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| Science Bulletin:2.5億年前潘吉亞超大陸時(shí)期的哈德雷環(huán)流 |
| 來(lái)源：胡永云等人 發(fā)布日期：2023-07-07 |
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北京大學(xué)胡永云團隊在Science Bulletin第10期發(fā)表題名為“The Hadley circulation in the Pangea era”的論文，揭示了2.5億年前潘吉亞超大陸時(shí)期的哈德雷環(huán)流的特征，闡述了大陸和氣候演化對大氣環(huán)流的重要影響。 哈德雷環(huán)流是最重要的全球大氣環(huán)流系統之一，其上升支對應著(zhù)熱帶輻合帶和熱帶雨帶，下沉支對應著(zhù)兩個(gè)半球副熱帶干旱區。觀(guān)測和氣候模擬表明，隨著(zhù)溫室氣體濃度增加，全球變暖將導致哈德雷環(huán)流強度減弱、下沉支向中緯度擴張，從而導致熱帶輻合帶降水減弱、副熱帶干旱區向中緯度擴張。 在約2.5億年前，全球大陸匯聚成自南極延伸至北極的超級大陸，也就是潘吉亞超大陸，大陸面積約占地球表面積的35%，大于現代的30%。潘吉亞超大陸時(shí)期是地球歷史的一個(gè)獨特階段，那時(shí)，地球處于溫室氣候，全球平均地面溫度約為26°C，遠高于現代的15°C，陸地最高溫度高達50°C（圖1）。在這種超級大陸和極端高溫的影響下，哈德雷環(huán)流與現代的有何不同？這是胡永云團隊研究的核心問(wèn)題。
圖1 潘吉亞超大陸時(shí)期（2.5億年前）海陸分布和模擬的地表溫度。自左至右：2.5億年前年平均、北半球冬季和南半球冬季溫度。 胡永云團隊的模擬結果表明，潘吉亞時(shí)期年平均的哈德雷環(huán)流強度比現代的相對較弱，其中南半球環(huán)流圈減弱了20%，北半球環(huán)流圈減弱了45%。兩半球的下沉支邊界緯度比現代的寬約2個(gè)緯度。就季節平均而言，南半球冬季的環(huán)流圈減弱了27%，下沉支邊界向中緯度擴張了2.6個(gè)緯度，而北半球冬季的環(huán)流圈變化并不顯著(zhù)（圖2）。分析表明，哈德雷環(huán)流的減弱和擴張分別是由熱帶和副熱帶靜力穩定度的增加導致的。這與現代氣候條件下，全球變暖導致哈德雷環(huán)流變弱變寬的機制是相同的。\
圖2 模擬的潘吉亞超大陸時(shí)期的哈德雷環(huán)流（質(zhì)量流函數）及其與現代哈德雷環(huán)流的對比。上排：年平均，中排：北半球冬季，下排：南半球冬季。自左至右：2.5億年前、現代、2.5億年前與現代的哈德雷環(huán)流之差。 潘吉亞超大陸時(shí)期哈德雷環(huán)流的一個(gè)最為顯著(zhù)的特征是，北半球和南半球冬季的哈德雷環(huán)流上升支分別位于23°S和18°N，與現代的上升支相比均遠離赤道，這一現象是由于潘吉亞超大陸時(shí)期副熱帶陸地面積較大以及副熱帶陸地表面極高的溫度造成的，潘吉亞時(shí)期的超級季風(fēng)環(huán)流也對哈德雷環(huán)流上升支位置偏離赤道有重要貢獻。 該項研究是在國家自然科學(xué)基金委基礎科學(xué)中心項目“大陸演化與季風(fēng)系統演變”（41888101）資助下完成的。 |
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