本文選題：干旱半干旱區(qū)　切入點：季節(jié)非對稱性增溫　出處：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：本論文通過觀測資料和CMIP5未來情景預(yù)測的全球溫度資料,分析了北半球中高緯度地區(qū)以冬季顯著增溫為主的季節(jié)非對稱增溫現(xiàn)象在未來的變化趨勢,研究發(fā)現(xiàn),未來增溫過程仍然以冬季顯著增溫為主,而且季節(jié)增溫的非對稱性有增大趨勢。以此為切入點,本論文分析了增溫過程中,陸地顯著增溫后對海陸熱力差異的改變,并進(jìn)一步分析了冬季和夏季海陸熱力差異變化對阻塞的發(fā)生頻率和持續(xù)時間的影響,進(jìn)而分析阻塞變化在季節(jié)非對稱性增溫中的作用。研究發(fā)現(xiàn)西伯利亞森林地區(qū)在增溫過程中出現(xiàn)常綠針葉林向落葉針葉林入侵的現(xiàn)象,造成地表反照率顯著減小,是產(chǎn)生局地加速增溫的另一重要因素。近十幾年,全球平均溫度增溫減緩期間,西伯利亞地區(qū)冬季出現(xiàn)顯著的冷卻趨勢,對常綠針葉林的擴(kuò)張是一種挑戰(zhàn),但本論文利用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)在大尺度范圍驗證了這種現(xiàn)象在增溫停滯期間仍然存在。最后,利用以個體為基礎(chǔ)的林窗森林模型(UVAFME)討論了常綠針葉林?jǐn)U張對溫度的年代際振蕩的敏感性。主要結(jié)論包括以下幾個方面:(1)以冬季顯著增溫為主要特征的季節(jié)非對稱性增溫現(xiàn)象在21世紀(jì)仍將繼續(xù)存在,并且季節(jié)增溫差異有逐漸增大的趨勢。然而,這種現(xiàn)象并不是在全球普遍存在,主要發(fā)生在北半球中高緯度。對比觀測資料和CMIP5多模式集合平均的未來情景預(yù)測結(jié)果發(fā)現(xiàn),模式對季節(jié)非對稱性增溫現(xiàn)象的空間分布模擬較差,主要是由于對北半球高緯度地區(qū)增溫趨勢的高估和對北半球中緯度地區(qū)增溫趨勢的低估。盡管模擬結(jié)果對季節(jié)非對稱性增溫的程度存在嚴(yán)重低估,但成功模擬出了冬季和夏季的增溫差異。(2)利用“COWL”分布型的關(guān)鍵區(qū)溫度距平定義冬季海陸熱力差異指數(shù)(land-sea index,LSI),發(fā)現(xiàn)隨著20世紀(jì)后半葉的冬季顯著增溫,冬季海陸熱力差異指數(shù)逐漸升高,并在1980s年代從負(fù)位相轉(zhuǎn)變到正位相。根據(jù)Charney提出的阻塞多平衡態(tài)理論,緯向非對稱熱力強(qiáng)迫的改變會造成低指數(shù)環(huán)流(阻塞型)和高指數(shù)環(huán)流(平穩(wěn)型)之間的突變。合成分析表明在LSI正位相時,中高緯度經(jīng)向海平面氣壓梯度、500hPa經(jīng)向位勢高度梯度均加強(qiáng),有利于西風(fēng)增強(qiáng);行星波活動加強(qiáng),其產(chǎn)生的EP通量輻合強(qiáng)度減弱,進(jìn)而加速西風(fēng)。對冬季阻塞事件的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),阻塞天數(shù)在LSI正位相時明顯減少。在大西洋地區(qū),阻塞天數(shù)的減少主要是由于阻塞的持續(xù)時間縮短了38%;在歐洲地區(qū),近一半的長阻塞事件(10天以上)提前消亡,轉(zhuǎn)變成短阻塞事件(5-9天)。太平洋地區(qū)由于大地形等復(fù)雜影響,阻塞天數(shù)無明顯差異。西風(fēng)和阻塞對海陸熱力差異變化的響應(yīng),進(jìn)一步加強(qiáng)了內(nèi)陸地區(qū)的增溫,形成正反饋機(jī)制,加速增溫進(jìn)程。(3)夏季海陸熱力差異指數(shù)在20世紀(jì)后半葉也表現(xiàn)為增加趨勢,但其約是冬季海陸熱力差異指數(shù)變化趨勢的一半。與冬季反饋機(jī)制不同,本論文提出了夏季阻塞,海陸熱力差異與雙急流結(jié)構(gòu)之間存在的正反饋機(jī)制。夏季海陸熱力差異增大后,行星波在高緯度(60oN以北)中高層EP通量輻合減小,導(dǎo)致西風(fēng)正異常。當(dāng)海陸熱力差異指數(shù)處于較大正距平時,雙急流結(jié)構(gòu)出現(xiàn),兩個急流中心之間出現(xiàn)較弱的西風(fēng),并且狹小的通道導(dǎo)致波數(shù)為6-8波的自由行星波更容易被阻塞高壓捕獲,通過共振,加強(qiáng)已有的阻塞的振幅或頻率。合成分析結(jié)果表明夏季阻塞頻率有所增加,但是平均持續(xù)時間有所減少。5-9天的短阻塞在正位相下顯著增多,而10天以上的長阻塞稍微增多,但其持續(xù)時間有所減少。增多的夏季阻塞事件引起更多的高溫?zé)崂?進(jìn)一步增加海陸熱力差異。但因為夏季行星波活動強(qiáng)度較弱和雙急流結(jié)構(gòu)需要海陸熱力差異處于較大正異常時才會出現(xiàn),所以夏季反饋機(jī)制比冬季要弱得多。(4)西伯利亞森林在經(jīng)過20世紀(jì)后半葉顯著的加速增溫時期,已有野外觀測實驗和模式模擬結(jié)果支持常綠針葉林的擴(kuò)張,但是一直缺少大尺度范圍內(nèi)的直接觀測證據(jù)。本論文利用多種衛(wèi)星觀測資料,相互驗證,發(fā)現(xiàn)在2001-2012年間,常綠針葉林可能在中西伯利亞擴(kuò)張了近10%,落葉針葉林縮減了近40%。盡管由于分類算法的不確定性很大,面積變化可能存在較大誤差,但常綠針葉林的擴(kuò)張趨勢是真實存在的。因為2001-2012年正處于增溫減緩時期,西伯利亞地區(qū)冬季出現(xiàn)氣候系統(tǒng)內(nèi)部年代際振蕩造成的強(qiáng)烈的冷卻趨勢,因此,本論文利用個體森林模型(UVAFME)進(jìn)一步研究常綠針葉林?jǐn)U張對年代際溫度振蕩的敏感性。模擬發(fā)現(xiàn),由于常綠針葉林和落葉針葉林之間的轉(zhuǎn)換存在遲滯響應(yīng)突變,年代際溫度振蕩產(chǎn)生的冷卻并不能使常綠針葉林的擴(kuò)張停止或倒退。依賴森林系統(tǒng)的穩(wěn)定性,常綠針葉林在增溫過程中大幅擴(kuò)張的臨界溫度和在降溫過程中大幅縮減的臨界溫度并不相同。因此,長期的全球變暖令常綠針葉林?jǐn)U張一旦開始,年代際振蕩造成的冷卻趨勢并不能讓常綠針葉林停止擴(kuò)張,這與觀測結(jié)果一致。
[Abstract]:In recent ten years , this paper analyzes the effects of seasonal asymmetric warming on the occurrence frequency and duration of seasonal asymmetric warming , and further analyzes the effect of winter and summer sea - land thermodynamic differences on the occurrence frequency and duration of the seasonal asymmetry . According to Charney ' s theory of multi - equilibrium state , there is no significant difference in the thermal difference between the two rapids . ( 4 ) In the period from 2001 to 2012 , it was found that the cooling trend of evergreen coniferous forest could not stop or reverse the expansion of evergreen coniferous forest in the period of 2001 - 2012 .

