青藏高原生长对亚洲内陆干旱化及大气粉尘循环影响的模拟研究

晚新生代亚洲内陆干旱环境的演化机制是古全球变化领域的一个重要问题。地质记录显示，构造时间尺度上亚洲内陆干旱呈逐渐恶化的趋势。青藏高原的阶段性隆升/生长一直被认为是内陆干旱化加剧的重要因素之一，然而目前对高原生长对于内陆干旱环境以及相联系的大气粉尘循环的影响仍缺乏足够认识。本项目拟利用大气-粉尘模式对构造时间尺度上的亚洲干旱环境以及古粉尘循环演化进行模拟研究。对不同隆升模式下的青藏高原生长以及以两极冰盖发育为代表的全球气候变冷对于内陆干旱环境及大气粉尘循环变率的影响进行量化评估。并通过与重建海/陆风尘通量等地质记录的直接对比和交叉检验，揭示构造尺度上亚洲干旱化和大气粉尘循环的主控因子及相对贡献，为深入理解晚新生代以来亚洲内陆干旱化进程的动力学机制提供模拟参考。

自本项目实施以来，项目承担人员按研究计划利用数值模拟方法对高原隆升及全球变冷等因素对于亚洲内陆气候以及大气粉尘循环的影响进行了深入地评估。通过3年的执行，项目按计划书顺利完成相关研究工作，并获得一些较有价值的成果和发现。利用耦合了沙尘循环模块的大气模式CAM3，完成中上新世，现代和末次盛冰期的模拟试验，并对引起三阶段引发气候变化的各个可能因素，包括北半球大冰盖的发育、太平洋永久厄尔尼诺态的终结、温室气体浓度降低和亚洲局地构造隆升等，完成相应敏感性试验，区分各个强迫因素对于气候以及大气粉尘循环的影响，同时包含粉尘源区和大气环流改变的相对贡献。后依据前期数值试验发现，针对蒙古高原地形补充敏感性试验，重点分析蒙古地形对于亚洲气候的影响及其同青藏地形的相对贡献。. 通过上述数值试验得到了一些较新的科学认识：(1)赤道海温变化和北半球冰盖扩张两个因素对内陆干旱气候的影响不大，但可以通过影响大气环流对粉尘循环具有重要影响；构造隆升则对粉尘源区的降水具有显著影响，明显扩大了源区面积，进而同样作用于大气粉尘通量；温室气体的变化对二者无较大影响。因此，全球变冷和构造隆升都是能够引起大气粉尘显著变化的主要强迫因子，其相对比例约为2：1，且仅在二者都考虑的情况下才能解释地质记录重建的末次盛冰期和中上新世的粉尘差异。(2)虽然蒙古高原从高度到范围都远小于青藏高原，但其对大气行星波动的影响十分显著，尤其是东亚大槽和北太平洋西风急流。蒙古高原隆升对二者的影响甚至可能超过青藏高原。蒙古高原的热源作用并不显著，但其动力作用明显。由于其所在纬度较高，其隆升有助于极地冷空气南下，通过温度平流极大的增强了东亚大槽和西风急流。这一发现表明目前将大量构造气候变化都归因于青藏高原隆升可能是不确切的，小地形同样可以具有重要的气候效应。