气候模式有助于重建非洲潮湿期

日期:2018-05-16 人气:2

使用复杂的建模系统,研究人员已经计算出在上一个冰河时代结束时引起降雨急剧增加的力量,并标志着 /

罗德岛普罗维登斯(布朗大学) - 在最后一个冰河时代结束时,非洲大片地区的降雨量发生了巨大变化。随着世界上大型冰原在北半球和南半球的退缩,非洲大部分地区的降雨量急剧增加,标志着非洲潮湿时期的开始。

在“科学”杂志发表的一项研究中,研究人员使用复杂的气候模型来模拟降雨的变化,并更好地理解驱动它的力量。将模型模拟与重建过去降雨变化的地质数据集进行比较。研究表明,该模型能够准确地模拟过去发生的变化。研究结果不仅对于了解非洲降水模式的原因很重要,而且还因为它们增强了对研究中使用的气候模型的信心。

布朗地球,环境和行星科学教授詹姆斯罗素是该论文的合着者。他讨论了这些发现及其与Kevin Stacey的含义。

你能描述一下在上一个冰河时期非洲降雨过渡的情况吗?

我们知道,在大约21,000年前的最后一个冰川期间,非洲大部分地区比现在干燥得多。一些关于干燥的最好证据来自赤道湖泊。比如维多利亚湖,今天的康涅狄格州和罗德岛州的大小相当,完全变干,变成了一片巨大的沼泽地。该地区的其他一些大湖仍然存在,但其水位比今天低得多。例如,在非洲中部的坦噶尼喀湖,现在的水平低于300米。

我们也知道,从大约一万五千年前开始,整个地区变得更加潮湿。最好的例子来自北非。今天,北非包含撒哈拉沙漠,但在全新世早期,该地区的部分地区有大湖,而热带草原则代替了冰期期间存在的沙漠。我们看到湖泊沉积物的沉积物,那里现在没有湖泊,还有洞穴艺术描绘的长颈鹿和其他动物在当前的气候条件下没有业务。

这已被称为绿色撒哈拉期或非洲潮湿期,历时约11000年至5000年前。我们在非洲大湖上进行的实地调查显示,大约在同一时间,这段潮湿时期的信号从撒哈拉沙漠南部延伸到赤道和赤道南部的非洲地区。

关于如何向潮湿的气候过渡的问题一直存在。是什么引起的?

气候模拟能够揭示什么光?

我们知道北非的非洲潮湿时期主要与地球轨道周期的变化有关。由于地球自转的小摆动,11,000年前北半球的夏季日照比今天强烈得多。这个强烈的暖气期加热了陆地表面,导致来自海洋的强风吹来,并导致更多降雨。

但该模型有助于解释的是,这种更加潮湿的气候如何到达赤道和南部赤道非洲南部。地球的旋转摆动实际上会导致两个半球之间相反的太阳光变化,使得北方的额外加热在南方冷却。这意味着轨道强迫无法解释延伸到非洲南部的湿润潮湿时期。我的合作者能够仅使用轨道强迫运行模型进行实验,以及使用其他可能导致降雨量变化的因素(如温室气体浓度)的实验。通过将这些测试与每个强迫同时发生变化的模拟进行比较,我们发现在最后一次冰消期间温室气体的增加主要是赤道和非洲东南部潮湿环境的主要原因。

这一点很重要,因为大多数人并不一定认为温室气体是最后一次冰消期间热带降雨的主要驱动因素。他们更多地考虑地球轨道变化或冰盖变化。我们相信这个模型的结果是稳健的,因为模型模拟的降雨变化的空间和时间演变与我们可以从地质数据重建的变化相匹配。

你认为这里有什么大的想法?

那里有两个。首先,研究表明,非洲降雨量的变化,特别是在赤道地区,对温室气体浓度上升非常敏感。我发现一件令人印象深刻的事情是,尽管所有导致地球在最后一次冰消期间变暖的因素,例如地球的轨道摆动和冰盖融化,导致赤道和东南非洲降水的主要因素变化似乎是温室气体。在最后一次冰消期间,赤道非洲降雨量对温室气体的敏感性表明,非洲未来热带水文学的温室气体正在上升。

其次,这项研究为这种特定气候模型预测未来降雨量的能力提供了信心。本研究使用的模型是美国国家大气研究中心运行的美国气候模式之一的社区气候系统模式。这是一个非常详细的气候模式首次以瞬态模式运行,我们正在研究冰川消融过程中气候的时间演变,而不是某个地区在特定时间的静态地图。纵观从两万年前到一万年前的转变,该模型在捕捉转型动态方面做得很好。这使我们更加有信心了解随着温室气体浓度持续上升,未来热带非洲降雨如何变化。

出版物:Bette L. Otto-Bliesner等人,“相干变化赤道东北部和北非的降雨期间,“科学,2014年12月5日:卷。 346没有。 6214页1223-1227; DOI:10.1126 / science.1259531

资料来源:布朗大学凯文斯泰西

图片:布朗大学