Abstrak
Memahami dampak iklim dari konfigurasi pegunungan yang kompleks merupakan tantangan utama, khususnya di Asia Timur selama Zaman Kapur Akhir, tempat beragam bentang alam pegunungan ada tetapi interaksinya masih kurang dieksplorasi. Dengan menggunakan model iklim HadCM3L, kami mensimulasikan iklim untuk berbagai konfigurasi pegunungan dan memvalidasi hasil dengan dua metode perbandingan proksi model berdasarkan proksi dan klasifikasi paleo-Köppen. Temuan kami, yang selaras dengan bukti geologis, menunjukkan kemungkinan keberadaan Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan selama Zaman Kapur Akhir. Perhitungan energi radiasi permukaan mengungkapkan bahwa pegunungan memengaruhi suhu melalui proses awan dan menyebabkan pemanasan lokal karena perubahan vegetasi. Perhitungan anggaran kelembapan menunjukkan bahwa pegunungan mengendalikan kekeringan di pedalaman melalui sirkulasi atmosfer, dan berkontribusi terhadap kekeringan di dekat pegunungan melalui aktivitas pusaran sementara. Pegunungan pesisir mendominasi pergeseran iklim yang terkait dengan musim hujan Asia Timur, dengan Pegunungan Taihang dan Yanshan memperkuat efek ini. Wawasan ini meningkatkan pemahaman tentang paleo-topografi dan dinamika iklim.
Poin-poin Utama
- Asia Timur kemungkinan memiliki konfigurasi Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan pada Akhir Zaman Kapur
- Pegunungan Asia Timur menyebabkan pemanasan lokal melalui awan dan pengeringan melalui aliran rata-rata dan pusaran air
- Pegunungan pesisir mendominasi perubahan iklim di Asia Timur, sementara Pegunungan Taihang dan Yanshan memperkuat efek ini
Ringkasan Bahasa Sederhana
Topografi memainkan peran penting dalam sistem iklim, khususnya di Asia Timur, tempat pegunungan yang beragam memengaruhi dinamika iklim regional secara signifikan. Periode Cretaceous Akhir dicirikan oleh topografi yang kompleks, termasuk Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan, yang berkontribusi pada rezim iklim yang berbeda. Namun, dampak iklim spesifik dari pegunungan pedalaman ini dan interaksinya dengan fitur pesisir yang berdekatan masih belum terkarakterisasi secara memadai. Studi ini bertujuan untuk menjembatani kesenjangan pengetahuan ini dengan menggunakan pemodelan paleoklimat untuk menilai dampak konfigurasi pegunungan ini pada pola suhu dan curah hujan. Kami menggunakan dua strategi perbandingan model-proksi, yang mengungkapkan bahwa kombinasi Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan memiliki akurasi yang sedikit lebih tinggi daripada konfigurasi lainnya. Dikombinasikan dengan bukti geologis, kami mengusulkan konfigurasi pegunungan ini untuk Asia Timur selama Cretaceous Akhir. Hasil kami menunjukkan bahwa pengaruh gabungan pegunungan pesisir dan pedalaman secara signifikan mengubah suhu dan curah hujan, yang memengaruhi awan, proses sirkulasi atmosfer, dan sistem monsun. Temuan-temuan ini menggarisbawahi perlunya mengintegrasikan pengaruh topografi dalam simulasi paleoklimat, menyempurnakan pemahaman kita tentang interaksi rumit antara lanskap kuno dan sistem iklim.
1 Pendahuluan
Topografi penting dalam mengatur sistem iklim, terutama di Asia Timur, yang secara signifikan memengaruhi pola iklim regional (Farnsworth et al., 2019 ; R. Zhang et al., 2017 , 2018 ; J. Zhang et al., 2021 ). Selama periode geologi tertentu, topografi kompleks Asia Timur, yang meliputi dataran tinggi, pegunungan, dan cekungan, telah berdampak besar pada iklimnya (Tardif et al., 2023 ; R. Zhang et al., 2017 ). Mempelajari efek gabungan pegunungan ini membantu meningkatkan pemahaman kita tentang perubahan paleoklimat. Selama Kapur Akhir (100,5–66,0 juta tahun lalu), Asia Timur menunjukkan bentang geomorfologi kompleks yang mencakup Pegunungan Pesisir (P. Chen, 2000 ; Y. Chen et al., 2022 ; L. Zhang, Wang, Cao, et al., 2016 ), serta Pegunungan Taihang dan Yanshan di pedalaman (Wen et al., 2022 ; L. Zhang et al., 2021 ). Meskipun penelitian terbaru oleh J. Zhang et al. ( 2021 ) telah menyoroti pentingnya Pegunungan Pesisir dalam membentuk sabuk gurun lintang menengah di seluruh Asia Timur (Cao et al., 2023 ; Hasegawa et al., 2012 ; Jiang et al., 2008 ; Yu et al., 2021 ), peran Pegunungan Taihang dan Yanshan serta interaksinya dengan Pegunungan Pesisir masih kurang dieksplorasi.
