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海洋表面温度和海冰状况的数据)正被整合起来，以便对海洋状态进行越来越详细的描述全新世气候raybet雷竞技最新；这些描述将有助于研究气候变化和气候变化的机制raybet雷竞技最新岩石圈生物圈相互作用，以及在测试模型模拟的准确性。

全新世期间，近日点从11 ka(1.1万年前)的北方夏季，到6 ka的北方秋季，再到0 ka的北方冬季(Berger, 1978)。因此，北半球的季节日晒周期在11 ka时相对于0 ka时增强，最大日晒正异常月份在6 ka左右由夏季转入夏末，并进入秋季。与此同时，南半球在11 ka日照周期较0 ka缩短，日照负异常最大的月份随后进入南春。这些季节变化的幅度高达25-30瓦/平方米，代表11 ka时太阳辐射的7-8%的变化。在年周期中，全球和纬向平均日照因近日点季节的这些变化而保持不变。与此相反，地球自转轴在11 ka时相对于现代的倾斜略有增加，导致高纬度日照在夏季增加，并在两极附近产生了数瓦/平方米的年平均日照小幅度增加，在热带地区日照略有减少;全球平均日照也没有变化。大气中二氧化碳的浓度在11 ka时约为280 ppm，并一直保持在这一水平，直到大约公元1800年化石燃料(雷诺等人，1993)，一些存在于末次冰期(LGM)约21 ka的北半球大冰原的残余物，在11 ka时仍留在北美和欧洲(约占末次冰期冰量的30%)，但几乎所有这些多余的冰在6 ka时就融化了。

本章将回顾过去20年进行的大量全新世气候模拟。raybet雷竞技最新该综述表明，尽管取得了进展，但关于地球系统对轨道引起的入射太阳辐射变化的响应的大小、空间结构和时间特征仍有许多问题尚未得到解答。在某些地区，陆地生物圈-气候相互作用似乎放大了轨道强迫引起的气候变化。raybet雷竞技最新海洋-大气相互作用似乎放大了某些地区的气候变化，并减少了其他地区的气候变化。raybet雷竞技最新在许多地区，气候模式模拟的全新世气候变化没有观测到的变化那么大。raybet雷竞技最新现在记录在案的全新世气候的这种差异，提出了当前的气候模型可能也低估了未来气候变化的可能性。raybet雷竞技最新

气候突变raybet雷竞技最新仅仅用轨道强迫很难解释全新世的变化。然而，大气-生物圈-海洋系统中的正反馈可能导致气候变化更快，以响应轨道强迫的缓慢变化，而不是预期的那样。raybet雷竞技最新随着新的气候模式配置的出现，允许进行高效的世纪raybet雷竞技最新或多世纪模拟，现在有可能检查全新世的不同阶段是否可能在年际、年代际或百年时间尺度上具有不同的变率;当我们考虑现在和未来十年/世纪气候变率的可能特征时，这些研究可能提供有用的视角。raybet雷竞技最新

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米切尔等人，1988;廖等人啊，1994年;菲利普斯和赫尔德，1994)。用这些附加的系统成分对全新世气候进行的模拟显示了海冰和雪raybet雷竞技最新相互作用的非线性效应。在北纬高纬度地区，轨道迫使更温暖的夏季和秋季导致了较晚的爆发海冰的形成．与现代相比，海冰减少，开阔水域增加，地表反照率降低吸收的太阳辐射增加了-一个积极的反馈。特别是在北极地区，这种效应在夏天和秋天产生了额外的变暖，在冬天，冰更薄，覆盖的面积更小。春季融回略有延迟，但这种影响是次要的。由于冰变薄，铅增多，热量的通量从海洋到大气在北方高纬度地区，冬天的温度比现在要高得多。海冰对日晒强迫变化的非线性和有点违反直觉的响应有助于产生与观测证据更一致的模拟(Klimanov, 1984)，而不是早期的规定sst和海冰的模拟。大气动力过程(水平平流和气旋混合)反气旋)是将一些增强的北极水汽混合到北方大陆的原因。最近的研究表明海冰对轨道强迫的反应更加复杂。与静态热力学海冰模型表现出的强正反馈相比，sea-冰动力学对模型造成一个小的负反馈，降低了冰厚度对轨道强迫的总体敏感性(Vavrus, 1999)。

在中低纬度地区，插入一个交互式土壤湿度子模型来代替规定的土壤湿度，从而触发土壤湿度反馈，从而促进湿度回收(积极的反馈)。结果，由于轨道强迫，北方季风区经历了比规定土壤湿度模式下更大的降水增加(Ciallimorc和Kutzbach, 1989;菲利普斯和赫尔德，1994)。由于蒸发损失增加和土壤湿度降低引起的轨道强迫，一些北部大陆内部在夏季变得更加温暖和干燥。

