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研究揭示青藏高原北部隆升对区域气候影响机理

中科院地环所 研究揭示青藏高原北部隆升对区域气候影响机理

青藏高原隆起是新生代地球演化的重大地质事件,也是亚洲气候和环境变迁的重要驱动力。越来越多的地质证据显示,自距今约5000万年前印度次大陆与亚欧板块碰撞以来,青藏高原是分区域逐步隆起的。与此同时,地质时期亚洲地区的气候与环境经历了巨大的变化。但长期以来,关于青藏高原隆升对亚洲区域气候与环境变迁的作用尚存在着不同的看法。最近,基于中新世以来帕米尔-天山-昆仑山-阿尔金山-祁连山等青藏高原北部地区具有有限幅度的地形隆升、上新世初期塔克拉玛干等亚洲内陆沙漠形成的地质事实,中国科学院地球环境研究所刘晓东研究员、孙辉博士及其合作者利用一个高分辨率区域气候模式,通过降低青藏高原北部地形和移去亚洲内陆沙漠的古气候模拟研究,揭示了青藏高原北部隆升及亚洲内陆沙漠形成对区域气候和环境的影响。

本报讯中科院地球环境研究所研究员刘晓东等利用高分辨率区域气候模式,通过降低青藏高原北部地形和移去亚洲内陆沙漠的古气候模拟研究,揭示了青藏高原北部隆升及亚洲内陆沙漠形成对区域气候和环境的影响。相关成果日前发表于《第四纪科学评论》杂志。

他们的数值模拟结果表明,中新世以来青藏高原北部隆升造成高原北侧的塔里木盆地、天山至阿尔泰之间并一直向东延伸到中蒙边境的广大内陆较低海拔地区的年降水量减少,而帕米尔高原、天山、祁曼塔格山和祁连山等地形隆升区降水增多。由于大尺度大气环流及局地盛行风向随季节的变化,不同山地隆升对降水的影响随季节而变化。例如,祁连山隆升引起的年降水量增多主要取决于夏半年山地北侧偏北风及其强迫抬升的增强,而帕米尔高原抬升带来的年降水量主要取决于冬半年西风环流在高原西侧的强迫抬升。正是由于盛行气流在不同地区和不同季节的变化,造成局地地形隆升对降水影响的时空差异。

据了解,越来越多的地质证据显示,自距今约5000万年前印度次大陆与亚欧板块碰撞以来,青藏高原是分区域逐步隆起的。与此同时,地质时期亚洲地区的气候与环境经历了巨大的变化。但长期以来,关于青藏高原隆升对亚洲区域气候与环境变迁的作用尚存不同看法。

图片 1

此次研究人员的数值模拟结果表明,中新世以来青藏高原北部隆升造成高原北侧的塔里木盆地、天山至阿尔泰之间以及一直向东延伸到中蒙边境的广大内陆较低海拔地区的年降水量减少,而帕米尔高原、天山、祁曼塔格山和祁连山等地形隆升区降水增多。同时,由于大尺度大气环流及局地盛行风向随季节变化,不同山地隆升对降水的影响还随季节变化。例如,祁连山隆升引起的年降水量增多主要取决于夏半年山地北侧偏北风及其强迫抬升的增强,而帕米尔高原抬升带来的年降水量主要取决于冬半年西风环流在高原西侧的强迫抬升。正是由于盛行气流在不同地区和不同季节的变化,造成局地地形隆升对降水影响的时空差异。

图1 青藏高原北部地形降低及现代地形试验模拟的祁连山所在的经度带平均夏半年降水经向分布和风场经向垂直剖面及帕米尔所在的纬度带平均冬半年降水纬向分布和风场纬向垂直剖面。图中黄色阴影区表示地形高度

《中国科学报》 (2015-04-14 第4版 综合)

在高原隆起后上新世塔克拉玛干等亚洲内陆沙漠的出现会导致大气稳定度增加从而使沙漠区降水进一步减少。就塔克拉玛干沙区或我国西北东部-内蒙沙区中新世以来区域平均的年降水变化而言,青藏高原北部地形隆升的贡献约占40%,而沙漠下垫面出现的贡献约占60%。在青藏高原北部地形由低到高、高原北侧及西北侧内陆沙漠从无到有的发展过程中,模拟的亚洲内陆大部分地区大气中年平均沙尘含量及沉降通量不断增加。已发表的亚洲中部地区11个地点能够反映中新世至上新世干-湿气候变化的孢粉、同位素或磁化率等地质气候记录与模拟的降水趋势变化特征完全吻合,由此说明青藏高原北部地形隆升及亚洲内陆沙漠形成在中新世以来区域气候长期演变中具有重要的控制作用。

该项研究成果发表在Quaternary Science Reviews(Liu XD et al., 2015, Impacts of uplift of northern Tibetan Plateau and formation of Asian inland deserts on regional climate and environment, Quaternary Science Reviews, 116, 1−14, doi:10.1016/j.quascirev.2015.03.010)

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