Studi rekonstruksi menunjukkan adanya jajaran Pegunungan Pesisir lintang tengah di Asia Timur Zaman Kapur Akhir, yang membentang dari Cekungan Jiaolai hingga Pulau Hainan, dengan paleotermometri isotop berkelompok dan simulasi iklim yang menunjukkan ketinggian lebih dari 2 km (P. Chen, 2000 ; Y. Chen et al., 2022 ; L. Zhang, Wang, Cao, et al., 2016 ; J. Zhang et al., 2021 ). Akan tetapi, bukti paleoklimat tidak ada untuk mengonfirmasi apakah jajaran Pegunungan Pesisir ini meluas ke utara hingga Tiongkok Timur Laut (P. Chen, 2000 ). Selain itu, Pegunungan Taihang dan Yanshan, yang terletak di pedalaman benua lintang tengah, divalidasi oleh bukti geologis. Studi yang menggunakan isotop berkelompok menunjukkan bahwa Pegunungan Taihang mencapai sekitar 2,7
0,7 km sekitar 113 Ma (Wen et al., 2022 ), sedangkan Pegunungan Yanshan mencapai 2,8–4,1 km pada Zaman Kapur Awal (L. Zhang et al., 2021 ).
Untuk mengeksplorasi kerangka struktural bentuk lahan Asia Timur selama Kapur Akhir, studi ini menggunakan pemodelan paleoklimat dengan simulasi yang menggabungkan berbagai kombinasi Pegunungan Pesisir, Pegunungan Yanshan, dan Pegunungan Taihang untuk menilai dampak masing-masing dan gabungannya terhadap iklim wilayah tersebut. Studi sebelumnya sering menggunakan metode klasifikasi modern untuk membandingkan hasil model dengan proksi iklim (L. He et al., 2024 ; Wong Hearing et al., 2021 ; J. Zhang et al., 2021 ). Namun, beberapa parameter iklim modern tidak dapat diturunkan dari proksi, sehingga membuat perbandingan dan validasi langsung menjadi tidak mungkin, yang pada gilirannya membatasi pemahaman paleoklimat. Untuk mengatasi hal ini, kami menggunakan dua pendekatan alternatif yang lebih selaras dengan proksi paleoklimat untuk mengidentifikasi konfigurasi gunung yang masuk akal. Akhirnya, dengan menguraikan proses fisik energi permukaan dan respons kelembapan dalam simulasi kami, kami bertujuan untuk mengklarifikasi bagaimana pegunungan ini memengaruhi suhu dan presipitasi serta meningkatkan pemahaman kita tentang interaksi mereka dalam sistem iklim yang kompleks.
2 Bahan dan Metode
2.1 Metode Simulasi Paleoklimat
Simulasi dalam penelitian ini menggunakan model HadCM3BL-M2.1aD (Valdes et al., 2017 ), yaitu Model Sirkulasi Umum yang sepenuhnya terhubung antara lautan, atmosfer, dan vegetasi dinamis. Model ini beroperasi pada resolusi spasial 3,75° bujur.
2,5° lintang di atmosfer dan lautan, dengan 19 tingkat vertikal di atmosfer dan 20 tingkat vertikal di lautan. Model ini dimodifikasi untuk mensimulasikan suhu di iklim hangat masa lalu dengan lebih baik dengan menyesuaikan inti kondensasi awan, radius efektif tetesan awan, dan parameter lainnya (Kiehl & Shields, 2013 ; Malanoski et al., 2024 ; Ross, 2023 ; Song et al., 2022 ). Versi model ini telah digunakan secara luas untuk mempelajari dampak pegunungan pada paleoklimat, termasuk Dataran Tinggi Qinghai-Tibet (misalnya, Farnsworth et al., 2021 ; S. He et al., 2022 ; Li et al., 2021 ) dan Pegunungan Amerika Utara (misalnya, McGlannan et al., 2022 ), serta perubahan topografi global (Farnsworth et al., 2019 ).
