的地表溫度顯著增暖的影響區(qū)域范圍較其他的強(qiáng)迫因子影響區(qū)域更為廣泛。4)土地利用變化和太陽輻射強(qiáng)迫的作用大小接近,并且在幾種強(qiáng)迫中最小。該非線性作用僅在澳大利亞南部造成顯著降溫。5)太陽輻射強(qiáng)迫的顯著作用主要集中在北緯60°N到北極,但SOLAR-Only與hist minus NoSOLAR有明顯的相反的作用,在SOLAR-Only試驗中格林蘭海到巴倫支海為顯著增暖趨勢,楚科奇海到波弗特海為顯著降溫趨勢,最大值分別為2.5K/50yr與-2K/50yr;而在hist minus NoSOLAR試驗中,巴倫支海-鄂霍次克海-東太平洋為顯著降溫趨勢,北美洲北部到波弗特海為顯著增暖趨勢,最大值分別為-2K/50yr和1.5K/50yr。其次,對比全球平均和區(qū)域尺度五種強(qiáng)迫的非線性作用,我們發(fā)現(xiàn):在全球平均和所有已劃分的區(qū)域中,各種強(qiáng)迫的非線性作用全球平均均小于0.05K/decade,并不能檢測到非線性作用的顯著性。在全球平均趨勢中,觀測與historical試驗顯著增暖趨勢相同,約為0.1K/decade;氣溶膠、溫室氣體、臭氧的顯著溫度趨勢分別約為-0.1K/decade,0.2K/decade,-0.03K/decade;而太陽輻射和土地利用變化因為空間分布有較大差異,在全球平均上溫度趨勢并不顯著。在東亞地區(qū)和青藏高原地區(qū),均能檢測到溫室氣體顯著正趨勢,氣溶膠顯著負(fù)趨勢,而其他強(qiáng)迫單獨作用產(chǎn)生的趨勢并不顯著。同時,在東亞地區(qū),非線性相互作用使得臭氧在對東亞地區(qū)的增暖有顯著影響。在造成TAS趨勢非線性的機(jī)制方面,強(qiáng)迫間非線性相互作用產(chǎn)生的TAS趨勢分布既有動力作用的影響,又有熱力作用的影響。最后,在分析五種強(qiáng)迫分別與其他強(qiáng)迫相互作用對1950-2004年年平均緯向平均剖面高度場和溫度場趨勢的貢獻(xiàn)上:總體上非線性作用對高度場和溫度場趨勢變化的貢獻(xiàn)較小,在大部分區(qū)域均為不顯著。但在太陽輻射強(qiáng)迫中,非線性作用對中緯度高度場趨勢貢獻(xiàn)顯著,約為-10m/50yr。因此,對于不同的強(qiáng)迫,其非線性作用的相對重要性可能不同。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P461

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本文編號：1292178