過去千年中國東部持續性旱澇事件成因機制研究

《過去千年中國東部持續性旱澇事件成因機制研究》是依託西安交通大學，由彭友兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：過去千年中國東部持續性旱澇事件成因機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：彭友兵
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

嚴重的乾旱和雨澇災害特別是持續多年的旱澇災害對國民經濟、生命財產以及生態系統會造成巨大損害。已有重建資料揭示過去千年嚴重的持續性旱澇事件多有發生，其中許多事件的嚴重程度甚至超過現代的記錄，如1637-1643 年的崇禎大旱。然而這些持續性旱澇事件的發生機制目前卻仍不甚清楚。本項目將綜合利用重建、觀測資料和模擬資料，通過精細對比，獲得持續性旱澇事件內部精細結構及其與北半球其它區域乾濕變化的聯繫，評估模式模擬中國東部持續性旱澇事件的能力，對比同時期氣候系統內部變率和外強迫因子的演變，進行歸因檢測。在此基礎上，為了減少持續性旱澇事件分析中的不確定性，提高模式模擬持續性旱澇事件的能力，採用將重建和數值模擬有機結合的數據同化方法，開展綜合多因子驅動下的持續性旱澇事件數據同化模擬試驗，從而進一步分析外強迫、內部變率及兩者耦合對持續性旱澇事件的影響及相應的動力物理過程。

結題摘要

認識過去千年持續性旱澇事件的成因機制非常重要，可以為預測未來可能會發生的持續性旱澇事件提供自然背景的理解。本課題利用重建、數值模擬和同化數據對過去千年中國東部持續性旱澇事件發生機理展開了深入的分析。 CESM1.1.1集合模擬試驗對中國東部持續性旱澇事件的再現能力提升不大，而目前已構建的古氣候數據同化系統再現能力則較優。CESM1.1模式過去千年集合試驗結果表明過去千年中國東部共發生了7次持續性嚴重乾旱事件，但僅能再現１４７１-１４８８年乾旱事件，模擬的乾旱事件受ENSO負位相主導。PHYDA同化數據對中國東部持續性旱澇事件的再現能力較好，能再現1352–139年, 1445–1498年, 1580-1594年 和1626–1665年乾旱事件，乾旱事件與ENSO正位相、AMO負位相和ITCZ的北移有關。但PHYDA嚴重高估了18世紀-19世紀的乾旱程度。 太陽輻照度、ENSO和NAO均能影響中國東部降水，其通過大範圍大氣環流調整，使得中國東部的旱澇事件往往與其它區域乾濕變化間存在聯繫。在中國東部1380-1429年雨澇期間全球大多數區域發生了嚴重的旱澇事件，對比同時期各強迫因子狀況，推斷其或許與氣候系統內部變率有關，模擬結果表明ENSO負位相是中國東部1380-1429年雨澇的關鍵因素。中世紀暖期和小冰期中國東部與中亞乾旱區降水存在反位相變化特徵，模擬結果顯示其形成機制是中世紀暖期相較於小冰期高的太陽輻照度一方面改變海陸熱力差異導致夏季風增強，使得東亞季風區降水增加，另一方面也導致NAO呈現正位相，使得西風急流位置北移，地中海至中亞乾旱區西風減弱，降水減少。另外， 夏季NAO也可以通過北大西洋-歐亞大陸遙相關模態影響從北大西洋至中國東部的降水。 因此，在未來通過改進同化系統，並立足全球視野研究中國東部旱澇事件與各影響因子間對應關係，或許可以更有效地推斷中國東部持續性旱澇事件的成因機制。本項目評估了區域古氣候動力學新的研究手段即同化方法，驗證了新的研究角度即增強區域間差異機理分析將提升對中國東部旱澇事件發生機理的理解，為未來氣候變化預測提供了理論支撐。