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从全球角度研究季风的多时间尺度变化可以更好的理解现代季风气候,对于预测和预估未来全球季风变化有重要意义。此前的研究多关注季风年际和年代际尺度变化,对近千年全球季风百年尺度变化研究较少。对于轨道尺度全球季风变化,大多数研究关注轨道强迫的综合作用,或只考虑岁差,关于岁差和地轴倾角对全球季风的相对作用的研究较少。本论文利用中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心发展的气候模式Integrated Climate Model(ICM),首先开展了近千年气候模拟试验,考察了模式对百年尺度气候变率的模拟能力,最后分析了全球季风百年尺度变化特征及原因。随后利用ICM通过六组敏感性试验分析了温度、降水和全球季风对岁差和倾角的响应。具体工作和主要结论如下: 1、利用ICM过去千年气候模拟试验,考察了模式对过去千年温度和大气涛动变化的模拟,并与重建资料进行比较。结果表明模式对百年尺度气候变率有较好的模拟能力,900-1200AD北半球平均表面温度偏高,1500-1800AD温度偏低,模拟的北半球、南半球平均表面温度都呈现出了1800s至2000年的快速增暖。中世纪气候异常期(MWP)表面温度的最大值比19世纪初期高大约0.4℃。近千年试验的结果相对控制试验,Nino3指数和太平洋年代际振荡(PDO)指数方差略大,表明外强迫的调制作用。北大西洋年代际振荡(AMO)指数和PDO指数的模拟结果与重建序列之间以及重建序列彼此之间存在较大的差异,这种差异产生的原因需要进一步的分析。 2、利用ICM过去千年模拟试验研究了全球季风百年尺度变化。全球季风指数、北半球季风指数和南半球季风指数均存在显著的百年尺度变化。全球季风在850-1050年、1150-1200年和1300-1420加强,在1210-1300年和16000-1850年减弱,在1260年、1640年、1700年和1800年达到最小值。1875-2000年全球季风指数呈直线上升趋势。MWP季风强度在全球大部分季风区域增加,小冰期(LIA)则相反,季风强度在全球大部分季风区减弱。20世纪暖期(PWP)全球季风强度显著增加,其中赤道西太平洋增加超过1mm/day,而此区域MWP时期降水率减小0.2~1mm/day。 3、利用ICM进行六组地球轨道参数(偏心率、地轴倾角和岁差)敏感性试验,研究了温度和降水对岁差和地轴倾角的不同响应特征。相对于温度,岁差对全球平均降水的影响更大;地轴倾角的作用则相反,温度的变化更大。岁差对温度和降水的强迫作用具有南非半球反对称的特征,地轴倾角的强迫作用导致的温度和降水的变化相对较小,并且不具有南北半球反位相变化的特征。对热带地区纬向平均降水的季节循环的分析表明:岁差的作用使得最大降水量发生时间和纬度发生变化,倾角的作用相对较小。 4、利用ICM进行六组地球轨道强迫敏感性试验,考察了全球季风对岁差和地轴倾角的不同响应。夏至日为近日点相对于冬至日为近日点,全球季风区域显著变大,在高倾角时增加18.7%,在低倾角下增加20.7%;相同岁差条件下,高倾角相对低倾角全球季风区域分别增加9.3%、11.1%和8.8%,地轴倾角使季风区域发生的变化小于岁差。岁差使得北半球季风区季风强度增加,而南半球季风区季风强度减小,体现了南北半球的反位相变化特征。倾角引起的季风强度变化由于岁差的调制作用不同季风区存在差异。岁差的作用使得北美、西非和南亚季风区年平均降水增加,南美、南非和澳大利亚季风区年平均降水率减小。年平均降水率对倾角的响应相对于岁差明显减小,同时印度洋对倾角的响应受到岁差的强烈调制。岁差的作用使得北半球季风降水增加,南半球季风降水减小。相对于岁差而言,倾角引起的季风降水变化幅度较小,南北半球大部分季风区降水增加。岁差和地轴倾角对季风降水的不同作用是由于岁差强迫与倾角强迫的季节性截然不同。岁差使西非、南亚季风期变长,北美和东亚季风开始的早结束的也早。倾角引起的北半球夏季风降水开始时间的变化不显著,结束时间因岁差的调制作用而不同。