Untuk analisis kami, kami mengadopsi irisan waktu 90 Ma dari J. Zhang et al. ( 2021 ) dan menggunakan rekonstruksi paleogeografi oleh Scotese dan Wright ( 2018 ) sebagai dasar untuk simulasi kontrol kami, yang dicirikan oleh elevasi pesisir yang relatif rendah dan tidak adanya fitur topografi yang signifikan seperti Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan (Gambar 1b ). Studi sebelumnya menunjukkan bahwa Pegunungan Taihang dan Yanshan kemungkinan melebihi 2 km ketinggiannya selama Kapur Awal (Wen et al., 2022 ; L. Zhang et al., 2021 ); namun, nilai-nilai ini mencerminkan pengukuran puncak lokal daripada elevasi rata-rata. Oleh karena itu, dalam studi sensitivitas, untuk menjaga konsistensi di seluruh simulasi dan mengakomodasi resolusi spasial kasar model, kami membakukan elevasi gunung ini menjadi 2.000 m. Menggunakan GPlates, kami memulihkan lokasi gunung-gunung ini saat ini ke posisi mereka selama periode 90 Ma.
Kami melakukan percobaan berikut untuk mengeksplorasi dampak pegunungan pesisir dan pedalaman terhadap iklim Asia Timur:
Exp_ctl: Garis dasar pantai dataran rendah tanpa gunung yang signifikan (Gambar 1b ).
Exp_cst: Pegunungan Pesisir membentang dari Pulau Hainan hingga Cekungan Jiaolai (Gambar 1c ).
Exp_cst_ty: Pegunungan Pesisir dikombinasikan dengan Pegunungan Taihang dan Yanshan (Gambar 1d ).
Exp_cstn: Pegunungan Pesisir meluas ke utara sepanjang pantai hingga Cina Timur Laut (Gambar 1e ).
Exp_cstn_ty: Perpanjangan utara Pegunungan Pesisir ditambah Pegunungan Taihang dan Yanshan (Gambar 1f ).
Percobaan kami diinisialisasi menggunakan seri “scotese_08” dari Judd et al. ( 2024 ) sebagai garis dasar, di mana suhu atmosfer
dikalibrasi ke 2131,36 ppmv agar sesuai dengan suhu permukaan rata-rata global (GMST) Scotese et al. ( 2021 ), dengan GMST kami sebesar 26,77°C, yang sangat sesuai dengan GMST Scotese sebesar 27,38°C. Berdasarkan 3.000 tahun yang telah dijalankan dalam seri “scotese_08”, kami memperluas eksperimen kontrol dan sensitivitas dengan konfigurasi gunung yang dimodifikasi selama 2.000 tahun tambahan untuk memastikan stabilisasi suhu laut di semua pengaturan eksperimen. Data 100 tahun terakhir dirata-ratakan untuk analisis.
2.2 Metode Perbandingan Model-Proxy
Mengingat kurangnya data paleoklimat kuantitatif pada Zaman Kapur Akhir, perbandingan antara simulasi iklim dan proksi sering kali dibatasi pada analisis kualitatif (Higuchi et al., 2021 ; J. Zhang et al., 2021 , 2024 ). Untuk studi ini, kami menggunakan catatan sedimen peka iklim yang disusun oleh Xu et al. ( 2021 ) untuk Asia Timur (Gambar 1a ), yang menyediakan kerangka kerja yang kuat untuk menilai kondisi paleoenvironmental. Menurut pekerjaan mereka, hubungan antara kondisi iklim dan jenis sedimen dikategorikan sebagai berikut:
Indikator Iklim Panas: Gipsum, halit, batu kapur, dolomit, sistem sedimen gurun, dan endapan furrigin.
Indikator Iklim Hangat: Batubara dan serpih minyak.
Indikator Iklim Kering: Gipsum, halit, sedimen berkapur, batu kapur, dolomit, dan endapan yang mengandung tembaga.