【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P423

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃建平;張武;左金清;閉建榮;史晉森;王鑫;常倬林;黃忠偉;楊溯;張北斗;王國印;馮廣泓;袁九毅;張鐳;左洪超;王式功;符淙斌;丑紀(jì)范;;An Overview of the Semi-arid Climate and Environment Research Observatory over the Loess Plateau[J];Advances in Atmospheric Sciences;2008年06期

2 季明霞;黃建平;王紹武;王鑫;鄭志海;葛覲銘;;冬季中高緯地區(qū)阻塞高壓活動及其氣候影響[J];高原氣象;2008年02期

3 馬柱國;符淙斌;;20世紀(jì)下半葉全球干旱化的事實及其與大尺度背景的聯(lián)系[J];中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2007年02期

4 黃建平;季明霞;Kaz HIGUCHI;Amir SHABBAR;;Temporal Structures of the North Atlantic Oscillation and Its Impact on the Regional Climate Variability[J];Advances in Atmospheric Sciences;2006年01期

5 張強(qiáng),黃榮輝,王勝,衛(wèi)國安,曹曉彥,侯旭宏,呂世華,胡澤勇,馬耀明,韋志剛,聶彥將,高洪春,高紅梅,閻宇平;西北干旱區(qū)陸—氣相互作用試驗(NWC-ALIEX)及其研究進(jìn)展[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2005年04期

6 張秀年,嚴(yán)華生,郭世昌;“全球變暖”背景下的全球溫度時空變化特征[J];熱帶氣象學(xué)報;2004年05期

7 李新周,劉曉東,馬柱國;近百年來全球主要干旱區(qū)的干旱化特征分析[J];干旱區(qū)研究;2004年02期

8 張存杰,宋連春,李耀輝;東亞地區(qū)夏季阻塞過程的研究進(jìn)展[J];氣象學(xué)報;2004年01期

9 王紹武,謝志輝,蔡靜寧,朱錦紅,龔道溢;近千年全球平均氣溫變化的研究[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2002年11期

10 呂達(dá)仁,陳佐忠,陳家宜,王庚辰,季勁鈞,陳洪濱,劉鐘齡,張仁華,喬勁松,陳有君;內(nèi)蒙古半干旱草原土壤植被大氣相互作用(IMGRASS)綜合研究[J];地學(xué)前緣;2002年02期

，

本文編號：1673329