提 要 小冰期是数千年来最引人注目的一个冷期,也是近百年变暖的直接历史背景,该时期我国农业扩展范围已与现代相差无几。自然植被被农业植被替换,对区域水循环和气候变化都产生影响。比较冷暖时期该类影响之差别,有利于认识土地覆盖与气候的联系。文中利用全球和区域气候模式,考察小冰期和现代两种全球背景下我国区域土地覆盖变化对七月平均气候状况的影响。结果表明:小冰期夏季偏冷地区主要在北方,农业具有减缓小冰期大尺度降温的效应,而在较温暖且温度变化较小的华南和华中地区,农业则起一定的降温效应;农业对现代气候下的降水影响不大,但在小冰期背景下却导致降水减少。
关键词 农业;土地覆盖—气候关系;区域气候模拟;小冰期;现代暖期
中图分类号 S162
文献标识码 A
文章编号 1000-3037(1999)04-0323-06
1 引言
陆面作为接收太阳辐射和地气能量交换的界面,其状况对区域气候有重要影响。这方面已有较多研究[1、2]。但在不同气候背景下,陆面过程的作用可能并不相同,这一点目前考虑不多。农业相当于以种植物替换了自然植被,也就改变了相应的陆面能量变换过程,从而引起区域气候变化。我国是农业大国,数千年来的农业发展极大地破坏了自然植被。其对于区域气候产生了何种影响,目前还缺乏专门研究。进一步地,在历史上不同的全球气候背景下,农业影响可能有所不同。搞清这一点,有益于全面认识土地覆盖与气候的联系。
小冰期是数千年来引人注目的一个冷期,也是近百年变暖的直接历史背景,其气候变化成因分析,比之更久远的历史问题具有更现实的参考意义。小冰期在 17 世纪达到极盛,该时期我国农业扩展范围已与现代相差无几[3、4]。除了全球偏冷而外,一般地理环境条件与现代差别不大。因此,选择该冷期与现代暖期做比较,可以恰当地判断在全球冷、暖背景下农业对区域气候的不同影响。本文利用全球和区域模式,模拟小冰期和现代暖期背景下不同陆面植被状况对应的我国七月份夏季风盛期的气候差异,从中初步探讨不同全球背景下农业对区域气候的影响。
2 模拟方案
本文采用的全球和区域气候模式分别为 NCAR 发展的 CCM2 和 RegCM2。由于目前实现高分辨率的全球模式尚存在技术上的困难,利用嵌套的高分辨率区域模式来研究区域气候问题,是较为现实的途径。CCM2 是由地球大气运动原始方程组导出的垂直分层 18 层、球面 15 波菱型截断的谱模式[5]。CCM2 由观测到的具有季节变化的海表面温度气候场驱动,积分 11 年,取后 10 年平均气候场,从中导出运行区域模式所必需的各种要素场。RegCM2 水平分辨率为 60km,在东亚区域气候模拟研究中效果良好[6、7]。模式考虑的植被类型在东亚范围包括:农业植被、矮草、高草、常绿针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、混交林和半荒漠。我们仅在区域模式内考虑农业植被和自然植被的互替。
首先设计两套全球气候背景的 CCM2 数值试验。其一代表现代,大气二氧化碳含量为 330μmol·mol-1。另一代表小冰期盛期,大气二氧化碳含量为 250μmol·mol