1、 論 文 圖3 當代溫室氣體背景下 LUCC 引起的氣溫變化(RGL-RG 空心點表示通過 95%的信度檢驗 3 結論和討論 基于 NCAR CAM4.0 模式 , 通過 4 組敏感性試驗 , 考慮包含年際變化的氣候因子強迫 (溫室氣體含量和 土地利用變化的貢獻, 探討不同背景場下大尺度 LUCC 的氣候效應 . 研究表明 , 在兩種溫室氣體含量 背景下 , LUCC 引起全球平均的地表溫度符號相反 , 造成 LUCC 的氣候敏感性不同 . 進一步證實了氣候 圖 4 LUCC 引起的溫度差值的緯向分布 實線表示 1850 年溫室氣體含量背景(RL-ctl, 虛線表示當代溫室氣體 含量背景(RG

2、L-RG 背景在 LUCC 影響區域氣候中的重要性 . 為了討論這種影響的可能機制 , 本文通過 4 個典 型 LUCC 變化區域來分析 . 眾所周知 , 森林的反照率 比農作物低 , 當原來的森林變成農作物以后將增加 地表反照率 , 尤其是當有雪存在的中高緯度地區 , 將 大大地增加地表反照率 , 減少地表對太陽輻射的吸 收 . 通過兩個典型區域 ( 北美和歐亞大陸 分析發現 , 在當代氣候背景下 , 冰雪減少 , 導致地表反照率的變 化 , 造成地表凈輻射的增加 , 溫度升高 , 這種作用在 冬春季節明顯 . 另一方面 , 暖氣候背景下中緯度的降 a 得后期降水增加持續 , 會引起潛熱增加

3、 , 有降溫作 用 . 但是反照率變化在偏低緯度的變化不是很明顯 , 所以在低緯度地區水文過程對 LUCC 的氣候效應起 主要作用 , 即在氣候變暖背景下 , LUCC 引起的氣候 效應在低緯度更加容易出現差異 , 甚至信號相反的 情況 . 表2 氣溫 ( 1850 年 北美 歐亞 印度 東亞 -0.40 -0.22 0.20 -0.01 當代 -0.19 -0.02 -0.09 0.04 1850 年 -9.24 -3.76 -28.71 10.64 LUCC 引起的區域平均氣候要素的變化 潛熱 (W/m2 1850 年 -0.98 -0.43 -0.89 -0.08 當代 -0.35 -0

4、.09 1.12 -0.05 當代 1.47 -2.54 91.21 -49.25 降水 (mm 凈輻射 (W/m2 1850 年 -1.78 -1.15 -0.64 -1.39 當代 -1.23 -0.73 -1.62 -0.80 反照率 (×10-2 1850 年 0.96 0.77 0.22 0.53 當代 0.73 0.55 0.30 0.50 a 1850 年試驗指 : RL-ctl; 當代試驗指 : RGL-RG 2837 2013 年 9 月 第 58 卷 第 27 期 水是增加的 , 降水也影響地表凈輻射在感熱和潛熱 之間的分配 , 蒸發潛熱的變化會有降溫的效應 .

5、但是 從我們的結果上看 , 在中高緯度主要是由于地表反 照率變化主導溫度的響應 . 熱帶和副熱帶地區 ( 印度 和東亞 , 當代溫室氣體含量背景下 , 印度地區溫度 偏低 , 但是在東亞區域偏高 . 這是因為全球變暖不僅 會使得區域降水增多 , 也會使干旱化加劇 , 這種機制 尤其在低緯度有顯著的區域差別 . 所以土壤濕度和 降水的變化在低緯度決定了 LUCC 的氣候效應 . Pitman 等人 29 中 , 并不是全球變暖下降水都偏多 41,42, 土壤濕度對 降水存在正反饋作用 , 所以在利用模式模擬 LUCC 對區域影響的問題時 , 模式對暖氣候的模擬要具備 可靠的能力 , Pitman

6、 等人 43利用 7 個氣候模式 , 相同 的試驗方案討論夏季 LUCC 對氣候的影響 , 發現模 式存在很大的不確定性 ; 另外 , 選取不同的強迫條件 對 LUCC 的氣候效應研究也存在顯著的差異 , 就本 文的結果表明 , 不同的氣候背景 , LUCC 的氣候敏感 性就是相反的信號 , 這是特別值得注意的問題 . 因為 氣候背景的不同 , 可能就會造成 LUCC 引起的氣候 效應存在差異 , 本文通過考慮年際氣候因子變化的 數值試驗 , 為以后的 LUCC 氣候影響研究提供了一 定的參考依據 . 另外 , 本文的試驗只是一個初步的結 果 , 還需要設計更為合理仔細的試驗 , 尚存在許多值

7、 得進一步研究的問題和不確定性 , 例如 , 考慮 LUCC 的年際變化和只給定固定的土地覆蓋對氣候的影響 問題 , 也值得進一步研究 . 由于模擬結果對模式本 身、以及初始場和側邊界的依賴 , 需要做更深入的 工作 . 指出氣候背景在 LUCC 對區域氣 候影響的重要性 . 但是 , 目前大多數的 GCMs 都采用 固定的氣候態海溫強迫 , 只考慮 LUCC 的平衡態模 擬 , 忽略對氣候系統的反饋作用 . 我們通過瞬變試驗 , 考慮溫室氣體含量和 LUCC 年際變化情況下 , LUCC 引起的氣候效應的可能原因 . 從我們的試驗中認為 , 并不是土地利用變化直接影響 LUCC 的氣候效應

8、, 而是由于土地利用變化導致的地表反照率和水文過 程主導的 . 在 Pitman 等人 29 的試驗中 , 發現加倍的 CO2 情況下會使得降水增多 , 但是在我們的瞬變試驗 參考文獻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 IPCC. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Cambridge and New York: Cambridge University Press, 2007. 748845 Foley J A, DeFries R, Asner G P, et al. Globa

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