《近21000年地球氣候演變的模擬研究》是依託北京大學，由劉征宇擔任負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：近21000年地球氣候演變的模擬研究
- 項目負責人：劉征宇
- 項目類別：重點項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將首先使用最新的完全耦合氣候模式NCAR-CCSM3對近21000 年的全球氣候演變過程進行一組超長的連續模擬。通過模擬，我們不僅能研究氣候的長期時間演變趨勢，也能研究重要的氣候突變，並理解各種氣候強迫因子在其中所起的作用。更進一步，我們可以建立一種全新的模式-觀測比較方式，即把重點放在時間序列的對比上，這樣不僅可以更好地驗證模式，還可以利用模式中物理過程的一致性來同化整合觀測資料。本項目主要研究全球氣候演變，並特別關注亞洲季風系統及其與全球氣候的相互作用。擬解決的關鍵問題包括：（1）氣候系統對溫室氣體和其它氣候強迫因子的敏感性如何？（2）大西洋經向翻轉流的突變特徵和穩定性如何？（3）亞洲季風和水循環對21kaBP以來的氣候強迫如何回響？本項目將努力促進氣候模擬學者（注重模擬）和古氣候學家（注重觀測）的交叉合作，致力於集全古氣候學界之力進行模式-觀測比較的工作。
結題摘要
本項目成功採用海氣耦合氣候模式對過去21000年地球氣候的長期演化進行了數值模擬，並對這一時期三大關鍵氣候問題進行了“模擬-觀測”對比研究：1、氣候系統在2萬年尺度上對外強迫的敏感性；2、大西洋經向翻轉環流（AMOC）對淡水輸入回響和穩定性；3、亞洲季風和水循環對外強迫的內部適應機理。 本項目取得的主要結果包括：1、通過綜合的“模式-觀測”對比，揭示了地球軌道變化和淡水通量變化對近21000年來El Niño變化起著決定性作用。在軌道時間尺度上，軌道要素（特別是歲差）通過熱帶海-氣耦合反饋作用決定了厄爾尼諾的強度，這種機制在全新世表現得尤為明顯，能很好地解釋已有的觀測證據（在全新世中由弱到強）；在千年尺度上，北大西洋淡水通量通過影響大西洋熱鹽環流和太平洋赤道年循環來影響厄爾尼諾的變率，該機制在冰消期表現相對顯著。2、北大西洋AMOC在古氣候的特殊時段（如BA暖期）、在20世紀近百年的時間尺度上、以及在未來全球變暖背景下，都對北半球氣候和亞洲季風都有著顯著影響。在BA暖期，AMOC顯著增強（過沖現象，Overshoot）對北半球快速增暖起主導作用；在20世紀，淡水注入敏感性試驗證明AMOC的減弱對冬季風增強和夏季風減弱有所貢獻。在未來全球變暖背景下，AMOC將因海洋層結增強和Rossby波傳播的加速而減弱（周期變短、方差變小）。3、東亞季風（冬季風和夏季風）在過去21000年裡的演變主要受軌道要素和北大西洋淡水通量兩個外強迫因子影響，軌道要素主要通過中高緯度接收太陽輻射影響海陸熱力性質的季節性差異，淡水通量通過影響AMOC強度影響經向熱輸送。通過把模式結果與觀測中的d18O同位素記錄對比，發現d18O記錄並不能解釋為夏季局地降水，而應該和大尺度東亞季風的經向環流聯繫起來，特別是華北地區的經向風和降水，這整合併解釋了已有觀測背後的物理過程。 本項目的成功開展，大大加深了氣候學界對近21000年地球氣候演變中的關鍵科學問題（ENSO，AMOC，東亞季風）的理解；為理解未來全球變暖背景下的氣候變化提供了基於物理過程的科學基礎；為已有的觀測記錄和代用資料提供了來自數值模擬界的、時空完整的、全要素的、新的比對標準。