Indikator Iklim Lembap: Batubara, serpih minyak, dan endapan furrigin.
Untuk membandingkan secara langsung dengan hasil model, setiap sel grid dikategorikan sebagai Panas/Hangat dan Kering/Lembap berdasarkan klasifikasi paleoklimat. Mengingat ketidakpastian dalam menentukan ambang batas, kami menerapkan dua metode independen untuk validasi.
Pertama, Kami menggunakan sedimen kuantitatif yang sensitif terhadap iklim untuk menetapkan ambang batas (Burgener et al., 2023 ; Markwick, 2007 ). Bauksit, yang menunjukkan iklim Panas (Boucot et al., 2013 ), mendefinisikan ambang batas suhu tahunan rata-rata (MAT)
22°C (Burgener et al., 2023 ; Markwick, 2007 ), membedakan kondisi Panas dari Hangat. Pohon palem, yang menunjukkan iklim Hangat (Boucot et al., 2013 ), mendefinisikan ambang batas MAT sebesar
10,4°C (Burgener et al., 2023 ; Reichgelt et al., 2018 ), yang membedakan antara kondisi Hangat dan Dingin. Demikian pula, evaporit, yang menunjukkan iklim Kering (Boucot et al., 2013 ), mendefinisikan ambang batas curah hujan tahunan rata-rata
400 mm (Liu et al., 2015 , 2017 ; Patzkowsky et al., 1991 ), yang menggambarkan kondisi Kering dan Lembap. Kami juga menguji ambang batas 300 dan 500 mm dan menemukan bahwa 400 mm menangkap perbedaan model dengan baik.
Kedua, berdasarkan klasifikasi iklim paleo-Köppen L. Zhang, Wang, Li, et al. ( 2016 ), kami menggunakan ambang batas MAT sebesar 23°C untuk Panas/Hangat, dan Indeks Kekeringan Köppen (AI Köppen ), dihitung sebagai AI Köppen =
, dengan nilai
5.7 menunjukkan Kering dan
5,7 menunjukkan Lembab.
Akurasi didefinisikan sebagai rasio proksi yang konsisten dengan hasil simulasi terhadap jumlah total proksi. Untuk mengevaluasi efektivitas simulasi, kami menggunakan simulasi modern dan array yang dihasilkan secara acak sebagai tolok ukur. Array acak dihasilkan dengan mengambil sampel nilai secara seragam di setiap titik grid dalam rentang keluaran model suhu, presipitasi, dan Indeks Kekeringan Köppen. Simulasi dianggap bermakna jika akurasinya melampaui simulasi modern dan array acak.
2.3 Metode Dekomposisi Suhu dan Curah Hujan
Untuk menjelaskan mekanisme bagaimana gunung memengaruhi iklim Asia Timur, kami menguraikan perubahan suhu dan curah hujan yang dimodelkan ke dalam mekanisme yang berbeda.
Untuk dekomposisi suhu, kami memecahnya menjadi komponen-komponen neraca energi permukaan, seperti yang diterapkan dalam studi pegunungan Eosen (Kad et al., 2022 ). Total neraca energi permukaan mencakup radiasi gelombang pendek ke atas dan ke bawah, radiasi gelombang panjang ke atas dan ke bawah, panas laten, dan panas sensibel (fluks panas tanah rata-rata tahunan dari iklim yang diseimbangkan adalah nol). Dengan menggunakan metode gangguan radiasi parsial perkiraan (Taylor et al., 2007 ; Zelinka et al., 2020 ), kami menguraikan radiasi gelombang pendek menjadi tiga komponen: albedo permukaan, efek awan, dan efek langit cerah (terutama dipengaruhi oleh uap air atmosfer). Karena radiasi gelombang panjang ke atas dari permukaan dapat diperkirakan sebagai
(Di mana
), suhu permukaan
dapat diungkapkan sebagai:
Di mana
mewakili presipitasi,
menunjukkan penguapan,
adalah kepadatan air,
adalah kelembaban spesifik, dan
adalah vektor kecepatan horizontal. Jumlahnya adalah pada semua tingkat tekanan
, dengan
menjadi jumlah total tingkat vertikal dan
ketebalan tekanan setiap level. Rata-rata bulanan digunakan untuk semua data, dengan penyimpangan dari rata-rata bulanan ditunjukkan dengan bilangan prima. Istilah eddy transien diturunkan sebagai residual antara
dan istilah aliran rata-rata.
