12000年前的天氣如何幫助我們預測未來氣候的變化

2021-02-08 明明明玉米粥

大約在12000年前的上一個冰河時代末期,出現了最後的寒冷期——新仙女木期。斯堪的那維亞大部分地區仍被冰覆蓋著,橫跨歐洲的山脈擁有比今天更多、更大的冰川。在蘇格蘭西部有大片的冰原,橫跨不列顛群島的許多山脈上都有冰川。

毫無疑問,當時的氣候更冷,尤其是在冬天,英國的氣溫會降至零下30攝氏度甚至更低。

儘管冬天非常寒冷,但地球繞太陽軌道的差異意味著夏天相對溫暖,7月英國和愛爾蘭大部分地區的平均氣溫在7攝氏度到10攝氏度之間。

當時和現在一樣,極地鋒急流(一種高空快速移動的風帶)對整個歐洲的天氣產生了重大影響,從大西洋帶來降水(雨和雪)橫穿歐洲大陸。

然而,在有書面氣候記錄之前,人們對降水的時間、數量和模式知之甚少。

我們的新研究利用了新仙女木時期存在的冰川來確定當時橫跨歐洲的急流的降水模式和路徑。

從南部的摩洛哥到北部的挪威,從西部的愛爾蘭到東部的土耳其,我們在122個地點發現了被稱為冰磧的冰川地貌,這表明冰川在大約1.2萬年前就存在了。

我們利用冰在陸地上流動的方式重建了每一個冰川的三維幾何結構。

從重建的冰面上,我們可以確定每個冰川上的一個重要點,通過年降水量和夏季平均溫度與氣候相關的平衡線高度。

它本質上是冰川的海拔高度,在九月底雪積和融雪相等,可以看作雪線。

研究結果提供了一幅大約1.2萬年前由急流控制的歐洲降水圖。

結果顯示,當時英國、愛爾蘭、葡萄牙和西班牙大部分地區都比現在更潮溼,地中海地區也一樣,尤其是東部巴爾幹半島、希臘和土耳其。

法國、比利時、荷蘭、德國的大部分地區,以及整個歐洲更東邊的地區,都相對乾燥。這些地區的氣候既潮溼又乾燥,使我們能夠確定急流的位置。

我們推測,高速氣流經過多雨地區時帶來了風暴(被稱為中緯度低氣壓),我們在英國——尤其是蘇格蘭——都很熟悉,而且還可能產生其他更小、更強烈的風暴。

根據急流的路徑,我們認為英國和愛爾蘭的秋天和春天是最潮溼的,而冬天則比較乾燥。

在葡萄牙、西班牙和地中海地區,冬季可能是最潮溼的月份,而秋季和春季則比較乾燥。

這是我們第一次洞悉新仙女木風暴期間整個歐洲的季節性天氣模式,的確,在我們記錄的氣候觀測期間之外,對過去氣候的一瞥是非常罕見的。

通常情況下,只有數值氣候模型才能揭示這樣一個區域尺度的過去大氣環流、風暴軌跡和降水。

數值氣候模型通過將大氣、地球表面和海洋在三維網格中垂直和水平地劃分為多個相互關聯的單元來繪製天氣和氣候圖,並求解複雜的數學方程來確定能量和物質如何在系統中移動。

在我們的研究中,我們將12000年前冰川產生的降水與幾個古氣候(對過去氣候的研究)計算機模擬的結果進行了比較。

數值氣候模型極其複雜,但它們仍然是對現實的簡化,因此不同的模型不可避免地產生不同的結果。

降水決定從我們研究的一般模式的palaeo-glaciers贊同氣候模型的某些部分輸出,但是在與他人的分歧——例如,所有的氣候模型識別所有的英國、愛爾蘭、葡萄牙、西班牙和地中海過去是溼潤的。

我們已經看到隨著氣候變暖,急流可能會發生變化的跡象,人們認為它可能會向北移動並變得波動。

這些漣漪可能會導致更多的極端情況,例如,夏天的熱浪和冬天更多的風暴和洪水。

為了了解氣候在未來將如何變化,我們依賴計算機模型,但這些模型還沒有就過去發生了什麼或未來將發生什麼達成一致。

為了從持續的氣候變暖中更好地預測未來,古氣候數據集,例如我們研究中確定的冰川衍生降水,可以用來測試計算機模型。

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