过去和未来全球变暖情景下气候—植被反馈作用的模拟研究

将古气候模拟与气候变化预估研究相结合，以国际上新一代的全球大气-海洋-动力植被耦合模式（CCSM4.0）为研究工具，通过大规模数值试验来集中模拟上新世中期（约3百万年前，是地质时间尺度上距今最近的温暖时期）和全新世中期（或称之为全新世大暖期，6000年前，是全新世中最为温暖的时期）全球气候与植被状况，定量评估气候-植被反馈作用，在中国区域对比分析模式结果与重建记录的异同，探讨两个温暖时期气候的成因。另一方面，在最新的中端典型浓度路径RCP4.5情景下模拟本世纪气候变化，研究全球变暖背景下植被潜在变化趋势、气候与植被相互作用、以及内在机理。.以上工作的开展，有望从气候动力学的角度加深理解上新世中期、全新世中期全球和我国温暖气候的成因，特别是过去和未来全球变暖情景下气候-植被反馈作用与机制问题，并为我国针对气候与环境未来变化的预估与评估工作提供基础数据。

依据项目计划书，课题组（1）使用气候模式模拟了上新世中期气候，揭示相对于工业化革命前期，上新世中期植被变化主要表现为针叶林北移、阔叶林和灌木扩张、草地向北扩展；植被反馈作用对全球增温的贡献为12%，并且在北半球中高纬地区表现更强；植被反馈引起的增温与地表反照率变化有关，并进一步受到积雪/海冰－反照率反馈机制的放大影响。（2）开展了数值模拟试验，揭示全新世中期东亚气候变化主要源于轨道强迫作用；海洋和植被能在一定程度上影响东亚气候，其中海洋反馈引起中国年、冬季和秋季升温，春季降温，对夏季温度的作用不大；植被反馈主要通过影响地表反照率、蒸散发、热通量引起年平均降温并改变季节温度；同时，海洋反馈导致冬季和秋季降水增加，年平均、春季和夏季降水减少，而植被反馈对中国年和各季节降水影响较小。总体上，全新世中期海洋反馈作用缩小了模式和代用资料之间的差距，植被反馈作用与之相反但存在不确定性。（3）模拟研究指出在RCP4.5情景下，外强迫随时间演变的全球土地利用变化导致全球陆地降温、降水增加，它与固定外强迫的土地利用效应的差异主要源于前者的高纬春秋季积雪—地表反照率反馈过程、西亚等干旱区蒸发增加以及北美东部和欧洲南部水汽输送辐合。（4）除上述既定的研究目标以外，课题组还评估了通用气候系统模式对中国气候的模拟能力及其分辨率的影响，评估了新一代气候模式对青藏高原气候的模拟能力并开展了预估研究。