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陆面-气候-人类活动相互作用方面取得新进展
作者:华文剑               发布时间:2019/3/6 20:34:32              浏览量:983

亚马逊雨林(Amazon rainforest)和非洲萨赫勒(Sahel)半干旱地区是气候变化的热点(hot spot)研究区域。近年来,亚马逊流域经历了三次突然的干旱事件(2005,2010,2016),得到了世界科学家的普遍关注;而萨赫勒地区从经历1970s、1980s年代际的极端干旱到1990s年代末的降水恢复,存在着显著的年际、年代际变化。一方面,热带雨林干旱对气候变化的响应依然是国际上的难点问题;另一方面,萨赫勒地区降水变化究竟是海温内部变率还是人类活动有关的外强迫主导,尚不明确。最近的研究发现了一个有趣的现象:萨赫勒雨季降水(7-9月)与亚马逊东南部存在着显著的“跷跷板”年代际反相关关系。这种强烈的反相关很可能是由人为和火山气溶胶的年代际变化引起,而不是单纯地气候系统内部自然变率的作用。研究成果不仅为理解萨赫勒和亚马逊降水的年代际变化机理提供了新证据,也进一步证实了北大西洋及其周围的年代际气候变化主要还是来源于人类活动有关的外强迫贡献。

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Fig.1 (a) Time series of observed July-August-September (JAS) detrended rainfall anomalies (dashed lines, mm/day) with an 11-year running average (solid lines) superimposed for the Sahel (in red) and Southeast Amazon (SA, in blue). Regression patterns of the SST (shading, °C), 850hPa geopotential height (contours, gpm) and wind (vectors, m/s) fields onto the JAS detrended rainfall anomalies over (b) SA and (c) the Sahel. The rectangular boxes in (b) and (c) indicate the Sahel and SA regions.


在全球变暖背景下,森林生态系统受到气候变化和人类活动的多重影响。但是,由于非洲热带雨林观测数据相对比较缺乏,有关热带雨林的研究大多通过卫星数据和数值模式展开。2014年的《自然》杂志发表了有关刚果雨林(Congo Basin)卫星遥感的研究成果,发现过去十几年雨林的变干趋势与刚果森林绿色程度的大规模下降有关。那么,到底刚果雨林降水持续减小的原因是什么,不得而知。最近的研究工作基于多源观测资料和数值模拟试验,系统评估和比较了目前国际上常用的格点化观测数据和再分析资料在非洲热带雨林地区的适用性,并首次提出热带印度-太平洋沃克环流的加强和西伸是导致刚果热带雨林降水减小的主要原因,相关工作的开展有助于加深对热带雨林干旱机理的认识,为理解热带雨林对气候变化的响应提供新的线索。

以上工作是陈海山教授团队与美国纽约州立大学、佛罗里达州立大学等海外科学家合作完成,青年教师华文剑为第一作者。研究工作受到国家重点研发计划(2017YFC1502101)、美国国家科学基金会项目(AGS-1353740、AGS-1535426)、国家自然科学基金杰青项目(41625019)和青年项目(41605034)共同资助。

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Fig 2. Spatial patterns of AMJ rainfall linear trends (mm/day per decade) for the period 1979-2014 from (a) GPCC and (b) GPCP. The trends with solid dots are statistically significant at the 0.1 level. The rectangular box indicates the study region of Central equatorial Africa (CEA, 10°S-8°N, 14-32°E). (c) The areal mean AMJ rainfall anomalies (mm/day) from GPCC (color bar) and GPCP (dash line).


    相关文献:

Hua W., Dai A., Zhou L., Qin M., Chen H. 2019. An externally-forced decadal rainfall seesaw pattern over the Sahel and southeast Amazon. Geophysical Research Letters, 46, 923–932. https://doi.org/10.1029/2018GL081406.

Hua W., Zhou L., Nicholson S.E., Chen H., Qin M. 2019. Assessing reanalysis data for understanding rainfall climatology and variability over Central Equatorial Africa. Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-018-04604-0.

Hua W., Zhou L., Chen H., Nicholson S.E., Jiang Y., Raghavendra A. 2018. Understanding the Central Equatorial African long-term drought using AMIP-type simulations. Climate Dynamics, 50, 1115–1128. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3665-2.

Hua W., Zhou L., Chen H., Nicholson S.E., Raghavendra A., Jiang Y. 2016. Possible causes of the Central Equatorial African long-term drought. Environmental Research Letters, 11, 124002. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/12/124002.