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南北半球能量不对称及其对降雨分布的影响

批准号:
42075036
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘春雷
依托单位:
学科分类:
气候与气候系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘春雷

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地球系统南北半球能量不对称分布,导致越赤道大气能量由北半球向南半球输送和海洋热能由南半球向北半球输送。近期观测和模拟结果都表明,越赤道大气能量变化影响降雨的半球不对称性和空间分布,特别是热带辐合带位置和强度。南北半球大气能量不对称的变化主要是由温室气体强迫和气溶胶强迫造成的,这方面的研究到目前为止还很少,它们对半球能量不对称的贡献和影响机制还不清楚,对越赤道能量输送中水汽携带能量所占比例的研究还是空白。越赤道水汽和能量与降雨分布关系密切,但缺乏系统研究。本项目拟利用新发布的 CMIP6 和 CMIP6 DAMIP 完全海气耦合模式模拟结果,结合观测资料进行归因研究,系统探讨两种强迫对南北半球能量不对称变化的贡献和影响机制,探讨越赤道水汽和能量传输的变化规律,以及与不同雨带位置和强度的定量关系。揭示这种关系的变化规律及对未来降雨分布的影响,为准确预报未来全球降雨时空变化,提供新的途径和方法。
英文摘要
The hemispheric energy asymmetric distribution in the Earth system leads to the cross-equatorial transport of the atmospheric energy from the northern hemisphere to the southern hemisphere and the oceanic heat transport from the southern hemisphere to the northern hemisphere. Recent researches from both observations and model simulations have shown that the change in cross-equatorial transport of the atmospheric energy affects the hemispheric precipitation asymmetry and its spatial distribution, particularly the position and intensity of the inter-tropical convergence zone. The change of the hemispheric energy asymmetric distribution are caused by the forcings of anthropogenic greenhouse gases and aerosols, but researches on this topic are still rare. The influence mechanism and the contribution of the anthropogenic greenhouse gases and aerosol forcings to the hemispheric energy asymmetry are still not clear, and the percentage of the energy carried by the water vapor in the cross-equatorial transport is still unknown and needs further study. The cross-equatorial water vapor transport and the precipitation have close relationship, but further systematic research is needed. In this study, the newly published CMIP6 and CMIP6 DAMIP datasets from coupled simulations will be employed to carry out the detection and attribution study. Combined with observations, the influence mechanism and the contribution of the anthropogenic greenhouse gases and aerosol forcings to the hemispheric energy asymmetry will be investigated systematically, the change pattern of the cross-equatorial transport of the atmospheric water vapor and energy, and their quantitative relationship with the position and intensity of different rain belts will be studied, so as to reveal the variations of the relationship with the increase of greenhouse gases and decrease of aerosols in the next tens of years, providing a new way and method for the precise prediction of the spatiotemporal variations of the precipitation in the future.
降水变化对人类社会活动有很大影响,而大气能量半球不对称与降水半球不对称有密切联系。但在气候变暖背景下,它们各自的不对称是如何变化的,它们的密切关系有没有改变?这些都是本项目的研究目标。本项目使用CMIP6和CMIP6 DAMIP气候模式不同情景(hist-nat, hist-GHG, hist-aer及historical)下的1850-2014模式模拟资料,研究了大气能量越赤道传输(AHT),及其各能量分量、地表温度(Ts)、降水(P)的半球不对称性变化,以及它们之间的关系。. 结果表明,南半球1850-1880年平均的大气能量在所有情景下都小于北半球(AHT<0),与当前大气状态相似。在包括气溶胶效应的情景中(hist-aer和historical),随着北半球气溶胶排放的增加,AHT逐渐增大,并转为正值,并在1960-1990年间达到峰值。在hist-nat和hist-GHG情景中,多模式平均的AHT大部分时间为负且接近于零。在1980年以后的historical情景中,AHT减小,但在hist-aer情景中没有减小,意味着在1980年以后,historical情境中的AHT受到气溶胶和温室气体的综合影响,但AHT计算存在较大的模式间差异和不确定性。模式的AHT对气溶胶光学厚度AOD的增加都是正响应,而对CO2 质量co2mass的响应是混合的,只有一半模式为正响应,并且AHT与co2mass的相关性远低于AHT与AOD的相关性,表明温室气体强迫的复杂性。在整个模拟时间段里,气溶胶对AHT的影响大于温室气体。hist-aer模拟的AHT与ΔAOD的相关系数普遍高于historical的模拟,证实了CO2的排放将减弱气溶胶对 AHT的影响,减少气溶胶排放引起的大气半球能量不对称。我们也研究了AHT 各能量分量与AOD和co2mass的关系。. AHT和 降雨半球不对称(ΔP)之间的关系对所选时间段较为敏感,回归斜率也随研究中使用的模型的数量而变化,但四种情景下多模式平均的相关斜率非常一致。同样,虽然各情景各模式下,ΔTs与ΔP的相关都有差异,但是各个情景的总相关还比较一致。大气能量越赤道输送AHT与大气越赤道水汽输运AMT 之间存在很强的相关。AMT 和 ΔP之间也存在很强的相关。
全球气候变暖对 Hadley 环流强度变化的影响
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘春雷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金