您现在位于:南师大学地理科学学院工网>>学业发展
科研论文

我院刘健教授在《Nature》上发表论文

发布时间: 2013/10/15 16:23:27阅读次数:901
我院刘健教授于2013年1月31日在《Nature》上发表了题为“自然与人为强迫因子对全球降水变化的不同影响”的Research Letter论文(Jian Liu, Bin Wang, Mark A. Cane, So-Young Yim, June-Yi Lee. Divergent global precipitation changes induced by natural versus anthropogenic forcing. Nature, 2013, 4 9 3: 6 5 6-6 5 9. DOI 10.1038/nature11784.)。

未来几十年降水量变化预估是一个极具挑战性的前沿科学问题,对国际国内农业、水资源、旱涝灾害、社会经济可持续发展等具有深远影响。受观测资料时间长度的限制及代用资料空间分辨率的制约,对于降水量的年代至百年际尺度变化过程及其成因机制的研究还很欠缺,千年气候模拟可为此研究提供有效途径。在国家973项目、中国科学院碳专项项目和国家自然科学基金项目的共同资助下,我校刘健教授等人对近千年气候变化进行了模拟研究,揭示了全球降水量的时空变化规律及其对自然因子(太阳辐射和火山活动,SV)和人为因子(温室气体,GHG)的响应机制。

研究发现,自然因子(SV)和人为因子(GHG)引起的增暖都会使全球平均降水量增加,但增加的幅度差异显著。在SV强迫下模拟的全球平均温度每增加1 o C全球平均降水量增加 2.1%,而GHG强迫下对应的全球平均降水量仅增加 1.2%;两种情况下热带陆地区域平均降水量增加的幅度差异更大(5.5%与2.4%)。研究揭示其主要机制在SV增暖与GHG增暖情况下分别为海洋恒温机制与大气稳定机制:在SV增暖情况下,地表受太阳辐射加热,由于热带太平洋东部温跃层较西部浅,海洋恒温效应使得相同的SV加热引起的东部增温比西部小,从而加大热带太平洋东西向的海表温度(SST)梯度(类似于La Ni?a),使热带太平洋东西向的气压梯度相应增大,导致赤道东风和Walker环流加强,有利于水汽向热带季风及暖池区的辐合,使得全球平均降水量显著增加,此为海洋恒温机制;而在GHG增暖情况下,大气中上层吸收长波辐射加热,会使大气上下层间的温度梯度减小,大气稳定度相应增大,从而削弱Walker环流,减小热带太平洋东西向的SST梯度(类似于El Ni?o),不利于水汽向热带季风及暖池区辐合,导致全球降水增量减少,此为大气稳定机制。

该研究区分了两种类型的增暖及其降水效应并阐明了其主要机制,化解了古气候重建与IPCC气候预估关于增暖将导致热带太平洋东西向SST梯度增与减(La Ni?a型与El Ni?o型)的学术争端,对人们更好地认识并预估气候变化具有重要意义;同时该研究发现GHG增加导致的增暖与太阳辐射增加导致的增暖具有不同的大气稳定度、SST、降水效应,这意味着通过地球工程(在大气上层施放气溶胶粒子以减少到达地表的太阳辐射量)进行太阳辐射管控并不能完全抵消GHG对全球增暖的影响,这对于地球工程的规划实施具有现实意义。

这已是我校地科院教师近年来以南京师范大学为第一作者单位在《Nature》发表的第三篇论文,截至到目前,地科院教师已在《Nature》和《Science》累计发表八篇论文,其中以南京师范大学为第一作者单位累计发表五篇论文。

论文链接地址:http://www.nature.com/nature/journal/v493/n7434/full/nature11784.html