探究青藏高原在全球海洋经圈环流形成中的角色

The Tibetan Plateau (TP) is the third pole of the Earth. It is the one of most important component of the Earth lithosphere and cryosphere, which is the Earth largest store of ice and snow after the Arctic and Antarctic. It behaves like a gigantic heat pump at over 4000 meters in summer, determining the basic states of the Asian summer monsoon and the atmosphere circulation in the surrounding area, which control the strength and extension of meridional water vapor transport. The TP has also profoundly influenced the shaping of present climatology of the global ocean circulations. This project will explore the role of the TP in the formation of the present ocean climate using coupled climate models, with particularly interest on how the TP affects the global great conveyor belt such like the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC), delving into the detailed processes of the land-air coupled system over the TP impacting on the global meridional ocean heat and freshwater transports. Through a set of sensitivity experiments, the project will also compare the relative contribution of different continental topography on the AMOC. The studies in the project will greatly improve our understanding of the significance of the TP in the global climate system.

青藏高原是世界第三极，是地球岩石圈和冰雪圈的最重要组成之一，是除南北极之外的地球第三大冰雪储存地。青藏高原夏季是一个巨大的热力泵，决定了夏季亚洲季风以及邻近区域的大气环流基本状态，控制着经向水汽输送强度及延伸范围。除了影响大气环流，青藏高原对现代全球海洋环流气候态的塑造也有重大影响。本项目将利用耦合气候模式深入系统地研究青藏高原在现代全球海洋大输送带形成中所扮演的角色，特别是它影响北大西洋海气相互作用、深水形成以及大西洋经圈翻转流的详细过程，探索青藏高原地-气耦合系统影响全球海洋经向能量及淡水输送的机理，比较不同板块陆地地形在现代海洋经圈翻转流气候态形成中的相对贡献。本项目的研究对全面深刻认识青藏高原在全球气候系统中的地位具有重要的现实意义。

青藏高原对北半球宜居气候有重大贡献。我们的研究表明青藏高原的存在促进了跨赤道的向北的海洋热量输送和大气水汽输送，对北半球宜居的现代气候做出了巨大贡献。没有青藏高原的存在，北半球地面气温整体而言将比现在的平均温度低约3-4℃，北半球的大气将比现在干燥10%。.青藏高原的抬升塑造了全球海洋热盐环流，促进了大西洋经圈翻转流的建立。全球海洋热盐环流是决定地球气候态的最关键的内部因素之一。没有青藏高原，北大西洋深水形成将大为减弱，最终将导致AMOC崩溃，目前我们观测到的全球海洋热盐环流将不复存在。没有青藏高原，全球热盐环流主体将从大西洋转移到太平洋，这就带来了截然不同的东西半球、南北半球的气候态。.落基山脉和安第斯山脉对全球热盐环流的影响可以忽略。没有落基山脉，从北太平洋向北大西洋的水汽输送会增加，但同时从热带东太平洋向北大西洋的水汽输送将大为减少，这两个因素叠加将使北大西洋海水略为变咸。落基山脉存在与否对北大西洋海表面的淡水收支没有明显影响，不是现今深水形成发生在大西洋而不是太平洋的原因。安第斯山脉的抬升主要影响局地大气环流，对北大西洋和北太平洋的影响非常小。.青藏高原的抬升重塑了全球水汽分布格局，促进了北部非洲沙漠的形成。青藏高原大地形仿如一个巨大的吸引子，吸引了高原东、西、南等三侧的水汽向其辐合，导致中纬度大西洋海水盐度升高，太平洋海水盐度降低，欧亚大陆东南侧降水增多。青藏高原的抬升直接减少了印度洋和热带大西洋往北非的水汽输送，并同时通过增强AMOC强度调控了北大西洋向北非的水汽输送。.青藏高原-北极-南极的三极联动。没有青藏高原，北半球高纬度西风增强，北极极涡增强，高层降温，低层增温。同时南半球西风减弱，南极底层水的形成加强。青藏高原的存在加剧了南北半球的不对称性，使北半球表面温度增加4℃，南半球降低2℃。使现代气候中北极比南极温度高2℃。现代气候中青藏高原的存在增加了北半球的宜居性。.青藏高原的存在抑制了ENSO变率，落基山脉和安第斯山脉的存在对ENSO的影响都很小。没有青藏高原，热带东太平洋海温表现出更为剧烈的振荡，ENSO变率约增强1倍，但对ENSO周期影响不明显。没有落基山脉，ENSO振幅约增大10%作用。安第斯山脉对热带东太平洋的大气-海洋状态有轻微影响，对ENSO振幅的影响可以忽略。