3 Hasil
Kami mengevaluasi dampak Pegunungan Pesisir, Taihang, dan Yanshan pada iklim Asia Timur melalui empat eksperimen sensitivitas: Exp_cst, Exp_cst_ty, Exp_cstn, dan Exp_cstn_ty, relatif terhadap eksperimen kontrol, Exp_ctl. Semua variasi suhu dan curah hujan yang dibahas signifikan secara statistik pada tingkat keyakinan 90% dalam uji t Student (Gambar 2 ).
Dalam percobaan Exp_cst, jajaran Pegunungan Pesisir yang berorientasi utara-selatan mendinginkan area pegunungan sambil menghangatkan wilayah pedalaman yang berdekatan (Gambar 2a ). Penambahan Pegunungan Taihang dan Yanshan dalam Exp_cst_ty memperkuat pemanasan di pedalaman dan menyebabkan pemanasan tambahan di utara Pegunungan Yanshan, sambil mendinginkan di selatan Pegunungan Pesisir (Gambar 2b ). Exp_cstn, dengan Pegunungan Pesisir yang diperluas, menghasilkan pemanasan pedalaman yang paling luas tetapi mendinginkan wilayah pesisir pada 50–60° LU (Gambar 2c ). Dibandingkan dengan Exp_cstn, penyertaan pegunungan pedalaman dalam Exp_cstn_ty menurunkan suhu pedalaman sambil meningkatkan suhu di utara Pegunungan Yanshan (Gambar 2d ).
Untuk presipitasi, Exp_cst mengurangi presipitasi di sisi barat dan utara Pegunungan Pesisir dan di wilayah pedalaman pada 20–40° LU, sementara meningkatkan presipitasi di wilayah pesisir timur dan selatan (Gambar 2e ). Dalam Exp_cst_ty, penambahan Pegunungan Taihang dan Yanshan mengintensifkan kekeringan di pedalaman (Gambar 2f ). Exp_cstn menghasilkan area terbesar dari penurunan presipitasi pedalaman, yang mencakup 20–60° LU (Gambar 2g ). Pegunungan Taihang dan Yanshan, ketika dikombinasikan dengan Pegunungan Pesisir yang diperluas, sedikit meningkatkan presipitasi pedalaman antara 20 dan 40° LU (Gambar 2h ). Presipitasi samudra bervariasi dengan panjang Pegunungan Pesisir: Exp_cst meningkatkannya pada 20–40° LU (Gambar 2e ), sementara Exp_cstn menunjukkan peningkatan pada 30–50° LU (Gambar 2g ). Khususnya, semenanjung pada 30–35° LU mengurangi curah hujan di sebelah timur Pegunungan Pesisir (Gambar 2 ).
4 Diskusi
4.1 Evaluasi Simulasi Model
Kami menghitung keakuratan setiap simulasi menggunakan dua metode ambang batas (Tabel 1 ). Kedua metode ambang batas menunjukkan konsistensi yang tinggi (Tabel 1 ), yang memungkinkan validasi bersama.
| Ambang | Suhu | Kegersangan | Berarti | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Berbasis proxy | Berbasis di Köppen | Berbasis proxy | Berbasis di Köppen | ||
| Eksp_ctl | 66,4% | 66,4% | 28,9% | 30,6% dari | 48,1% dari |
| Eksp_cst | 62,4% | 60,0% | 31,8% dari | 33,0% | 46,8% |
| Nilai_kecepatan_ | 58,4% dari | 60,0% | 43,4% | 43,9% | 51,4% dari |
| Eksp_cstn | 58,4% dari | 60,0% | 41,0% | 38,2% | 49,4% |
| Tanggal kedaluwarsa | 57,6% dari | 60,0% | 39,3% | 33,0% | 47,5% dari |
| Modern | 24,0% | 24,0% | 28,9% | 30,1% | 26,8% |
| Acak | 35,2% | 39,2% | 23,1% | 29,5% | 35,4% dari |
Akurasi suhu tinggi (Tabel 1 ), yang menunjukkan bahwa simulasi secara efektif mereproduksi kondisi yang umumnya panas pada Zaman Kapur Akhir. Exp_ctl menunjukkan akurasi tertinggi, kemungkinan karena banyaknya indikator iklim panas di sepanjang wilayah pesisir 30–40°N (Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 ), di mana tingkat penurunan yang terkait dengan Pegunungan Pesisir menggeser status iklim ke Hangat, mengurangi akurasi dengan penambahan pegunungan (Tabel 1 ). Di bawah kedua metode ambang batas, perbedaan akurasi di antara eksperimen minimal, dengan ambang batas berbasis Köppen tidak dapat membedakan eksperimen sensitivitas (Tabel 1 ), yang menyoroti perlunya pemilihan ambang batas suhu yang lebih baik.
