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全新世温度大暖期模式与持续升温模式:记录-模型对比问题及其研究展望

已有 2487 次阅读 2023-7-28 16:48 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

全新世(距今约11700年)是我们正在经历的现代间冰期,可为评估当下全球变暖、预测未来温度变化提供重要的时间窗。然而,目前关于全新世全球年均温度变化模式学界存在两种截然不同的观点。一种观点认为,全新世温度是从末次冰消期开始逐步升温,在早-中全新世形成一个大暖期,然后在晚全新世逐步降温(图1,简称大暖期模式)。另一种观点认为,全新世温度一直持续升温到当前的全球变暖(图2,简称持续升温模式)。不同记录之间、记录与模拟之间均存在明显分歧,成为近10年来困扰古气候学界的“全新世温度谜题”。

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图1 全新世大暖期模式的经典曲线及可能驱动机制

不同记录重建的全新世温度存在一个早中全新世相对温暖的大暖期模式,其主要原因多认为是北半球夏季太阳辐射变化引起的

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图2 全新世持续升温模式的代表曲线及可能驱动机制

不同记录重建的全新世温度(尤其是冬季温度)自末次冰期以来持续升高,北半球冬季太阳辐射、温室气体浓度的升高以及末次冰期北极大冰盖消融后的反馈机制均起到作用


围绕代用指标能否记录温度问题、代用指标的季节性问题、温度变化的空间差异问题、温度记录的空间分布不均问题,古气候模式对粉尘、海冰和植被等因素考虑不全面等问题,以及温度资料的数据同化问题,近年来发表了多篇NatureScience及其子刊文章,也在PNASScience Bulletin、《中国科学:地球科学》等刊物发表了大量研究成果,取得了一系列重大进展,但“全新世温度谜题”仍然悬而未决。

近期,“全新世温度大暖期模式与持续升温模式:记录-模型对比问题及其研究展望”一文发表于《中国科学:地球科学》(中、英文版)2023年8期。通过总结代用指标重建、气候模式模拟以及古气候数据同化的全新世温度研究进展,文章指出目前指标重建和气候模拟研究均面临突出问题,包括对代用指标的多解性和季节性认识不清、对温度记录的空间异质性理解不深以及气候模式对反馈过程(如植被、云-辐射反馈等)的刻画不足等,制约了对全新世温度变化过程和机制的深刻理解

总体来讲,教科书中的经典全新世大暖期模式可能仅限夏季温度的变化模式,且在北半球中高纬度地区更为明显,而持续升温模式可以看作是冬季温度的变化模式,可能主要位于低纬度地区。针对上述问题,该研究进一步提出,破解“全新世温度谜题”需要从过程和机理出发,强化代用指标的基础理论研究,厘清不同温度代用指标的季节性响应。同时,要重视温度变化的区域差异,拓展记录空白区的温度定量重建。此外,还需要提高气候模式对于复杂反馈过程的模拟性能,降低气候模式的模拟误差,并推动全新世陆地温度记录的数据同化研究,实现古气候记录与模拟的最优融合。



了解研究详情,请登录期刊官网阅读原文

中文版:陈发虎, 段炎武, 郝硕, 陈婕, 冯小平, 侯居峙, 曹现勇, 张旭, 周天军. 2023. 全新世温度大暖期模式与持续升温模式: 记录-模型对比问题及其研究展望. 中国科学: 地球科学, 53(8): 1699–1717

英文版:Chen F, Duan Y, Hao S, Chen J, Feng X, Hou J, Cao X, Zhang X, Zhou T. 2023. Holocene thermal maximum mode versus the continuous warming mode: Problems of data-model comparisons and future research prospects. Science China Earth Sciences, 66(8): 1683–1701, https://doi.org/10.1007/s11430-022-1113-x



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