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基于PMIP模拟的中东亚地区中全新世气候变化机制研究

作　者: 俞飞
导　师: 靳立亚
学　校: 兰州大学
专　业: 自然地理学
关键词: PMIP 中全新世(6kaB.P.) 中东亚太阳辐射北太平洋涛动指数(NPO) 植被反馈
分类号: P532
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

国际古气候模拟对比计划(Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP)是古气候领域里的一项长期开展的大型国际研究计划。PMIP自1991年酝酿开始至今已经开展了20年研究,目前正在开展第三阶段(PMIP3)(2008-)的研究。从PMIP研究的成果来看,地球轨道参数、海温、植被是目前研究中全新世气候变化机制最多的三大影响因子。PMIP计划第一阶段(PMIP1)全部参与研究的18个模式都是全球大气环流模式(Atmospheric General Circulation Model,简称AGCM)或者耦合了混合层海洋模式的AGCM,采用预置的海温(SST),该阶段研究的一个重要成果就是确认了地球轨道参数变化对中东亚中全新世气候变化的影响。PMIP计划发展到第二阶段(PMIP2),所有模式都对大气与海洋进行了耦合模拟(OA) (interactive),本文选取PMIP2计划中的4个对中全新世(6kaB. P.)及现代(0ka)气候进行模拟的模式结果,对中全新世和现代北太平洋地区冬季(DJF)海平面气压场(SLP)进行经验正交函数(EOF)分析,对比NCEP/NCAR资料(1984-2007)结果,4个模式均模拟出了冬季北太平洋涛动指数(NPO)的主要结构,分析北太平洋中全新世与现代冬季SLP差值发现,除MIROC3.2,其他模式中全新世阿留申低压与夏威夷高压的对比较现代强,即,中全新世NPO较现代强。对NP0指数与冬季北太平洋地区SLP的相关分析表明,北太平洋地区中全新世和现代冬季具有和NCEP/NCAR资料结果(1948-2007)相似的空间结构,模拟效果较好。本文进一步研究了增强的NPO与6ka中东亚地区冬季气温降水的相关关系,结果显示,该区中全新世气候变化与NPO指数相关性高,表明北太平洋涛动可能是影响该地区气候的一个重要因子。同时,太阳辐射季节循环的异常以及海洋环境的差别,对中东亚地区的植被分布变化造成了很大的影响。代用资料显示中全新世植被带向北向西推移了300-500km,那么植被的扩张和繁茂与气候之间形成怎样的反馈机制?对此,本文选用模拟效果较好的PMIP2海洋—大气一植被(0AV)的耦合模拟结果(ECBilt-CLIO-VECODE模式的oa和oav模拟结果),分析了植被对气候以及模式精度的影响。中东亚干旱区受西风环流影响,而东亚地区中全新世则受季风气候影响较大,该时期植被的扩张增强了气候对轨道参数变化的响应：一系列气候要素对植被的动态响应导致气温、降水都因植被反馈而发生较大变化,分析表明植被变化也是形成中全新世暖湿气候的一个原因。但是该模式的结果存在低估6ka升温幅度的缺陷,尤其是对冬季温度的模拟,即使耦合植被后有所改善,对中全新世气候变化的驱动因子及其相互关系的研究仍需深入,同时对局地气候变化的物理机制还需改进。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-15
  1.1 中全新世气候变化及研究意义  10-11
    1.1.1 中全新世时期的气候变化  10-11
    1.1.2 中全新世时期气候的研究意义  11
  1.2 中全新世气候变化的研究进展  11-15
    1.2.1 代用资料的研究和使用状况  11
    1.2.2 古气候模拟研究进展与意义  11-15
      1.2.2.1 PMIP计划对中全新世时期的模拟研究进展  12-13
      1.2.2.2 其他气候模式对中全新世的模拟研究进展  13-15
第二章研究区现代及中全新世环境背景  15-19
  2.1 研究区现代自然地理及气候概况  15
  2.2 研究区中全新世自然地理及气候概况  15-16
  2.3 研究区分区介绍  16-19
    2.3.1 中东亚干旱区  16-17
    2.3.2 东亚季风区  17-19
第三章模式介绍及试验设计方案  19-24
  3.1 资料来源  19
  3.2 试验设计方案  19-20
  3.3 模式介绍  20-22
    3.3.1 FOAM模式介绍  20-21
    3.3.2 UBRIS-HADCM3M2模式介绍  21
    3.3.3 IPSL模式介绍  21-22
    3.3.4 MIROC3.2模式介绍  22
    3.3.5 ECBILTCLIOVECODE模式介绍  22
  3.4 选题意义  22-24
第四章模式结果讨论与6ka中东亚地区气候变化机制探讨  24-51
  4.1 中全新世太阳辐射对亚洲季风环流的影响  24-26
  4.2 中全新世北太平洋涛动及其与中东亚气候的关系  26-41
    4.2.1 中全新世的北太平洋涛动  26-27
    4.2.2 北太平洋涛动的定义  27-33
      4.2.2.1 模态确认  27-29
      4.2.2.2 海平面气压变化  29-33
    4.2.3 NPO对北半球中全新世气候的影响分析  33-40
      4.2.3.1 6ka NPO对北半球及中东亚地区气温的影响  33-37
      4.2.3.2 6ka NPO对北半球及中东亚地区降水的影响  37-40
    4.2.4 NPO变化机制探讨  40-41
    4.2.5 小结  41
  4.3 中全新世中东亚地区对植被变化的响应  41-51
    4.3.1 中全新世的植被变化与植被反馈  41-43
    4.3.2 中东亚地区对植被变化的响应  43-50
      4.3.2.1 气温变化  43-48
      4.3.2.2 降水变化  48-50
    4.3.3 小结  50-51
第五章结论与展望  51-53
  5.1 结论  51
  5.2 存在问题  51-52
  5.3 展望  52-53
参考文献  53-59
发表学术论文情况  59-60
致谢  60

基于PMIP模拟的中东亚地区中全新世气候变化机制研究

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