Kegersangan, yang umum digunakan untuk mempelajari iklim Cretaceous (Higuchi et al., 2021 ; J. Zhang et al., 2021 , 2024 ), menunjukkan respons yang lebih sensitif terhadap konfigurasi pegunungan (Tabel 1 ). Exp_cst secara signifikan meningkatkan akurasi kegersangan dibandingkan dengan Exp_ctl (Tabel 1 ), yang menyoroti peran Pegunungan Pesisir di Asia Timur. Exp_cst_ty menunjukkan akurasi tertinggi (Tabel 1 ) karena memperluas sabuk gersang ke arah timur dari Exp_ctl (Gambar 2f ), yang lebih selaras dengan indikator gersang pada 20–40° LU (Gambar S2 dalam Informasi Pendukung S1 ). Sementara Exp_cst_ty dan Exp_cstn menunjukkan akurasi yang sebanding di bawah ambang batas berbasis Köppen (Tabel 1 ), sulit untuk menentukan konfigurasi mana yang lebih tepat, karena Exp_cst_ty berkinerja lebih baik pada 40°N dan Exp_cstn pada 50°N (Gambar S2h dan S2i dalam Informasi Pendukung S1 ).
Exp_cst_ty (Pegunungan Pesisir dengan Pegunungan Taihang dan Yanshan) menunjukkan akurasi rata-rata tertinggi (Tabel 1 ), yang menunjukkan keselarasan dengan bukti geologis. Namun, ketidakkonsistenan antara perbandingan suhu dan kekeringan, beserta perbedaan akurasi kecil di antara konfigurasi, mencegah kami untuk secara definitif mengecualikan pengaturan apa pun, termasuk Exp_ctl. Meskipun demikian, semua simulasi model mengungguli pengujian modern (model dengan keterampilan rendah) dan acak (model tanpa keterampilan), yang menunjukkan simulasi model memiliki beberapa keterampilan dalam mensimulasikan iklim Cretaceous di wilayah ini dan memberi kami keyakinan dalam mendiagnosis respons iklim terhadap perubahan paleogeografis.
4.2 Mekanisme Pengendalian Suhu dan Curah Hujan
Kami menggunakan pendekatan untuk menguraikan suhu dan curah hujan dalam konteks kombinasi berpengaruh dari Pegunungan Pesisir, Pegunungan Taihang, dan Pegunungan Yanshan (Exp_cst_ty), yang bertujuan untuk memperjelas kontribusi setiap komponen dan mekanisme kontrolnya.
Dalam percobaan Exp_cst_ty, efek pendinginan dari pegunungan ini terlihat jelas (Gambar 2b ), terutama karena efek laju penurunan, yang menurunkan suhu permukaan dan memengaruhi radiasi gelombang panjang (Gambar 3f ). Pendinginan tambahan di selatan Pegunungan Pesisir disebabkan oleh umpan balik uap air dan awan terhadap radiasi gelombang panjang (Gambar 3e ). Pemanasan di Asia Timur (Gambar 2b ) terutama disebabkan oleh
komponen, terkait dengan berkurangnya tutupan awan (Gambar 3c ). Kontribusi pemanasan utama berasal dari Exp_cst (Pegunungan Pantai) (Gambar 3a ), sementara Pegunungan Taihang dan Yanshan (Exp_cst_ty – Exp_cst) meningkatkan besarnya pemanasan di sisi-sisinya (Gambar 3b ). Pemanasan lokal dekat 30°N di benua barat di Exp_cst_ty (Gambar 2b ) dikaitkan dengan perubahan
Dan
(Gambar S3c dan S3f dalam Informasi Pendukung S1 ), didorong oleh transisi dari hutan ke gurun dengan albedo yang lebih tinggi. Kondisi langit cerah berdampak minimal terhadap suhu (Gambar S3 dalam Informasi Pendukung S1 ).
