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CAS-ESM2中生物地球物理反馈对平衡气候敏感度的贡献

CAS-ESM2,生物地球物理反馈,气候敏感度

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.1 地球系统模式与模拟

大气CO₂浓度升高通过辐射效应和生物地球化学效应驱动植被变化，并通过生物地球物理反馈改变气候系统的能量平衡。然而，生物地球物理反馈的强度目前尚未得到充分量化，这已成为气候反馈不确定性的主要来源之一，进而影响平衡气候敏感度的准确估算。本研究基于中国科学院地球系统模式第二版，通过对比动态植被模型开启和关闭的试验分离出生物地球物理反馈，并运用辐射核方法将其分解为各物理气候反馈分量。结果显示，全球平均生物地球物理反馈参数为0.12 W m^-2 K^-1，其贡献主要来自正云反馈，最终导致平衡气候敏感度增加约10 %。尽管辐射效应引起的植被增加幅度小于生物地球化学效应，但其对生物地球物理反馈的贡献却高达66 %，这一结果源于两种效应下植被变化的空间格局差异：辐射效应使得北半球高纬度区域植被显著增加，地表反照率降低，触发了较强的正云反馈，并增强了北冰洋的正海冰-反照率反馈；相比之下，生物地球化学效应导致的植被增加主要集中在热带地区，该区域反照率变化微弱，引起的正云反馈强度较弱。目前多数地球系统模式尚未完整刻画气候-植被相互作用，本研究结果表明，这些模式可能存在系统性低估平衡气候敏感度的问题，并凸显了在气候预测中纳入动态植被过程的必要性。