轨道控制季风周期变化

地球上最惨淡的一个地方是hyperarid苏丹、埃及南部。干风吹床单和沙丘的沙整个景观,几乎没有住在那里。但热敏设备的卫星照片和图像显示地下小溪和河流的痕迹,一旦向东流加入尼罗河向北的课程从东非高地地区富水的来源。一次,这沙漠地区是绿色,广阔的草原和绿树成荫的水道居住着鳄鱼、河马、鸵鸟和犀牛。现在他们的骨头在干涸的河流沉积物覆盖着一层薄薄的沙子。

的确,整个撒哈拉沙漠南缘曾经绿色的草原上现代萨赫勒地区比现在,北部和大型湖泊点缀。现代乍得湖在利比亚南部今天该地区最大的湖,但不久前十倍,基于来自新鲜湖泊沉积物沉积的证据和级距的湖波切成周围的岩石。游牧部落的北非沙漠讲故事的湿润时间在他们祖先的过去。

直到25年前,地质学家仍然在寻找一个解释广阔的撒哈拉南部的绿化。最早期的尝试联系这个湿间隔北部冰层的存在。流行的假说认为,冰盖有干扰的正常循环大气和重定向潮湿的风南地区他们今天做不到。midlat-itude风暴跟踪定位据说一直往南,带来降雨干旱的核心撒哈拉沙漠和南方的草原。这个解释似乎工作(实际上还是)存在的湖泊在美国西南部干旱盆地,它是用来解释类似气候变化在北非。

然而,在这种情况下,一个非常合理的解释是错误的。到1970年代和1960年代,放射性碳年代测定法的发现和应用,最早的可靠日期湖泊沉积物在北非进来,和湖床没有日期的时候冰原已经最大,近20000年前。相反,他们的年龄接近10000年前,那时的冰从北方大陆几乎完全消失了。不可避免的结论是,大冰原之间并没有引起湖泊的填充。

一些科学家提出了相反的观点,认为湖水平高在温暖的间冰期气候因为冰层的消失和他们的寒蝉效应对气候让气氛保持更多的水分,从而填补与雨水的湖泊。raybet雷竞技最新但这个建议从一开始就注定要失败。它没有解释为什么大部分的北方非洲湖泊在过去的5000年里干。因为没有冰层出现在此区间,北部冰原不能的原因最近干燥的趋势。

通过这一点,所有的解释非洲湖泊水位与冰盖已经有效地走入了死胡同。南撒哈拉沙漠绿化的原因不得不在别处。结果,解释是在太阳tropics-the开销。1981年气象学家约翰Kutzbach想出了一个简单的解释,使其他科学家先踢自己没有想到它。他他的假设基于现代潮湿的夏季风,这一现象的主要原因是降雨量的北非。对大多数人来说,这个词“季风”调用图像暴雨落在印度和东南亚,与世界上最强大的季风。但北非有自己的季风,它是在广泛的萨赫勒地区南部的撒哈拉大沙漠。北非季风带来夏季降雨,让草和一些树生长在沙漠南部的草原。在冬季降雨停止,土地会变干,但草自然适应季节性降雨和漫长的旱季。以北大约17°N谎言hyperarid撒哈拉大沙漠,鞭长莫及的夏天雨季从南方和北方的冬季风暴。

Kutzbach素雅的观点是,前者存在广泛的湖泊和草原在萨赫勒地区和南部撒哈拉沙漠可以解释通过加强现代夏季季风模式和交付更重和更大范围的降雨。解释这个加强,Kutzbach呼吁相同的物理过程,推动现代季风:大陆的加热太阳强烈的开销(图5.1)。加热的土地表面变暖上方的空气,热空气上升(正如在热气球)因为它扩大并变得不那么密集。随着热空气上升,它留下的表面区域低压空气上升所造成的损失。来代替这个赤字,空气从附近地区移动。如果附近的海洋,空气,包含从海面水汽蒸发。的到来这moisture-bearing空气潮湿的夏季季风海洋奠定了基础。

随着潮湿空气流在从海洋,它加热,加入在上面的向上流动热土地质量。但随着上升气流穿透几十公里到大气中,低温下获胜,它冷却。冷却空气不能储存很多水分,水蒸气凝结成小水滴形成

热地表

5.1。热带季风是由于夏季太阳辐射的变化在22000年的轨道周期。间隔的强劲辐射产生沉重的季风降雨,饱和热带湿地和产生大量排放的甲烷(CH4)。

热地表

5.1。热带季风是由夏季太阳辐射的变化在22000年的轨道周期。间隔的强劲辐射产生沉重的季风降雨,饱和热带湿地和产生大量排放的甲烷(CH4)。

云然后雨滴落到地面。在工作中可以看到这个过程每年夏天在高耸的中纬度地区积雨云形成激烈的陆地之上,通常下午散云,带淋浴。在热带地区,季风环流更广泛和持久的。许多地区得到大雨每天下午和晚上,因为中午太阳能加热。

