作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2014/12/10 10:58:22
选择字号:
追逐“非典型”季风
科学家关注气候变化对南美洲影响

提提卡卡湖沉积物暗藏古南美季风线索。图片来源:UNLISTED IMAGES/CORBIS

就在近200个国家的代表齐聚秘鲁首都利马,商讨控制全球变暖的新国际公约时,很少有人意识到自己正在步入一个气候谜团。在过去的几十年间,研究人员已经发现,位于热带南美洲的夏季雨季是一个更大季风系统的一部分。该雨季能填满干涸的河流,并为迅速退化的高山冰川带来新的积雪。研究人员目前正开始努力解开该季风系统的复杂动力学谜题,并努力预测气候变化将如何改变它。

“有数百万人依赖这些水生活。”美国纽约州立大学气候学家Mathias Vuille说,“但我们需要知道,这是一个非常敏感的系统。”他和其他研究人员已经发现了该季风模式正在改变的线索。目前,他们正求助于古老的湖泊沉积物,以便重塑该季风过去的行为,并使用模型预测如果各国拒绝减少温室气体排放,未来雨季和旱季将如何改变。

南美季风“并非典型季风”,普渡大学古气候学家Broxton Bird说。按传统,学者将季风定义为风模式的季节性逆转,这能带来雨季和旱季。这恰好发生在印度,杜克大学地质学家Paul Baker提到,在那里,(英文单词)季风的第一个字母是大写的M。

但Baker表示,随着时间的推移,研究人员开始更多地谈论以小写m开头的季风,使用这个词语代表了降水的强烈季节性改变,但与风未必有关。上世纪90年代末,研究人员意识到,季风影响了南美洲的大片地区,从秘鲁西部延伸到阿根廷北部,贯穿亚马逊流域直到巴西东海岸。每个地区的雨季并非孤立的地区现象,而是气候网的一部分。

了解季风的驱动因子以及每年变化的原因十分困难。一个障碍是缺乏历史数据。加州大学圣塔芭芭拉分校气候模型家Charles Jones提到,研究人员从“100多年前的雨量测量器”中研究印度的季风。“在亚马逊地区并没有这些。”Jones说。

为了填补空白,一些研究人员调查了取自湖底的沉积岩芯,它们暗含着之前的气候线索。例如,Baker通过研究秘鲁和玻利维亚交界处的提提卡卡湖沉积物中的微小水生植物(浮游藻类)遗骸,重建了南美洲2.5万年的气候历史。由于降水会填满这个湖泊,因此,在弱季风年份,它会变浅,从而导致水生植物迅速繁荣。一个沉积层中含有更多浅水浮游生物意味着当时的季风更弱。

这些沉积物揭示了这样一个模型:在数千年中,当北大西洋海面温度相对较低时,南美季风尤其强大。但当北大西洋温度较高时,季风雨季就会减弱。2001年,研究人员将相关成果发表于《科学》杂志。

更多的最新研究也证实了这种关联,并且科学家相信,他们知道了背后的机制。Bird解释道,当北大西洋较冷时,大气中的热带辐合区(ITCZ)会向南移动。这会导致夏季季风雨量更大。ITCZ是由浓重的云层和沉积物组成的赤道带,其位置的变动是大气环流调整变化的反应之一,它随冬夏季的交替在南北两半球间作明显的季节性位移。但当北大西洋温暖时,ITCZ及其降雨向北漂移,就使季风带地区变得干旱。Bird注意到,亚马逊地区最近的两次破纪录干旱分别出现在2005年和2010年,正是与北大西洋暖期有关。

另外,古气候研究也帮助揭示了南美季风在过去1个世纪里已经减弱。“目前我们了解的该季风的情况未必就是过去1000年里的典型样子。它现在可能位于整个范围较弱的一端。”Vuille说。

未来全球变暖会对南美季风产生何种影响尚不得而知。当研究人员使用计算机模型创建出一个大气二氧化碳水平是目前两倍且温度更高的世界后,他们得出了混合结果。“一半模型显示,季风地区会更加湿润,另一半则提示,它会更干旱。一半模型的结论是正确的,但问题是我们不知道是哪一半。”Baker说。

但这些模型也趋向于建议,冬季干旱期将更长。巴西国家空间研究所高级研究员José Marengo表示,这目前可能正在发生:当前的旱季比最近数十年的“时间长了3周至1个月”,雨季始于11月而非10月。此类干旱期的延长可能会给农民和水电大坝带来麻烦。(Marengo指出,巴西80%的电力能源来自水坝。)一个气候研究小组在2014年发表于美国《国家科学院院刊》的论文中提到,如果这一趋势持续下去,到21世纪末,2005年历史性的干旱将变成亚马逊南部的“新形式”。

法国国家气象研究中心气候模型学家Herve Douville表示,一些模型还暗示,雨季会更短但更强烈。由于极端降水可能导致山洪暴发和滑坡,因此人们尤其担忧那些位于季风带丘陵地区人口稠密的城市会面临威胁。

参加利马气候协商会议的代表希望他们能减少这种气候威胁。利马大会致力于为减排问题制定关键的行动路线,从而争取在2015年举行的巴黎气候大会上形成新的协议,以取代《京都议定书》并于2020年开始实施。尽管南美季风不是利马大会的主要议题,但会议结果却会影响它的未来。(张章)

《中国科学报》 (2014-12-10 第3版 国际)
 
更多阅读
 
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

2014/12/10 12:53:00 ZhengyuXia
真巧,本来想申suny去Vuille那儿读博,结果他说今年没有招生名额
目前已有1条评论
相关新闻 相关论文

图片新闻
找到了!胡椒那么辣的原因 科学家解析非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构
“零饥饿”目标面临“隐性”挑战 治病救人的大科学装置,中国有了
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