Clim. Dyn.|碳中和情景下全球干旱变化及归因

文摘   2024-07-01 12:20   日本  
DOI:https://doi.org/10.1007/s00382-024-07310-2

主要内容:

随着碳中和目标的制定,研究并归因于二氧化碳排放量随时间增加、减少和保持稳定的干湿气候响应至关重要因此,我们的研究利用 CMIP6 的五个模型数据,分析标准化降水蒸散指数 (SPEI) 呈现的全球干旱在二氧化碳每年增加 1%、每年减少 1% 和保持稳定时期的时空变化及其归因

主要结论:

在二氧化碳上升期,潜在蒸散量 (PET) 增加得比降水量 (P) 快,导致 SPEI 下降。相反,在二氧化碳下降期,PET 下降速度比 P 快,导致 SPEI 增加。在空间上,低纬度和中纬度地区表现出与高纬度地区相反的趋势,亚马逊、南部非洲和澳大利亚的反应最为明显。当 CO 2浓度恢复到工业化前 (PI) 水平后,全球 P 和 PET 并未恢复,与 PI 水平相比仍高出约 2%。然而,SPEI 显示全球平均值有所恢复,但在特定地区未能达到 PI 水平。此外,尽管 CO 2浓度有所恢复,但极端干旱和潮湿事件持续存在,且频率和严重程度与 PI 水平相比有所增加。最后,根据归因分析,降水 (~35%) 对干旱变化的贡献次于 PET (~65%),后者主要由气温 (~50%) 推动,其次是净辐射 (~10%) 和相对湿度 (~6%),风速的影响可以忽略不计。

主要图表:

图 2 CO2 上升、下降和稳定期间,大陆平均 (a) 降水量、(b) 潜在蒸散量和 SPEI 在 (c) 3 个月和 (d) 24 个月时间尺度上的时间变化PI 水平。黑线是二氧化碳浓度的变化。彩色线和阴影分别表示五个 CMIP6 模型的整体平均值和四分位数范围图 3 CO2 上升和下降期间 (a, b) 降水量和 (c, d) 潜在蒸散量趋势的空间分布。点画表明至少五分之四的模型同意 MME 的标志图 4 与图 3 相同,但 SPEI 的时间尺度为 (a, b) 3 和 (c, d) 24 个月图 5 相对于 piControl 模拟,CO2 上升、下降和稳定期间季节性 SPEI 的时间变化。蓝色、红色、紫色和橙色线分别表示春季、夏季、秋季和冬季的变化,阴影表示五个 CMIP5 模型的四分位距图6 CO2 上升和下降期间(a,b)春季、(c,d)夏季、(e,f)秋季和(g,h)冬季SPEI趋势的空间分布。点画表明至少五分之四的模型同意 MME 的标志图7 (a)降水量、(b)潜在蒸散量和(c)3和(d)时间尺度的SPEI的第一EOF模态(左图)和相应的主成分(右图)时间序列24个月图8 (a)大气CO2浓度的演变以及(b)3个月和(c)24个月时间尺度的SPEI概率分布。黑色、蓝色、紫色、橙色和红色线条和阴影分别代表工业化前、二氧化碳排放量上升、峰值、下降和稳定时期图9 EXP_Ctr中各影响因素对SPEI趋势的累积贡献散点图图 10 CO2 上升和下降期间 (a) 3 和 (b) 24 个月时间尺度上 Ta、Rn、U2、Rh、PET 和 P 对 SPEI 变化的贡献(单位:decade-1) 。彩色条代表整体平均值,而误差条代表四个模型的最大值和最小值图11 3个月时间尺度上(a)Ta、(b)Rn、(c)U2、(d)Rh、(e)PET和(f)P对SPEI变化贡献的空间分布CO2 上升期(单位:decade-1)。点画表明至少四分之三的模型同意 MME 的标志图 12 与图 11 相同,但在 CO2 逐渐下降期间图 13 与图 10 相同,但针对 (a) 春季、(b) 夏季、(c) 秋季和 (d) 冬季

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