非洲古气候模式模拟与观测证据的吻合

论文链接：http://www.sciencemag.org/content/346/6214/1223.full

12月5日，美国《科学》杂志发表了6163银河线路检测中心刘征宇课题组参与的题为“Coherent changes of southeastern equatorial and northern African rainfall during the last deglaciation”的工作。这项成果代表了对AHP（非洲湿润期）的产生原因和机制研究的新进展。

已有的代用资料表明，从距今约14700年前开始非洲大陆大部遭遇了气候突变，一致地进入了比现在湿润得多的环境，并且延续到全新世早中期。在这段称为AHP的时期，降水增加，湖泊水位上升，植被多样化，撒哈拉沙漠也与今天截然不同。这项研究着眼于SEA（东南赤道非洲）与NA（北部非洲）这两个位于赤道南北两侧并受到气候强迫因子不同影响的地区，通过分析对比代用资料和模式模拟结果，指出了AHP的产生原因：末次冰盛期早期即AHP之前，被抑制的AMOC（大西洋经向翻转流）减弱了这两个地区的降水使其干旱。在AMOC恢复后，同时受到太阳轨道变化和GHG（温室气体）增加的影响，NA的气候变湿；而SEA的变湿则为后者所主导。GHG的增加对决定了大西洋和印度洋海表面温度增温模态，其导致的蒸发和空气湿度增加也是AHP一致变化的重要原因。

这项工作达到了古气候模式模拟与观测证据的较好匹配，系统地弥补了早先研究单一气候强迫因子不能很好地解释AHP一致变化的缺憾；更重要的是，通过对非洲地区过去气候变化机制的更好理解有助于后续研究减少对未来气候变化（主要受GHG增排影响）估计的不确定性，对规划当地经济社会发展（例如水资源分配，农业和地区冲突）有着重大意义。

6163银河线路检测中心大气与海洋科学系气候与海气实验室的刘征宇教授和博士研究生陆正遥参与完成了该文，刘教授的共同项目美国合作者B. L. Otto-Bliesner主持了本项研究。这是继刘征宇课题组在2014年11月27日发表论文探讨2万年以来厄尔尼诺与南方涛动变化机制（Liu et al., 2014, nature）之后在古气候研究领域的又一突破。

距今2.2万年至1.1万年非洲气候模式模拟与代用资料对比。a）北大西洋经向翻转流（红线）与百慕大地区231Pa/230Th比值（黑线）；b）模拟的NA降水（红线）与观测的非洲大陆湿度指数（黑线）；c）模拟的NA总绿叶面积指数（红线）与观测的陆源沉积物百分比（黑线）；d）模拟的SEA降水（红线）与观测的Tanganyika湖叶蜡氢同位素成分比（黑线）和Challa湖BIT（代表沉积物中水生有机质与陆生有机质对比）指数（蓝线）；e）模拟的刚果盆地降水与观测的该地叶蜡氢同位素成分比（黑线）。图中背景绿色部分代表了AHP。b）至d）中，浅红色线代表模拟的十年平均时间序列，深红色线代表了将模拟结果插值至代用资料的时间分辨率。

今天我们看到的非洲大陆干旱地区的湖泊和湿地，例如上图中位于利比亚南部沙漠之中的Ubari绿洲，曾经更为常见，得益于那时丰沛的降水。

图片来源：http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oasis_in_Libya.jpg

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