过去2000年LUCC对全球气候影响的模拟研究

Climate simulation and diagnostic analysis would be used in this project to simulate and study the global climate change over the past two millennia, under the forcing of land use/land cover change (LUCC). Sensitive simulation would be carried out using Community Earth System Model (CESM), driven only by the reconstructed global LUCC dataset over the past two millennia. The temporal and spatial characteristics, especially the decadal-centennial variations, of temperature and precipitation would be studied based on the model output, along with the global monsoon and global circulation. The aim of this project is to find the machanism of how LUCC influence the global, mainly East Asian climate over the past two millennia, especially the decadal-centennial change, and to help understanding the role of human activities in the global warming over the past century, i.e. 20th century.

为了研究长时间尺度LUCC的全球气候效应，为深入理解人类活动在20世纪增暖中的贡献提供参考，本课题拟从人类活动重要表征之一的LUCC角度出发，开展模拟研究。本课题将以收集到的过去2000年（公元1-2000年）全球LUCC重建数据为基础，驱动公共地球系统模式（CESM）开展单因子敏感性试验，采用数值模拟和诊断分析相结合的方法，模拟研究在LUCC强迫下全球尤其是东亚地区过去2000年来的气候变化特征，重点针对温度、降水及全球季风的年代-百年际变化特征展开研究。了解在LUCC作用下20世纪百年暖期在过去2000年中所处的地位，分析LUCC作用下的大气环流变化特征，及其与温度、降水的关系，探讨LUCC对全球气候变化的影响机制。

为了研究长时间尺度土地利用/覆盖变化的全球气候效应，为深入理解人类活动在20世纪增暖中的贡献提供参考，本课题从人类活动重要表征之一的土地利用/覆盖变化角度出发，开展了一系列模拟研究，并对模拟结果进行了对比分析。主要包括：完成了长达2400年的固定外强迫控制试验以及过去2000年土地利用/覆盖单因子敏感性试验；完成了过去2000年土地利用/覆盖单因子敏感性试验与控制试验的对比分析，获得了土地利用/覆盖变化对年代-百年尺度全球气候变化的影响概况；完成了温室气体单因子敏感性试验、土地利用/覆盖单因子敏感性试验、二者组合因子试验及控制试验结果的对比分析，获得了土地利用/覆盖变化在人为因素组合影响中的作用；通过对多个单因子敏感性试验及组合因子试验、全强迫试验等的对比以及多模式集合研究，分析了土地利用/覆盖变化在典型时期全球及区域气候变化中的作用；分析了模式中碳氮循环模块在研究土地利用/覆盖气候效应中的作用。.通过本课题的研究，获得了若干创新性的结果，其中首次发现土地利用/覆盖变化在长时间尺度上会对全球气候产生显著影响，尤其是在其作用下全球温度和降水出现了多年代及多百年尺度的变化周期，而这种周期在控制试验中并未出现，这有助于深入理解全球气候年代-百年尺度变化的原因及机制；在人类活动剧烈的20世纪，随着温室气体含量的增加，同其带来的全球急剧升温相比，土地利用/覆盖变化在其中的降温作用逐渐减小，这对预估未来气候变化及制定应对气候变化的政策来说有着重要的参考意义；本研究发现模式中碳氮循环的加入与否对模拟结果有着较大影响，这在现有的土地利用/覆盖气候效应的研究工作中尚未被关注过，是今后研究过程中值得注意的一个问题。