干、湿大气环流模式中地表增温的经向分布及其机制

作者：李娟; 夏炎; 杨军^*

来源：北京大学学报(自然科学版), 2020, 56(01): 123-134.

DOI：10.13209/j.0479-8023.2019.120

• 极地增温放大
• 干大气
• 湿大气
• 经向热量输送
• 普朗克效应

使用耦合了平板海洋的三维大气环流模式,探究理想条件下极地增温放大现象的产生机制。实验中关闭海冰和云的辐射效应,固定地表反照率,并将海洋经向热量输送设置为零。通过控制地表蒸发的有无,模拟湿大气和干大气两种情形。模拟结果显示,CO2浓度加倍后,湿大气环流模式中存在极地增温放大的现象,而干大气环流模式中不存在这种现象。在干大气环流模式中,地表增温幅度基本上不随纬度变化,即均匀增温。湿大气环流模式中,CO2浓度加倍导致的直接辐射强迫和水汽反馈导致的辐射效应都是热带比极地更强,唯一能够解释湿大气中极地增温放大原因的是从赤道向极地的大气能量传输增强。在干大气环流模式中,从赤道向极地的热量输送及其变化比湿大气弱很多,因此无法支持极地增温放大现象。干大气中的均匀增温是CO2的直接辐射强迫和普朗克效应相互竞争的结果。研究结果表明,与水汽相关的经向热量输送是地球极地增温放大的关键因素,而在基本上没有水汽的火星上,可能不会出现极地增温放大现象。