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【Science:末次冰消期非洲東南部和北部降水同步增多的機制】

Coherent changes of southeastern equatorial and northern African rainfall during the last deglaciation?

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Report

①末次冰消期(last deglaciation)是距今約 1-2 萬年前的全球性變暖、冰川退縮、海平面上升、大氣 CO2 濃度升高的地質歷史時期,與當代全球變暖有一定的相似性。因此,對末次冰消期氣候的研究,對於理解目前人類所面臨的氣候變化問題具有重要的參考價值。

②大量代用資料(湖泊沉積物、海洋沉積物)顯示,非洲水文氣候在末次冰消期發生了突然的變化。非洲北部和東南部的乾旱氣候在末次冰盛期(Last Glacial Maximum,LGM,21 ka)同時迅速被濕潤氣候取代,這段起始於14.7 ka濕潤期被稱為非洲濕潤期(African Humid Period,AHP)。然而,非洲北部(NA)和東南部(SEA)的濕潤期同步發生的原因仍然未解,因為模型和理論表明,在非洲東南部由於夏季太陽輻射強迫,該地區的降水量應該降低;

③對此,研究人員使用全球大氣-海洋-海冰-陸地耦合模型模擬了LGM到全新世早期(Holocene,11 ka)的氣候變化的情況,進而分析這段期間氣候突然變濕潤的原因,以及非洲北部和東南部氣候同步變化的可能機制。

④研究發現,末次冰消期的冰雪大量融化,削弱了「大西洋經向翻轉環流」(Atlantic meridional overturning circulation,AMOC)的主要洋流,導致早期赤道非洲北部及東南部降雨量的減少。然而,當AMOC再次重新恢復其強度時,該地區則會恢復到較為濕潤的情況。在北部地區,降雨量的增加是由較強的夏季太陽輻射和溫室氣體濃度驅動的,而東南地區降雨量的增加大多由較高的溫室氣體濃度所驅動

⑤根據這項研究,隨著全球溫室氣體濃度的上升,某些當今的非洲國家將來會有更為濕潤的情況。降雨量的改變會對該地區的社會經濟產生顯著影響,觸及到水資源、農業、水文氣候甚至局部及國家衝突等問題。

一作&通訊:Bette L. Otto-Bliesner【National Center for Atmospheric Research (美國國家大氣研究中心)】,2014-12-5

Fig. 1 模型模擬(紅線)和代用資料(黑線)的對比。
Fig. 2 耦合模型的經驗正交函數(EOF)及其主成分(PC)( 20 ka-11 ka)
Fig. 3 模型模擬的末次冰消期的降水變化(mm/month,11 ka-17 ka)
Fig. 4 末次冰消期的海面水溫變化(°C,11 ka-17 ka),來自模型模擬(A-C)和代用資料(A)

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