DOI:https://doi.org/10.1007/s00382-024-07375-z
主要内容:
评估人类活动引起的土地利用和土地覆盖变化 (LULCC) 对极端气候的影响对公众至关重要。这需要利用最先进的实验和数据集来增进我们的理解。在这里,我们使用 CMIP6-LUMIP 实验结果来展示 LULCC 对历史时期极端温度和降水的生物地球物理效应。
主要结论:
北半球三个 LULCC 强烈的地区经历了 LULCC 引起的降温效应。相比之下,在南半球热带附近三个 LULCC 强烈的地区,只有最高最高温度 (TXx) 显示出轻微的变暖效应。强度的最大变化是 TXx 下降了 ∼ 0.8 °C,北美最低最低温度 (TNn) 第 90 个百分位数下降了近 2 °C。在 90 百分位数中,南亚的暖天数 (TX90p) 和暖期持续时间 (WSDI) 分别减少了 ∼ 4% 和 10 天。降水对 LULCC 的响应在北半球(较潮湿)和南半球(较干燥)之间显示出明显差异,尤其是在平均降水量和潮湿天数 (R1mm) 方面。先前的研究支持我们的发现,即 LULCC 对极端温度的影响在 LULCC 强烈的地区大于在偏远地区。季节性结果显示,3 月-4 月-5 月 (MAM) 和 6 月-7 月-8 月 (JJA) 对最大温度变化的贡献更大,而最低温度在 MAM 和 12 月-1 月-2 月 (DJF) 的响应更大。在约三分之二的季节-区域对中,LULCC 倾向于引起向更温暖和更干燥的条件或更潮湿和更寒冷的条件的转变。
主要图表:
图1.工业化前时期(1850 年)主要土地利用和土地覆盖类型的空间分布(a )和历史时期(1995–2014 年)的平均值( b)。黑色方框分别标记了 LULCC 密集区域,即北美洲(30–70°N,90–120°W)、欧亚大陆(45–60°N,0–90°E)、南亚(8–30°N,61–97°E)、亚马逊(25°S–10°N,40–80°W)、南部非洲(0–30°S,10–40°E)和澳大利亚(10–44°S,112–154°E)
图2.历史时期 LULCC 对 ( a ) 平均降水量、( b ) 平均温度、( c ) 最高温度和 ( d ) 最低温度的影响差异。黑色方框分别标记了 LULCC 强烈的地区,即北美洲、欧亚大陆、南亚、亚马逊、南部非洲和澳大利亚。圆点表示 CMIP6 多模型平均值的变化符号与“Hist-noLu”实验的 6 个模型中至少 4 个模型的变化符号一致的网格单元。
图3.历史时期LULCC对( a )TXx、( b )TNn、( c )TN10p、( d )TX90p、( e )WSDI、( f )CSDI影响的差异。
图4.历史时期内LULCC对( a )Rx1day、( b )Rx5day、( c )R1mm、( d )R10mm、( e )CDD、(f)CWD影响的差异。黑色方框和圆点含义与图2相同
图5.历史时期 LULCC 影响对代表性强度(TXx、TNn、Rx1day 和 Rx5day)、频率(TN10p、TX90p、R1mm 和 R10mm)和持续时间(WSDI、CSDI、CDD 和 CWD)极端指数的影响差异。代表特定区域的每个框包含其区域内网格单元的极端指数变化。箱须表示第 10、25、50、75 和 90 个间隔。橙色圆点表示 CMIP6-LUMIP 多模型平均值。灰线表示零变化。横坐标上的缩写分别代表全球 (Glo)、北美 (NAm)、欧亚大陆 (Eur)、南亚 (SAs)、亚马逊 (Ama)、南部非洲 (SAf) 和澳大利亚 (Aus)
图6.历史时期内 LULCC 对 TXx 和 TNn 影响的差异,分别见 ( a ) 和 ( b ) MAM (3 月-4 月-5 月)、( c ) 和 ( d ) JJA (6 月-7 月-8 月)、( e ) 和 ( f ) SON (9 月-10 月-11 月) 和 ( g ) 和 ( h ) DJF (12 月-1 月-2 月)。请注意,TXx 和 TNn 的季节性结果是使用月平均值而不是三个月内的最大值(最小值)计算的
图7.与图6相同 ,但针对 TN10p 和 TX90p
图8.与图6相同 ,但针对 Rx1day 和 Rx5day
图9.与图6相同 ,但针对R1mm和R10mm
图10.历史时期气温和降水综合极端值(a)强度和(b)频率指数对LULCC影响的差异。(a)显示季节平均TXx和Rx1day值。(b)显示季节平均TX90p和R1mm值。颜色块的缩写分别代表全球(Glo)、北美(NAm)、欧亚大陆(Eur)、南亚(SAs)、亚马逊(Ama)、南部非洲(SAf)和澳大利亚(Aus)