青藏高原隆升与欧亚内陆及北非的干旱化

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1、第21卷第2期第四纪研究Vol.21,No.22001年3月QUATERNARYSCIENCESMac权2001青藏高原隆升与欧亚内陆及北非的干旱化‘刘晓东李力安芷生(中国科学院地球环境研究所，黄土与第四纪地质国家重点实IM室，西安710054)摘要通过利用一个较为完善的大气环流模式(CCM)进行了一系列青藏高原不断隆升的数值模似试验结果.共进行了11个改变地形高度的数值试验，即对欧亚大陆上现代大地形所在地区〔约10-60-N,50-140-E)陆地上所有格点的地形高度分别取为现代地形高度值的100%,

2、90%,80%,70-/.....10%9，外加一个无地形试驶M00，共完成了11个试脸.结合与干早化有关的地质记录，探讨了高原隆起在欧亚内陆及北非干早演化过程中的作用.结果表明仅仅改变高原地区地形高度的数值试验结果与气候变化地质记录在趋势上有可比性，青藏高原隆升是中亚及北非地区在地质时间尺度上干早化加剧的重耍原因，但却不是上述干早区形成的根本原因.主硬词干早化青盆高原大气环涟模式敬值试验1引言干早是一种最具破坏性的环境现象。据联合国的世界气象组织(WMo)估计[111，仅1967--1991的25年间

3、，全球有28亿人受到了干旱的影响，而且其中130万人因直接或间接地受干旱袭击而死亡。一个地区干旱事件的频繁发生或持续会使其气候向干早化的方向发展.十年到百年尺度上的干旱化现象，可能不但受到气候变化的作用，而且受到人类活动的影响，由此将引起的水资源短缺已为科学界密切关注【7-s1.特别值得注意的是，一些数值模拟研究【‘一幻指出，随着未来人类活动引起的大气温室气体含量的近一步增加，将可能导致北半球中纬地带的干早化。干旱化现象往往在干旱区的边缘地带表现最为明显，因为那里生态环境通常比较脆弱。观察一下联合国教科

4、文组织191绘制的全球干早区分布图，给人印象最深的是当今世界上最严重和最广阔的干早区位于北非和包括我国西北在内的欧亚内陆。这些干早区及其边缘地区也是目前受干旱化威胁最严重的地区。在漫长的地质时期这些干早区是如何形成的?什么因子决定了这些地区在地质时间尺度上的干旱化过程?研究这些问题对于了解当代干旱化现象的背景，探索干旱变化的规律和机制，无疑具有重要的现实意义和科学价值。第一作者筒介:刘晓东男37岁研究员气候动力学专业E-mail:xliu@aunox.ucl&edu*国家重点蕊础研究发展规划项目〔批准号

5、61998040800)和中国科学院创折工程重大项目〔批准号KZCSI-Y-05)2001-01-19收箱.2001-01-22收修改稿万方数据第四纪研究2001年为了更清楚地说明高原隆升过程中的干旱化趋势，我们专门选择北非(10-30'N,0-500E)和亚欧内陆((40^-600N,50-1000E)两个地区，统计了各试验一年四季及年平均土城湿度状况(图3).在北非，一年当中夏季的土壤湿度最高，而冬季最低.高原隆升过程中四季的土坡湿度都有下降的趋势。以其最湿润的夏季为例，土坡湿度最高时(M10试验)

6、也才达到39.5%，至现代更减少到33.9%。而在中亚，一年中土壤湿度则以春季最高，夏季最低，这可能是由于较高纬度上夏季升温引起的燕发增多而造成的，虽然主要的降水期也集中在夏季.同样，一年四季都清楚地显示出土壤湿度随高原隆升而减少的趋势.中亚比北非要相对湿润。以中亚最湿润的春季为例，土壤湿度从高原隆起前(M00)的59.8%减少到现代〔M10)的50.2%，仍然比北非最湿润时期和最湿润季节的干旱程度要轻.在年平均图上，这两个地区的干旱化过程也清晰可见。但有趣的是，中亚地区平均土堆湿度随高原高度增加几乎呈

7、线性递减，而北非地区土壤湿度与高原高度并非简单的线性关系，虽然土壤湿度变化的总趋势也是下降的而且与中亚区一样在高原隆升后期(自M07以来)有加速干旱化的倾向.总之，以上数值试验结果表明，青藏高原隆升是中亚及北非地区在地质时间尺度上干旱化加剧的重要原因.赵家川剖面东非年龄/MaBP.风尘沉积速率腼Ma]土族s"c/%年龄八‘P3地质记录所反映的气候干100200300一、2-8-40000旱化00r05自50MaB.P青藏高原隆升开始，对其隆升的幅度，方式和具体时间。学术界仍未有定论.但由构造、生物以及亚

8、洲季风历史所揭示的高原有意义隆升主要发生在晚新生代的最近几百万年.202其0中，尤其以7-8MaB.P.和3.4--2.6MaB.P.两次隆升最为显著.高原隆肠舫升导致亚洲内陆干旱化趋势加剧，在黄土高原的风成序列可以保留这种变化303刃的记录[[161，图4中，黄土高原中部风尘肠3石沉积速率也显示，过去4.5Ma以来沉积速率不断增加，尤其是更新世以来变率4a急剧增加.这反映了其源区—亚洲内。一草{4.5陆地区干早化程度的增加。45非洲大陆上