“西风模态”诠释我国气候“跷跷板”现象(2)

论文共同第一作者，团队成员、兰州大学资源环境学院教授黄伟对《中国科学报》说，2015年，基于现代气候背景，团队划分出了“西风模态”核心区的空间范围，剔除了季风边缘区的干扰。

他们以核心区内新疆天山北坡和伊犁河谷黄土—古土壤剖面为地质载体，重建了核心区全新世以来的干旱区湿度变化过程。结果发现，全新世早期气候干旱，到距今6000年左右突然变湿润，在晚全新世变得更加湿润。这完善了“西风模态”全新世气候变化特征。

提出“西风模态”物理形成机制

2010年前后，团队开始思考一个新的问题：亚洲中部干旱区气候为什么有这样的变化？为什么会这样变化？如果不是太阳辐射驱动季风变化所致，这种变化是由什么驱动的？

团队成员、教授靳立亚通过数值模拟实验，发现早全新世夏季太阳辐射较高，导致夏季温度升高，进而副热带高压向北移动，造成“西风模态”核心区降水减少。同时，早全新世夏季太阳辐射高也会导致西风减弱，进而导致“西风模态”核心区降水减少。与此对应，早全新世冬季太阳辐射低，温度降低，上游洋面蒸发减弱，水汽减少，同时低太阳辐射导致西风减弱，两者共同作用也导致“西风模态”核心区降水减少。研究结论揭示了在全新世亚轨道尺度（数千年的变化）上，“西风模态”形成的物理机制。

黄伟介绍，在百年到年代际尺度上，由于受北半球中纬度环流异常的影响，在印度季风偏弱的情况下，来自阿拉伯海的水汽可以输送到中国干旱地区，使得这些地区降水增多，从而造成了新疆气候环境向暖湿转型；而华北地区同时也受到印度季风影响，当印度季风减弱，水汽减少，降水就减少了。

“原来学界认为中国西北干旱区的降水主要由西风控制，但我们研究发现，来自印度洋的水汽对西北降水也有重要影响。”黄伟说，不仅如此，在百年到年代际尺度上，除了早被人们熟知的“南涝北旱”外，其实中国的湿度和降水存在一个“三极子”的有趣现象，即当我国西北地区相对湿润时，华北地区会变干旱，东南会变得湿润；而当西北地区干旱时，华北地区会变湿润，东南地区则相对干旱。

为干旱区环境整治提供科学支撑

对于亚洲中部干旱区未来气候变化，陈建徽表示，虽然目前干旱区的气候偏暖、偏湿，但在更长时间尺度上，若无人类活动干扰，温暖的气候会导致该区域总体更为干旱。伴随着海陆热力差异的增大，季风区降水可能会增加。然而，考虑到人类活动对气候系统的影响方式和程度仍存在较大的不确定性，要实现准确的预测还需要进一步工作。

黄伟认为，在全球变暖加剧的背景下，水循环加剧，蒸发加强。从全球角度看，降水普遍增加。对于湿度来说，不仅关乎降水，还涉及蒸发。在人类影响下的中纬度亚洲气候环境变化，是否仍存在“西风模态”，值得进一步深入研究。

陈发虎表示，此项研究成果推动了我国气候环境空间分异的认识从“静态”上升到“动态”层面，实现了空间思想指导下，对古气候学和全球变化科学的丰富和发展。

他强调，研究还能为干旱区未来的生态恢复和环境整治提供科学支撑。比如，在自然因素占主导地位时期，了解西北干旱区不同水热条件下植被状况，就可以明确生态修复的基线。在开展环境整治时避免盲目，真正实现“宜林则林、宜草则草、宜荒则荒”。