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            穩定增溫VS瞬變增溫 誰將導致更強的陸地季風降水?

            氣象科普|時間:2020年11月11日 信息來源:中國氣象網 責任編輯:魏明 點擊量:

              二氧化碳排放增加造成的瞬間增溫將導致更強的陸地季風降水。

              隨著溫室氣體排放的增多,全球變暖已是不爭的事實。為此,《巴黎協定》提出了更為嚴苛的全球控溫目標,希望能夠減緩全球增溫速度。

              一項最新研究顯示,當下,開展穩定增溫和瞬變增溫過程下天氣和氣候影響差異的研究,分析其對陸地季風降水的影響,將使人們加深對季風區洪澇災害風險的了解,從而有助于防災減災部署和調整國家能源政策,也對經濟社會發展規劃和人類可持續發展具有長遠意義。

              穩定增溫和瞬變增溫影響研究現實意義重大

              “在《巴黎協定》中,世界各國達成一致,在工業化前水平上把全球平均氣溫升幅控制在2℃之內,向1.5℃溫控目標努力,以降低氣候變化風險。為此,聯合國政府間氣候變化專門委員會著重強調了達到1.5℃/2℃溫升目標穩定增溫過程,即通過節能減排措施,使全球增溫在本世紀下半葉能夠穩定在此溫度目標。”曹劍說,在這種增溫過程下,全球氣候將如何變化成為當前研究的熱點之一。

              當下,世界各國已通過節能減排等措施減少溫室氣體排放,從而努力達到既定的全球控溫目標。然而,對于同一目標,氣候系統的響應可能會出現至少三種情形。

              第一種是氣候系統對瞬變增溫過程的響應。瞬變增溫是指全球平均地表持續增溫,對于特定的升溫閾值只能短時間維持。“如最近兩次國際耦合模式比較計劃(CMIP5/6)中的中、高排放情景下,多模式預估的全球平均溫度在本世紀均持續上升。這是由于此類寬松的排放情景將導致整個地球系統有持續的凈能量輸入,因此預估的本世紀全球平均溫度變化過程都可以認為是瞬變增溫過程。”曹劍說。

              第二種是氣候系統對短期穩定增溫過程的響應。穩定增溫是指全球溫升在本世紀下半葉達到穩定,且在本世紀末持續數十年。在該情形下,溫室氣體排放通常會出現先增加而后在本世紀中葉達到碳排放為零甚至是負排放,這需要世界各國采取嚴苛的碳排放控制措施。

              第三種是氣候系統對增溫達到平衡態的響應。一般而言,地氣系統達到平衡態的時間較長(幾百年甚至幾千年),很少有數值模式提供平衡態數值模擬結果。

              基于以上三種情形,曹劍認為,開展穩定增溫和瞬變增溫過程下天氣和氣候影響差異的研究,更具有現實意義。“當前,全球超過60%的人口生活在北半球季風區,全球變暖帶來的季風降水量的變化,將對當地的農業生產、人類生活和社會發展產生深刻影響。而在瞬變增溫和穩定增溫過程下,季風系統響應如何,是否存在明顯差異,令人深思。”

              瞬變增溫將導致更強的陸地季風降水

              數據顯示,全球升溫為2℃時,在瞬變增溫過程下,北半球陸地季風降水(5月至9月)將比穩定增溫過程下大約多出18毫米。

              這一結果,是基于曹劍和合作者趙海坤利用南京信息工程大學地球系統模式設計的因二氧化碳排放情景差異導致的未來瞬變增溫和穩定增溫數值試驗。

              研究發現,在全球升溫幅度相同時(相對于工業革命前升溫2℃),通過對比研究瞬變增溫和穩定增溫試驗中北半球陸地季風降水量的差異,得出在瞬變增溫過程下,北半球陸地季風降水明顯強于穩定增溫過程,瞬變增溫過程所引起的北半球陸地季風降水變化是穩定增溫過程的1.3倍。

              為何瞬變增溫會導致更強的季風降水?

              曹劍解釋,這主要是由于瞬變增溫過程會引起更強的南北半球溫度對比和海陸熱力差異。

              南北半球溫度對比的加強,將增強由南半球跨越赤道流向北半球的季風環流,進而增強向北半球的水汽輸送以及北半球季風區內的水汽輻合,導致更強的季風降水。

              而海陸熱力差異的增大,將增加大陸和其臨近海洋之間的氣壓梯度以及海洋向陸地季風區的水汽輸送,也會導致更強的季風降水。

              在南北半球溫度對比加強和海陸熱力差異增大的共同作用下,北半球陸地季風降水的增強將在瞬變增溫過程下更為明顯。“在這種背景下,進一步推進節能減排,減緩南北半球溫度差異和海陸熱力差異的加劇趨勢,減緩季風降水的增加趨勢,將有效減緩未來季風區洪澇災害發生的風險。”曹劍說。

              同時,曹劍和趙海坤均指出,該研究是針對不同二氧化碳排放情景開展的,非二氧化碳排放情景將對季風降水造成怎樣的影響,需要繼續深入探討。

              

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