我国科学家在历史时期北大西洋多年代际气候变化研究方面取得重要进展 日期:2017-6-19

中国科学院西北生态环境资源研究院杨保研究员的团队在历史时期北大西洋多年代际气候变化的特征及成因研究方面取得重要进展。相关成果以“Internal and external forcing of multidecadal Atlantic climate variability over the past 1200 years”(过去1200年北大西洋多年代际气候变率的内部变率和外部驱动)为题,于2017年5月29日在线发表在Nature Geoscience上。Nature Geoscience杂志还专门邀请了气候变化领域研究专家Sloan Coats和Jason E. Smerdon博士在News & Views专栏为该论文撰写了专题评论(“The Atlantic’s internal beat”),报导这项工作的重要性及其意义。中国科学院西北生态环境资源研究院王江林博士为论文的第一作者,杰出青年基金获得者杨保研究员为通讯作者。(论文链接http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2962.html

    北大西洋海水表面温度具有50-70年的冷暖变化规律,这即是北大西洋多年代际变率(Atlantic Multidecadal Variability,缩写为AMV)。AMV可以调节大西洋飓风活动并影响非洲萨赫勒地区荒漠草原干旱环境,所以对这一变化特征的了解对于预测几十年或者更长时间尺度上的气候变化非常重要。北大西洋多年代际变率受气候系统内部变率和外强迫的共同影响。由于其长周期性及驱动因素的复杂性,之前,基于过去一百多年的观测资料研究难以获得北大西洋多年代际变率完整的变化特征,同时也难以区分来自气候系统内部变率和来自外强迫对北大西洋多年代际变率及其气候影响的贡献部分。

    利用北大西洋周边区域46条年分辨率的气候代用资料(包括:树轮、冰芯和历史文献记录),杨保研究组重建了过去1200年北大西洋多年代际变率的演化历史。该研究发现,在过去1200年,北大西洋多年代际变率表现出持续和显著的多年代际(尤其表现在64-88年)准周期性变化。太阳活动极小期和强火山喷发事件均可造成北大西洋海温长达数十年的异常变冷,但二者对历史时期北大西洋多年代际变率的贡献不到30%,远小于气候系统内部变率的贡献。通过扣除外部驱动的贡献,作者估算了气候系统内部变率对北大西洋多年代际变率的贡献,并将其定义为北大西洋多年代际涛动(Atlantic Multidecadal Oscillation)。结果表明,北大西洋多年代际涛动在过去1200年同样表现出持续和显著的多年代际准周期性变化特征,这些变化和同期同北半球平均温度变化呈显著的正相关性。据此推断,北大西洋多年代际变率和北半球温度以及其他区域气候之间的联系主要是气候系统内部的真实联系,并非只是二者共同受第三方外部驱动造成的假关联。

    该研究结果对理解历史时期多年代际气候变化的形成以及预测未来气候的年代际变化具有重要意义,是多年代际气候变化研究领域的重要突破。

该成果受到国家自然科学基金项目(项目编号:41325008,41661144008,41520104005,41602192)的资助。

 

     图. 基于46条气候代用资料重建的北大西洋多年代际变率序列。(a)代用资料的空间分布及其在重建模型中的贡献权重;(b-d)北大西洋多年代际变率重建序列和仪器记录序列在年际(b)、年代际(c)和多年代际(d)尺度上的比较;(e)过去1200年北大西洋多年代际变率的重建序列及其误差范围;(f)重建模型在校准和验证时段的相关参数统计;(g)重建模型用到北大西洋周边(北极、北美东部和欧洲)地区代用资料的数量。

 

                                                     地球科学部  刘进峰  顾松竹  熊巨华  姚玉鹏

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