随着近日点在11 ka至6 ka之间的季节前移，地表气候对轨道强raybet雷竞技最新迫的最大响应在年周期中明显前移(Kutzbach et. al.， 1998)。因此，气温和季风降水的最大增加从7月的11 ka转移到9月的6 ka;6ka时的总增加量小于11ka时。

10.3.3考raybet雷竞技最新虑陆地生物圈相互作用的气候模式

观测证据表明，年植被发生了显著变化高纬度、中纬度和低纬度始新世(Wright et al.， 1993)。北方森林向北移动，取代了苔原;草原在北美向东扩张，取代了森林;北非的草原向北迁移，取代了沙漠。模型已经开始被用来测试植被的这些变化如何影响气候。raybet雷竞技最新

单向强迫:植被敏感性实验。通过使用气候模式的输出，即太阳活动的季节周期，已经获得了陆地生物圈对轨道强迫气候变化的潜在响应的指示raybet雷竞技最新辐射、温度，降水-作为植被模型的输入(Harrison ct al.+ 1995;Kutzbach et al.， 1998)。11 ka(全新世早期)和6 ka(全新世中期)的模拟生物群落分布表明:(1)北极地区针叶林(针叶林)向北扩张，取代了苔原;(2)中纬度内陆地区暖草地/灌木的扩张取代冷草地/灌木;(3)在北部热带地区，草原和旱生林/灌丛逐渐取代沙漠，气候变暖变湿生物群落类型在东南亚和东亚部分地区。虽然个别模式之间存在差异，但对于6 ka轨道强迫，10个气候模式的结果基本一致(Harrison et at, 1998)。raybet雷竞技最新

已经证实了气候的变化会导致植被的变化，那么相反方向的变化呢?raybet雷竞技最新植被变化是否大到足以影响气候?raybet雷竞技最新气候模型的敏感性实验表明情况的确如此。raybet雷竞技最新在高纬度地区，规定用冻土带代替森林的原因降低了春季的反照率，因为树木延伸到积雪之上，而苔原仍然被雪覆盖。这低反照率在冬末和早春，相对于苔原，森林景观的变化有利于增加吸收的太阳辐射，从而增加额外的热量(Bonan ct ah, 1992)。因此，在洛洛纪，如果夏季温度的轨道强迫增加导致森林取代苔原，那么冬季半年的低反照率可能导致额外的变暖-一个正反馈(Foley et ah, 1994;TEMPO成员，1996)。在这些森林替代苔原敏感性实验中，植被变化引起的额外变暖几乎等于轨道变化引起的原始变暖。同样，如果北非夏季季风降水的轨道强制增强导致草原入侵沙漠，那么植被表面反照率降低和水分循环增加的组合可能导致额外的降雨，这是一个正反馈(Street-Perrott etat，， 1990;Kutzbach等人，1996;Brostrom et al.， 1998)。土壤质地和持水能力的变化也可能促进了水分循环的增加。

由气候变化引起的湖泊和湿地大小的变化也可能对大气产生反馈(Cxtc和Bonan, 1997;raybet雷竞技最新Brostrom等，1998;Carrington等人，出版)。

大气-生物圈耦合相互作用。由于单向敏感性实验结果表明植被变化可能对气候产生强烈的正反馈，因此各个研究小组使用大气-生物圈耦合模型来模拟全新世期间气候与陆地生物圈之间的双向相互作用(Texier et al，， 1997;raybet雷竞技最新克劳森和盖勒，1997;Pollard等人，1998;Ganopolski等人，1998;弗利等人，在出版社;Doherty等人，出版)。几乎所有这些耦合模型都模拟了全新世期间北部森林和北部亚热带草原的扩张。这些模型在植被变化的程度(例如，森林生物群落的变化为100公里或500公里)和气候变化的幅度(例如，撒哈拉以南地区的降雨量增加了10%或50%)方面都有所不同。raybet雷竞技最新在大多数研究中，植被对非洲季风的正反馈仍然不能与在全新世早期和中期观测到的季风降雨和草原主要延伸到撒哈拉相匹配; the one exception is Ganopolski et al. (1998), who find a very large positive feedback.

