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东亚和北美的气候变化具有遥相关关系,在不同时间尺度下,两个地区的干湿变化存在一定联系。基于古气候记录进行定量重建,反演过去东亚和北美季风区干旱事件的时空变化,有利于了解不同时间尺度的水循环变化,为预测未来干旱事件的发生提供科学依据。本文利用观测数据、多种古气候代用指标、TraCE模型以及PMIP3/CMIP5模型数据重建和模拟了末次盛冰期以来多时间尺度东亚与北美的干湿变化及其影响因素。主要结论如下:(1)年际/年代际尺度的干湿变化研究结果表明:在全球变暖的大背景下,东亚与北美地区的干湿状况对各气候因子变化的响应不一致,东亚和北美地区的温度升高,蒸发量增大,同时东亚季风区西南部和北美季风区的降水减少,导致当地干旱程度加剧。受降水增加的影响,东亚西北部在温度升高的情况下,气候依旧变湿。东亚季风区的东部区域温度增幅与其他地区差异不大,但是降水增幅较大,所以干旱程度较季风区的其他区域低。说明当温度升高的时候,只有降水增幅更大,才能缓解干旱,这一定程度上也印证了东亚季风区的干湿变化对温度的响应比对降水的响应更显著。同时本文也探讨了干湿变化与海表温度(Sea Surface Temperature,SST)的关系,结果显示东亚的干湿变化与全球大部分海域都呈正相关关系,但是与厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)的相关性并不显著;北美非季风区的干湿变化与ENSO事件的相关性较为显著,季风区干湿变化与ENSO的相关性较弱。(2)千年尺度的干湿变化结果显示:末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)到早全新世初期,夏季太阳辐射和温室气体浓度由LGM以来的谷值上升至峰值,北半球大陆冰盖则相反,在此强迫背景下,大西洋经圈翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)和ENSO大致呈下降的趋势,导致东亚和北美季风整体比全新世弱,季风区相比于全新世时期也较为干旱,但有从干旱转向湿润的演变趋势。冬季太阳辐射逐渐减弱,冬季风增强,东亚非季风区的大部分区域处于较为干旱的状态,且干湿变化较为和缓;北美冰盖加强了西风,导致北美非季风区呈现明显的湿润状态。全新世主要受到太阳辐射和温室气体浓度的影响,冰盖的作用较弱,东亚和北美季风区干湿变化总的趋势是逐渐变干,季风区由湿润向干旱转变,非季风区则是干旱程度加剧。(3)对比LGM(21ka)、中全新世(Mid-Holocene,MH;6ka)和工业革命前期(Preindustrial,PI;0ka)的干湿变化可看出,东亚与北美季风区和非季风区干湿状况存在反相位的关系,季风区的干湿变化主要取决于夏季干湿状况,非季风区主要取决于冬季的干湿状况。LGM夏季太阳辐射较弱,温室气体浓度低,北半球海冰和大陆冰盖大规模发育导致全球表面温度降低,夏季北半球陆地降温幅度大于海洋,海陆热力差异减小;同时高纬度地区降温幅度大于低纬度地区,以至于经向温度梯度增大,季风减弱,因此LGM成为季风区最干旱的时期。MH夏季太阳辐射较强,AMOC处于较高的状态,ENSO处于全新世最低的值,有利于增强季风,这使得季风区最湿润的气候状态出现在MH时期。非季风区的干湿变化在东亚和北美并不同步,东亚非季风区最湿润的时期为MH时期,原因是该时期温室气体浓度较LGM时期高,导致中高纬SST升高,增加了西风中的水汽含量,使得东亚非季风区变湿。北美非季风区最湿润的时期为LGM时期,主要是因为该时期北美大陆冰盖覆盖范围达到最大值,冰盖附近气压高,推动西风带往南移的同时加强了西风,从而为北美非季风区输送更多水汽。(4)东亚和北美的季风区和非季风区不同时间尺度的干湿状况都存在反相位的变化关系,不同时间尺度干湿变化的驱动因素则各不相同。在太阳辐射、温室气体浓度、北美大陆冰盖等强迫背景下,千年尺度干湿变化与AMOC和ENSO关系较密切;年际/年代际尺度的干湿变化则与降水、温度以及SST的年际/年代际变化的关系更密切。