地表覆盖状况对亚洲气候变化影响的海－陆－气耦合模拟研究

随着人类活动的加剧，全球地表覆盖状况已经发生了十分显著的改变，如森林砍伐、草场退化、耕种面积的扩张等等。地表覆盖的改变将影响地气之间的动量、能量和水分等的交换，从而对气候变化产生显著影响。近几十年来，很多学者利用数值模拟方法，研究了地表覆盖变化的气候效应，并取得了很多重要的研究成果。然而，这些研究大多采用单独的大气环流模式或区域气候模式，尚未考虑海洋与大气之间的耦合作用。近年来的一些研究表明，海气耦合作用放大了热带雨林砍伐对气候的影响。亚洲季风区是海气耦合作用对降水变率影响最大的地区之一。鉴于此，本课题拟采用海－陆－气耦合模式进行长时间积分，研究由人类活动引起的地表覆盖变化对亚洲季风气候的可能影响，并从地－气、海－气之间的能量和水分交换以及大气环流变化的角度，研究地表覆盖状况影响气候变化的机理。此外，还将利用长时间的积分结果，重点分析地表覆盖变化对季风区气候年际－年代际变率的影响。

温室气体、气溶胶和土地利用/覆盖变化（LULCC）是人类影响气候的三种主要方式。本项目利用海－陆－气耦合模式CESM定量评估了LULCC对季风亚洲区域气候变化的影响程度。研究发现，LULCC使得中国东部和印度半岛的2m气温日较差显著减小约1-2°C。机理分析表明：这主要是由于地表热通量的日变化振幅增大和感热日变化振幅减小引起的。观测数据表明，近50年来全球陆地气温日较差呈现显著减小的趋势。虽然考虑了温室气体和气溶胶作用的CMIP3多模式试验可以模拟出日较差减小的趋势，但幅度远较观测为小。通过本项目研究发现，LULCC对日较差的减小也有显著贡献，这是CMIP3模拟中没有考虑的。另外，以往研究多关注LULCC对冬夏季环流的影响。本项目研究发现，LULCC对季风亚洲区域环流的影响在春、秋季节表现最强，在冬、夏季节则相对较弱。这主要是由于冬夏季风期间，在强烈的季风气流平流作用下，LULCC对陆气通量的影响很难积累所致。我们研究还发现，植被的存在对热带地区季节内振荡的强度和传播方向也有一定程度的影响。最后，为了以后进一步研究的需要，我们发展了一个新的动力降尺度方法，该方法通过订正全球模式的系统误差，可以显著提高区域模式对气候平均态和极端天气、气候事件的模拟能力，该研究得到国际同行较高评价。这个新动力降尺度方法在气象、水文、大气化学研究等方面具有广泛的应用前景。