地球环境所揭示日射和海冰反馈对中全新世以来东亚冬季风增强的调制作用
东亚冬季风是亚洲一个重要的气候系统,对社会和经济具有重要影响。然而,关于全新世以来东亚冬季风变化及其相关机制的认识仍存在明显争议。近年来的高分辨率黄土粒径记录表明中全新世以来的东亚冬季风具有显著增强趋势,但诸多数值模拟结果表明中全新世以来的东亚冬季风是减弱趋势,这就产生了类似于类似温度变化的“全新世东亚冬季风谜题”,模拟与记录之间的差异也凸显了全新世气候变化动力学的复杂性。
最近,中国科学院地球环境研究所气候变化集成-模拟-同化-预测科研团队周朋博士研究生、石正国研究员及其合作者利用地球系统模式CESM开展了过去8 ka以来的高分辨率瞬变模拟研究。中全新世以来,春季和冬季的东亚冬季风均为增强趋势,这与高分辨率黄土粒径记录的冬季风变化一致(图1)。中全新世以来冬季和春季的东亚冬季风从根本上受高低纬经向温度梯度的控制。除了来自北半球日射的直接强迫外,北极海冰和欧亚雪盖的反照率反馈也会通过调节温度结构影响冬季风变化(图2)。中全新世以来,随着北半球夏季日射的减弱,夏季北极海冰的增加能够持续至秋冬季节,导致高纬度冬季温度降低,增加的经向温度梯度进一步增强冬季的冬季风。春季的冬季风增强的主要原因是日射和积雪变化共同引起的经向温度梯度变化所致。
该研究强调了高纬海冰与积雪的反照率反馈机制在调节全新世东亚冬季风变化中的重要性,这使得准确模拟北极海冰变化至关重要。与中全新世暖期类似,在未来全球变暖情景下,预计温度梯度的降低将导致未来冬季季风强度的减弱。
该成果近期发表于国际期刊Geophysical Research Letters上。该研究受山东省专项经费(LSKJ202203300)、中国科学院战略先导专项(XDB40030000)等项目共同资助。
文章详见:Zhou, P., Li, X., Shi, Z. *, Sha, Y., Lei, J., & An, Z. (2023). Strengthened East Asian winter monsoon regulated by insolation and Arctic sea ice since the middle Holocene. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL105440.
论文链接:https://doi.org/10.1029/2023GL105440
图1 中全新世以来东亚冬季风地质记录和模拟结果的对比
图2 中全新世以来轨道日射对季节性海冰和积雪的调制作用影响了东亚冬季风变化
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