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植株所在青藏高原温度年循环商讨中拿走进展

2019-11-17 04:39
中科院等研究发现
人类活动对气候变化影响始于工业化早期

大多数关于人类活动对长时间尺度气候变化影响的研究都集中于气候变暖,对于温度年循环幅度变化的研究则局限于器测时段。这主要是因为基于代用资料的温度重建往往被限制于某一季节,难以同时获取均一的、两个不同季节的温度信号。尽管基于器测资料的研究发现温度年循环在近几十年有弱化趋势,并且这一趋势可归因于人类活动,但这种弱化趋势始于什么时候以及在工业化前是否存在尚不清楚。

记者从中国科学院植物研究所获悉,该所研究员张齐兵研究组通过建立树轮密度—宽度残差序列,重建了青藏高原1700年以来温度年循环幅度变化的历史。该研究是国际上首次利用树轮资料来研究温度的年循环变化,相关论文发表在近期的《自然—通讯》杂志上。

记者今天从中国科学院大气物理研究所了解到,该所联合国内外学者共同研究发现,人类活动对气候变化的影响始于工业化早期的19世纪70年代左右,而不只是发生在近几十年观测资料丰富的时段。相关论文最近在《自然-可持续发展》(Nature Sustainability)杂志发表。

中国科学院植物研究所张齐兵研究组长期致力于青藏高原的树木年轮生态学研究,通过对青藏高原多个高海拔样点树轮宽度和密度数据的分析发现,树轮宽度显著响应于冬季温度变化,树轮密度则能够可靠地指示夏季温度信号。研究人员通过建立树轮密度−宽度残差序列,重建了1700年以来温度年循环幅度变化的历史。研究发现,温度年循环弱化趋势在青藏高原及更大的空间尺度上始于工业革命后的19世纪70年代,在之前18世纪至19世纪60年代则呈现了微弱的上升趋势,意味着工业革命以来温度的季节性越来越不“分明”了。这一发现与青藏高原冰芯记录的硫酸盐气溶胶自19世纪70年代以来持续增加的证据相一致,表明了人类活动对青藏高原地区温度年循环及大气成分的影响很可能始于19世纪70年代。

张齐兵研究组长期致力于青藏高原的树木年轮生态学研究,通过对青藏高原多个高海拔样点树轮宽度和密度数据的分析发现,树轮宽度显著响应于冬季温度变化,树轮密度则能够可靠地指示夏季温度信号。

中科院大气物理所副研究员段建平联合英国气象局哈德莱中心武培立等国内外10位共同作者,从气温的季节性变化入手,利用观测资料、树轮等代用资料和气候模式资料检测了人类活动对气温变化影响的早期信号及开始时间。

该研究是国际上首次利用树轮资料来研究温度的年循环变化,于1月17日发表在《自然-通讯》(美高梅集团官网 ,Nature Communications)杂志上。副研究员段建平为该文第一作者和通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

研究发现,温度年循环弱化趋势在青藏高原及更大的空间尺度上始于工业革命后的19世纪70年代,在之前18世纪至19世纪60年代则呈现了微弱的上升趋势,意味着工业革命以来温度的季节性越来越不“分明”了。

研究发现,观测资料显示的气温季节性弱化,实际开始于19世纪 60~70年代,而且同步地发生在了青藏高原、欧洲甚至北半球的中高纬度区域,而在之前是相对稳定或不显著的小幅度增强趋势。

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研究人员介绍,这一发现与青藏高原冰芯记录的硫酸盐气溶胶自19世纪70年代以来持续增加的证据相一致,表明了人类活动对青藏高原地区温度年循环及大气成分的影响很可能始于19世纪70年代。

基于以上事实,研究人员进一步利用多个全球耦合气候模式模拟的结果进行了检测和归因分析。结果发现,北半球中高纬度区域自19世纪70年代以来的气温季节性弱化可归因于人类活动的影响,而且人类活动对其的影响机制存在纬度效应。

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据了解,过去一直以来,大多数关于人类活动对长时间尺度气候变化影响的研究都集中于气候变暖,对于温度年循环幅度变化的研究则局限于仪器观测时段。这主要是因为基于代用资料往往只能重建某一季节的温度,难以同时得到均一的、两个不同季节的温度信号。尽管基于仪器观测资料的研究发现温度年循环在近几十年有弱化趋势,并且这一趋势可归因于人类活动,但这种弱化趋势始于什么时候以及在工业化前是否存在尚不清楚。

段建平说,这一研究结果充分说明,人类活动对气候变化的影响其实是始于工业化早期的,而且其影响也远不只是气温升高和极端气候事件频发,而是“淡化”了气温的季节差异,使得四季越来越不分明。

青藏高原树轮指示的温度年循环幅度变化及其与气候模式资料的对比

(原载于《中国科学报》 2017-01-24 第1版 要闻)

具体来说,在北半球高纬度,温室气体是引起夏-冬温差弱化的主要因子,而中纬度区域温度季节性的弱化主要与人类活动排发的硫酸盐气溶胶有关。这是由于温室气体增温效应在高纬度地区最为明显,而人类气溶胶的排放主要发生在北半球的中纬度区域,且其冷却效应对夏-冬温差的影响也在中纬度区域最强。

据了解,气候变化的归因不仅是科学研究的一个重要科学问题,也是国际气候谈判的重要科学依据。然而,近年来相关研究的绝大部分工作聚焦在了近几十年的器测资料时段,而且主要是针对变暖趋势和极端气候事件个例开展了归因研究。目前的广泛认识是,人类活动对20世纪50年代以来的气温变化产生了显著影响,而且确信程度高,但对于“人类活动对气温变化的影响始于何时、在工业化早期时段的影响是否普遍”这一科学问题,证据却相对匮乏,确信程度也较低。

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