地球科学学院陈文教授团队在nature geoscience发文揭示近几十年蒙古高原气温飙升的背后机制
2024-02-23
近日，云南大学地球科学学院陈文教授领衔的研究团队联合中国科学院大气物理研究所和美国斯克利普斯海洋研究所的相关学者，在全球变暖背景下东亚夏季风过渡带气候变化研究领域取得重要进展。相关研究成果于2024年2月14日在国际权威期刊nature geoscience上在线发表了题为“recent pronounced warming on the mongolian plateau boosted by internal climate variability”的文章，该研究揭示了自20世纪80年代末以来蒙古高原气温飙升的现象及其驱动因子，特别强调了多种内部变率对区域气候突变的共同作用。
敏感又脆弱的蒙古高原气候
蒙古高原主要位于东亚夏季风北界活动的边缘带，其干旱和半干旱气候特征使得该地区的生态系统极易受到气候变化的影响（图1）。近几十年来，由于过度放牧和气候变化的双重影响，该地区的植被持续退化。据统计，2023年北京经历的11次沙尘天气中，90%源于蒙古高原。同时，蒙古高原上的气候变化与东亚夏季风、东亚极端热浪和干旱事件密切相关。鉴于该地区的气候敏感性和生态脆弱性，蒙古高原的气候状况引起了学界的广泛关注。
蒙古高原气温飙升现象
为了深入探究全球变暖背景下蒙古高原这一敏感区域的变化，云南大学陈文教授团队对此开展了持续10年的研究。基于多套观测和再分析数据，他们发现1986—2004年夏季在蒙古高原上观测到了异常的升温现象（图1a和1b）。空间维度上：该区域是北半球陆地升温最快的区域，其升温速度是北半球陆地平均升温速度的三倍。时间维度上：过去100多年来，蒙古高原夏季气温的概率分布彼此相邻；然而气温突增之后，最近二十年蒙古高原气温的分布远远超出了之前的变化范围（图1c）。因此，此次近几十年的气温飙升过程造成了百年来蒙古高原气温前所未有的状态。
图1 (a) 1986—2004年期间蒙古高原夏季气温趋势。（b) 蒙古高原夏季气温9年滑动平均值的时间序列。（c) 1861—2020年期间蒙古高原夏季每20年气温异常的频率分布。
气温飙升的驱动因子
进一步研究发现，外强迫无法解释近几十年蒙古高原气温飙升的现象（图2a），但气候系统内部变率的太平洋年代际振荡（ipo）和大西洋海温多年代振荡（amo）的位相变化对这次蒙古高原气温飙升有重要作用。观测和再分析资料、大样本集合试验、pacemaker试验以及amip试验均表明，研究时段内由正转负的ipo和由负转正的amo（图3）共同激发了中纬度大气遥相关波列，在蒙古高原上空形成了反气旋环流趋势（图2d和2e）。该反气旋环流通过增强向下太阳辐射和陆-气反馈加速了地表增暖，从而造成了此次气温飙升现象。此研究揭示出自20世纪80年代末以来蒙古高原气温突增的现象及其驱动因子和动力机制，突显了全球变暖背景下多种内部变率对区域气候突变的共同作用。
图2(a) 观测资料和mpi-ge中的北半球陆地（灰柱）和蒙古（绿柱）夏季平均气温趋势。红点和蓝点显示了mpi-ge中蒙古高原升温（max15）和降温（min15）幅度最大的15个集合成员。（b) 蒙古高原夏季气温时间序列。（c) max15和min15之间蒙古夏季气温趋势的差异。（d) 与 (c) 相同，但为200hpa的位势高度。（e) 1986—2004年期间200hpa夏季位势高度趋势。顺时针箭头符号表示蒙古高原上的反气旋趋势。
图3 ipo和amo指数19年滑动平均时间序列。灰色阴影表示温度突增期（1986—2004年）。
云南大学为该文第一单位，文章第一作者为云南大学地球科学学院博士后蔡晴宇博士，陈文教授和中国科学院大气物理研究所陈尚锋研究员为共同通讯作者，合作者包括美国斯克利普斯海洋研究所谢尚平教授、云南大学马天娇副教授以及中国科学院大气物理研究所朴金玲副研究员和兰晓青博士。该研究得到国家自然科学基金（项目编号42230605、41721004）的共同资助。
供稿：地球科学学院
编辑：李哲 责任编辑：王崴
