黃曉芳等-JGR：不同幅度增溫背景下亞洲夏季風的變化
近年來全球變暖對夏季風北邊緣的影響成為學術界關注的焦點之一。然而，亞洲夏季風對未來不同幅度增溫的響應還存在很大爭議。因此，古增溫對亞洲夏季風的影響可為理解未來氣候變化提供重要參考。
末次冰盛期（～21 ka）、工業革命前、全新世中期（～6 ka）和中上新世（～3.3–3.0 Ma）是4個受到廣泛關注的地質時段。末次冰盛期冰蓋規模較大，是全球大陸和海洋非常寒冷的時期，也是距今最近的冰期，大氣CO2含量為180 ppmv，全球溫度比現代低～5 ℃。工業革命前大氣CO2含量為280 ppmv，全球溫度比現代低～0.8℃-1.2℃。全新世中期北半球高緯太陽輻射高於現代，大氣CO2含量為280 ppmv，全球溫度比現代高～0.7℃。中上新世是距今最近的大氣CO2濃度超過400 ppmv的時期，與現代大氣CO2濃度非常接近，全球溫度比現代高～2℃-3℃。這4個時期海陸分佈與現代相似，青藏高原高度也非常類似，是系統比較不同幅度增溫背景下亞洲夏季風北邊緣變化的理想地質時段。
中科院地質與地球物理所新生代地質與環境院重點實驗室博士後黃曉芳，在導師楊石嶺研究員指導下，利用PMIP3和PlioMIP1模式輸出結果，運用多模式集合平均方法，分析了末次冰盛期、工業革命前、全新世中期和中上新世亞洲夏季風特徵。結果表明，隨著全球溫度的增加，亞洲夏季風北邊緣逐漸向北推進：與末次冰盛期相比，工業革命前夏季風北邊緣向北推進了～200 km，全新世中期夏季風北邊緣繼續向北推進了～50 km，中上新世夏季風北邊緣又進一步向北推進了～50 km（圖1）。上述時段的地質記錄顯示，乾溼分界線隨著全球變暖也向北推進，相對應的移動距離分別為～350 km、～100 km和～150 km（圖2）。模擬和重建結果一致表明，隨著全球變暖亞洲夏季風雨帶向西北推進。
圖1 末次冰盛期（綠線）、工業革命前（黑線）、全新世中期（藍線）以及中上新世（紅線）東亞夏季風北邊緣位置變化
圖2 重建的末次盛冰期（b、d；綠線）、中全新世（a、d；藍線）和中上新世（c、d；紅線）乾溼分界線以及和現代乾溼分界線（d；粗黑線）的對比。藍色為溼潤點，紅色為乾旱點（a-c）；實心圓點表示根據孢粉定量重建的年降水量點
模擬結果還顯示，隨著全球變暖，亞洲大陸和赤道西太平洋之間的熱力對比顯著增加。這使得1）西太平洋副熱帶高壓（WPSH）位置逐漸擴張且強度逐漸增強；2）熱帶輻合帶（ITCZ）在印度洋地區向北偏移，而在西太平洋地區向南移動（圖3）。兩者共同導致亞洲夏季風向北推進，從而使雨帶深入中國北方。
需要指出的是，中上新世溫暖期全球溫度的顯著增加大大增強了副熱帶高壓，使得副熱帶高壓位置明顯西伸，抑制了來自印度洋的水分輸送。鑑於中上新世大氣CO2濃度和現代非常類似，研究認為未來增溫2℃-3℃的背景下，中國北方將變溼潤，而中國南方和中南半島將略微變幹。
圖3 末次冰盛期（綠線）、工業革命前（黑線）、全新世中期（藍線）以及中上新世（紅線）夏季ITCZ（實線）和WPSH（虛線）位置變化
研究成果發表於JGR: Atmospheres。（黃曉芳, 楊石嶺*, Haywood A, 姜大膀, 王永達, 孫敏敏, 唐自華,丁仲禮. Warming-induced northwestward migration of the Asian summer monsoon in the geological past: Evidence from climate simulations and geological reconstructions [J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2021,126: e2021JD035190. DOI: 10.1029/2021JD035190.）
編輯：萬鵬
校對：趙娜
