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1901–2010年北半球多年冻土范围和活动层厚度变化的模拟研究 打印


【内容介绍】

   近些年来,有关多年冻土模拟的研究越来越多。以前研究主要集中在采用GCM预估未来多年冻土退化状况。研究过去多年冻土变化对理解多年冻土与气候之间的关系以及验证GCM结果十分重要。利用CLM4.5与CRUNCEP大气强迫数据、土壤温度和活动层厚度变化观测资料以及当前的多年冻土范围观测资料,对1901–2010年北半球多年冻土变化进行了模拟研究。结果显示,CLM4.5能够合理模拟出观测的土壤温度、活动层厚度年际变化。模拟的当前多年冻土范围与观测结果吻合很好,偏差为2.02 × 106 平方千米。1901–2010(1979–2010)年近地表多年冻土面积减小速度为0.06(0.62)× 106平方千米/10年。在20世纪30、40年代的变暖下,多年冻土面积减小明显,表明多年冻土对短期气候变暖敏感。1901–2010年高海拔多年冻土比高纬度多年冻土消融更快。就不同国家而言,中国的多年冻土消融最快,接着是阿拉斯加、俄罗斯和加拿大。多年冻土退化速度的区域差异主要与不同区域多年冻土对气温增加的敏感性有关。1901–2010(1979–2010)年活动层厚度增加率为0.009(0.071)米/10年。这些结果有助于认识北半球多年冻土对过去气候变化的响应规律以及验证GCM模拟结果。


【引用格式】

Guo Donglin, Wang Huijun, 2017: Simulated historical (1901-2010) changes in the permafrost extent and active layer thickness in the Northern Hemisphere. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 122, 12285–12295.



【全文链接】


http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017JD027691/full


【关键图表】


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图1:模拟和观测的1981-2009年1m深处土壤温度变化(相对1981-2000年)(a)和1996-2007年活动层厚度变化(相对1996-2007年)(b)对比。

观测结果是所有观测站的平均值,模拟结果是所有观测站对应模拟格点的平均值。Trend为线性趋势;R和NSE分别为观测和模拟结果之间的相关系数和纳什效率系数。图(c)为模拟(填色)和观测(蓝线包围的区域)的多年冻土分布对比。图(c)中红色矩形和圆形分别代表土壤温度和活动层厚度的观测站。




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图2:1901-2009年北半球多年冻土面积和气温的变化(相对1981-2000年)

(a)整个多年冻土区;(b)高纬度多年冻土区;(c)高海拔多年冻土区;(d)俄罗斯多年冻土区;(e)加拿大多年冻土区;(f)阿拉斯加多年冻土区;(g)中国多年冻土区。粗线代表21年滑动平均结果。1901-2009年多年冻土面积和气温趋势在各子图顶部显示,其中括号内为1979-2009年的结果。




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图3:多年冻土范围的空间变化

(a)2000s与1900s之差;(b)1935s与1900s之差





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图4:1901-2009年北半球不同区域(整个多年冻土区、高纬度多年冻土区、高海拔多年冻土区、俄罗斯多年冻土区、加拿大多年冻土区、阿拉斯加多年冻土区、中国多年冻土区)多年冻土面积减小趋势(a)、多年冻土面积对气温增加的敏感性(b)和气温趋势(c)之间的联系

多年冻土面积减小趋势与多年冻土面积对气温增加的敏感性之间的相关系数为0.93,而多年冻土面积减小趋势与气温趋势之间的相关系数为-0.83








 

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