所以夏天的基本操作季风是非常简单:强来自太阳的辐射、强大的加热的土地、海洋空气的侵入,雨季。在冬天,所有的东西都在完全相反的方式工作。太阳是弱,土地凉下来,上方的空气变得致密,下沉,下沉空气干燥。这个循环也称为雨季寒冷干燥的冬季季风。冬天是干燥的季节在许多热带地区这一原因。

Kutzbach的假设直接建在这个现代季风的知识。因为夏天的强辐射(与冬季相比)是现代夏季风的原因,他认为,过去的时间间隔与stronger-than-modern夏季太阳辐射应该有更强的夏季季风驱动,这些北非湖泊。和间隔夏季太阳辐射值高于今天过去反复发生。

太阳辐射在热带在轨道时间尺度由22000年周期的控制轨道进动(第3章)。目前,夏季辐射是在这一周期的最小值,这意味着我们的现代夏季季风还必须接近其长期强度最低。Kutzbach指出,今天的太阳辐射水平大大高于22000年的定期,等最后一个时间发生在10000年前。根据他的假说,湖泊附近的北非应该达到了最大的规模,符合证据积累的大量放射性碳年代测定法。

Kutzbach尝试了他的假设的初始测试使用地球的大气环流的数值模型。这些模型基本上是同样用于天气预报:他们把物理原理来控制大气的循环。当然,相比天气预报总是会导致同样的精明的挑战:“你怎么能科学家希望“预测”天气几千年前当你甚至不能在这个周末的天气说对了一半?”The response to this (quite reasonable) wise-guy prod is that climate scientists like Kutzbach don't use these models to predict day-to-day weather but instead explore the longer-term average state of the climate system.

年度气候循环提供了一个有用的类比。没有科学家会试图用模型做出天气预报为一个特定的未来几个月七月的一天,不过,同样是这些模型可以准确预测的平均条件在一个典型的7天。他们可以这样做的原因是,平均一天7月是热的一个简单的物理原因:太阳光直接,日子久了。模拟的模型做了出色的工作平均加热发生在仲夏的太阳的力量。如果他们没有,他们是完全无用的。相同的模型也可以模拟一般的日常和周而复始的天气变化,发生在一个典型的7月,但是他们不能让某一天特定的预测。

出于同样的原因,这些模型可以用于有意义的季风假说的测试。Kutzbach知道从计算基于地球绕太阳,太阳辐射在北部热带地区10000年前比现在高出8%,他进入价值作为一个“初始条件”运行模式看到什么样的气候变化会造成。实际上,他想找出一个“7月平均日”就像10000年前(而不是特定的某一天的天气预报,这是不可能的)。第一个模型试验的结果证实了他的太阳辐射hypothesis-stronger开车更强的季风,交付更多的雨水在北非洲萨赫勒模型模拟。

Kutzbach然后转向地理学家阿莱恩Street-Perrot,开始编译整个北非经过湖的水平。他们一起比较了模型的模拟降水几个时间间隔在过去的20000年对经过湖泊的证据。比赛非常好。湖泊低20000年前当模型模拟弱季风期间因为夏天太阳辐射较低。湖泊最高近10000年前,当强辐射把强大的季风。和湖泊水位缓慢下降在过去的10000年夏季辐射水平下降。以外的任何疑问,湖水平头顶的夏天太阳的节奏后,遥远的冰原。

在过去的二十年里,Kutzbach的预测的假设被证实在很多地区,很多次来价值更高地位的一个理论。今天干的基本节奏,湿10000年前,20000年前再干持有不仅在北非也越过一座电弧从南部阿拉伯,印度,中国南方和东南亚。野外观察和模型仿真如图5.2所示同意这整个区域是10000年前湿润比今天因为夏季季风是比现在为了应对更多的夏季太阳辐射。

在我看来,约翰Kutzbach的季风的轨道控制理论的重要性排名正确与米兰柯维奇的冰原的轨道控制理论。地球表面的一半位于30°N和30°之间,和季风变化的主要orbital-scale控制气候这一庞大的地区。raybet雷竞技最新世界上大多数人口居住在这些纬度,因为人类演化的。我们已经与这些季风波动生活了数百万年。

也许最令人印象深刻的确认Kutzbach的假设来自远程source-ancient气泡被困在南极冰盖。在车站Vostok顶端冰盖多年的南极夏季的“温暖”(-20°F),俄罗斯工程师逐渐钻一个3300米的核心序列穿过整个冰的质量,除了底层毫发未损,因为担心潜在的湖可能是钻井使用的化学物质污染了。水存在于这个不可能的位置因为覆冰引起的压力最深层次的冰盖融化。

气泡被困在冰的长列检索Vostok举行历史上大气中甲烷的量的变化(图5.3)。科学家开发的初始时间尺度这冰记录基于模型,估算出雪第一次压缩和结晶成冰慢慢流进室内,向冰冰的利润率。初始时间尺度产生的甲烷记录显示形状的变化在22000年太阳辐射岁差周期。在此基础上的证据,科学家

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