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[硕士论文] 高玉娟
环境科学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:本研究以暖季降水重建为基础,重新分析了过去500年亚洲季风区对火山强迫的水文响应。结果表明热带火山喷发后,中国地区降水呈现偶极子模式即长江淮河流域降水显著增加而中国南部降水明显减少。我们的研究结论与E1Chichón和Pinatubo火山的观测结果一致。因此我们认为之前以亚洲季风干旱指数集(MADA)重建为基础,提出热带及北半球火山波动导致亚洲整体干旱的结论过于简单化。而亚洲地区的水文响应是削弱的东亚和南亚夏季风及加强的东亚副热带西风急流共同作用的结果。
  1815年坦博拉火山喷发后在欧洲及北美地区导致1816年“无夏之年”并引起了严重的作物歉收和饥荒事件。然其对中国的影响却鲜有报道。本研究使用两套独立的代用记录并在过去千年热带火山对中国地区整体影响评价的基础上,系统的分析了坦博拉火山对中国气候及社会影响。以树轮为基础的代用数据和中国历史记录表明坦博拉火山喷发后引起了极端寒冷天气,随之伴随着严重的霜冻灾害和冰雪累积,而这一异常的气象灾害在中国南部地区是很少见的。低温往往通过抑制水分蒸发和季风环流引起干旱异常,干旱响应在亚洲季风干旱指数集(MADA)中很明显但在多代用降水重建数据中大部分干旱信号消失。中国历史记录记载的干旱,洪涝,霜冻和饥荒事件除中国南部地区外其他地区响应很温和,这部分归因于文献记录对坦博拉波动响应的不敏感性,或者对相应道尔顿极小期较低的太阳辐射及1809年未知的前置火山引起的较冷背景条件的不敏感性。
  为了进一步了解背景场(1809年前置火山及道尔顿极小太阳辐射强迫)对1815年坦博拉火山气候效应的潜在影响及预测将来情景下(RCP4.5)背景下,坦博拉量级气溶胶的气候效应及气候敏感度变化。我们运用CESM模型模拟了不同背景场下坦博拉量级火山强迫短暂的气候响应。结果表明在全球范围出现显著降温和轻微的降水减少,不同情景下差异较小。在亚洲季风区,降温幅度和降水减少量约是全球的两倍和五倍。然而,在较冷的背景条件下(道尔顿太阳辐射强极小值和1809年前置火山),水文敏感度增加约20%。亚洲季风区对流降水的减少主导了总降水响应的变化趋势,而较冷背景条件下对流降水的主导作用削弱。在RCP4.5情景下,我们发现全球尺度上具有相似的降温和降水减少趋势,但在亚洲季风区水文敏感度增加约5.8%,我们的研究表明了背景条件对火山强迫的调节作用。冷暖背景场下火山气溶胶气候效应的不同对我们评估将来全球变暖情景下火山气候影响具有重要意义,并为平流层地球工程方案提供借鉴作用。
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