对轨道强迫的响应与生物圈和海洋的不同反馈。新的建模能力，加上计算机资源的增加，应该可以对这些复杂的相互作用进行详细的研究。

10.3.5气候突变的时变模拟raybet雷竞技最新

由于计算上的限制，三维气候模式对全新世气raybet雷竞技最新候的研究采用了相对较短的“快照11”模拟(10-50年的持续时间)，相比之下，使用统计动力学模型对耦合气候系统进行的时间依赖模拟已经运行了数十万年，并提供了关于冰川/间冰期时间尺度上轨道强迫(和其他强迫)对气候响应的重要认识(Berger et al.， 1993,1998;伯杰,1998)。最近，一种与陆地生物圈模式和简化的海洋盆地模式耦合的统计动力大气模式被用于9000年全新世气候模拟(Ciaussen et aL, 1999)。raybet雷竞技最新该模拟显示了气候对逐渐变化的轨道强迫的突然响应。raybet雷竞技最新在5.5 ka左右的突变是非线性的植被的反馈在北方季风系统随着近日点由北夏(9 ka)转为北秋，即超过了I罗新世早期的季风极大期。大约5.5 ka时，在全新世早期，由于轨道强迫季风增强而形成的植被覆盖的撒哈拉沙漠开始恢复

向沙漠转变，同时地表反照率突然增加，降水同样突然减少。来自北非的湖泊水位证据表明，大约在这个时候，湿度突然下降。déglaciation最后阶段的麦克雷沃特脉冲也可能是全新世早期热盐环流和气候突变的一个因素，例如在8 ka (Street- Perrott和Perrott, 1990)。raybet雷竞技最新随着模型效率的提高和计算机资源的增加，全新世气候的时变模拟将变得更加普遍，研究气候突变的机会也将扩大。raybet雷竞技最新

10.3.6十年/世纪变率作为平均气候状态的函数raybet雷竞技最新

目前最令人感兴趣的一个问题是ENSO特征的最近变化是否与温室变暖引起的平均气候变化有关。raybet雷竞技最新如果平均气候变化，变率会raybet雷竞技最新改变吗?在模拟大气中CO2浓度增加的气候时，报告了El Niño特征的变化(Knutson和Manabe, 1994;raybet雷竞技最新Meehl和Washington, 1996)。与现在相比，全新世的十年/世纪变率也可能发生了变化，因为在11 ka、6 ka和0 ka时，外部强迫和平均气候是不同的(例如)。raybet雷竞技最新高分辨率记录(珊瑚、分层湖泊沉积物、分层冰芯、树木年轮)提供了观察这种变化的可能性。

一些研究报告了全新世气候变化的耦合模式模拟(Hewitt和Mitchell, 1996;raybet雷竞技最新Otto-Bliesner, 1999;Clement et aL, 1999)。在6 ka时ENSO遥相关模式可能与现在不同(Otto-HI icsner, 1999)。克莱门特等人(个人通信)表明，全新世早期季节日照周期的变化可能抑制了厄尔尼诺事件。用11 ka和0 ka的大气-海洋耦合模式进行的模拟(Liu et a .， 2000)表明，ENSO发生在两个时间段，且空间模式相似，但与现代相比，11 ka东太平洋海温的整体变率降低了10-20%。全新世早期ENSO变率减少的一个可能解释与亚洲夏季风的增强有关，这是由11 ka的夏季日照增强所迫使的沃克细胞在赤道太平洋上空，因此增加了赤道东风上升气流增强，赤道海洋变冷。赤道太平洋中部和东部偏冷的气候逻辑可能反过来有利于强度较低的ENSO事件(Liu et al, 2000)。这些对全新世早期年际变率减少的初步模拟似乎与初步模拟在某种程度上一致古气候的证据强ENSO事件仅在7 ka-6 ka之后才出现(Sandweiss et al.， 1996;Rod bell等人，1999)。

10.4结论

全新世气候的观测记录提供了关于平均气候变化、突变和变率变化的丰富信息raybet雷竞技最新。一个层次模型正在被用于研究和帮助我们理解复杂的大气-海洋-生物圈相互作用，这些相互作用是对轨道强迫的响应。这些研究的结果将有助于我们了解地球气候和生物圈的相对稳定性及其对外部强迫变化的敏感性，无论是真正的外部强迫(如轨道)还是与人类有关的强迫。raybet雷竞技最新在理解轨道强迫如何影响气候方面已经取得了重大进展。raybet雷竞技最新然而，这一综述表明，迄今为止，气候模式还不能模拟全新世气候变化的全部量级和时空结构。raybet雷竞技最新因此，仍然存在许多挑战——既要改进观测记录，也要改进模拟和我们对作用机制的理解。

承认不

威斯康星大学麦迪逊分校对古气候的研究是由美国国家科学基金会(NSF)气候动力学项目和地球资助的raybet雷竞技最新

系统历史计划，能源部，以及nsf赞助的国家气候研究txnicr的建模和计算资源，

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