Pegunungan memberikan dampak minimal terhadap penguapan (Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 ). Perubahan penguapan tampaknya berhubungan dengan variasi
(Gambar S3f dalam Informasi Pendukung S1 ), yang menunjukkan bahwa panas laten mungkin berperan dalam mengatur penguapan dan siklus air (Trenberth et al., 2009 ). Pengurangan presipitasi di wilayah barat pegunungan didorong oleh aliran atmosfer rata-rata (Gambar 4a ), sejalan dengan temuan J. Zhang et al. ( 2021 ), yang mengusulkan bahwa Pegunungan Pesisir berfungsi sebagai “pompa,” mendistribusikan kembali kelembapan melalui perubahan sirkulasi atmosfer dan menyebabkan kondisi kering di pedalaman Asia. Namun, kekeringan di wilayah sekitar pegunungan terutama didorong oleh pusaran sementara (seperti sistem badai) (Gambar 4f ). Pegunungan Taihang dan Yanshan (Exp_cst_ty – Exp_cst) meningkatkan kekeringan pedalaman melalui CMF (Gambar 4b ) dan meningkatkan kekeringan di wilayah sekitarnya melalui CTE (Gambar 4e ). Dengan demikian, pegunungan mengurangi presipitasi melalui sirkulasi atmosfer dan pusaran sementara, dengan wilayah yang berbeda dipengaruhi oleh faktor yang berbeda. Pegunungan Pesisir memainkan peran dominan, sementara Pegunungan Taihang dan Yanshan berfungsi sebagai kontributor sekunder.
4.3 Pengaruh terhadap Monsun Asia Timur
Berdasarkan karya Farnsworth et al. ( 2019 ) tentang musim hujan dari Zaman Kapur hingga modern, kami menggunakan definisi mereka, yaitu musim hujan dicirikan oleh lebih dari 55% curah hujan tahunan yang jatuh selama musim panas setempat (Mei–September) dan laju curah hujan musim panas minus musim dingin yang melebihi 2 mm/hari (Farnsworth et al., 2019 ; Wang & Ding, 2008 ), untuk menilai dampak pegunungan pada dinamika musim hujan. Kami meneliti pengaruh ini dalam hal musim, luas wilayah, dan intensitas.
Secara musiman, percobaan Exp_cst_ty berdampak minimal pada pengaturan waktu monsun Asia Timur, dengan proporsi presipitasi musim panas tetap stabil (Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ). Secara spasial, Pegunungan Pesisir sedikit memperluas wilayah monsun ke arah timur (Gambar S5b dalam Informasi Pendukung S1 ), tetapi, bersama dengan Pegunungan Taihang dan Yanshan, secara signifikan mengurangi wilayah monsun pedalaman, menggeser batas utara ke selatan dari 35° LU ke 30° LU (Gambar S5c dalam Informasi Pendukung S1 ). Dengan menggunakan presipitasi rata-rata tahunan di wilayah monsun daratan sebagai proksi untuk intensitas monsun (Hu et al., 2023 ), Pegunungan Pesisir secara signifikan melemahkan intensitas monsun pedalaman (Gambar 2a ), sementara Pegunungan Taihang dan Yanshan semakin mengurangi intensitas (Gambar 2b ).
4.4 Ketidakpastian Terkait dengan Kondisi Batas dan Model yang Digunakan
Untuk menyelidiki dampak konfigurasi pegunungan pada iklim Kapur Akhir di Asia Timur, kami menggunakan model iklim dan pengaturan eksperimen baru. Meskipun desain eksperimen ini menawarkan wawasan berharga, beberapa ketidakpastian tetap ada. Untuk mengatasinya, kami melakukan dua rangkaian eksperimen tambahan dengan HadCM3: (a)
, menyesuaikan
hingga 465,65 ppmv, selaras dengan Foster et al. ( 2017 ) (Malanoski et al., 2024 ), dan (b) Exp_ctl_old, menggunakan versi model lama tanpa penyetelan awan dan
dari Foster et al. ( 2017 ) (Valdes et al., 2021 ) (Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ). Kami juga membandingkan hasil ini dengan empat seri eksperimen dengan model CESM1.2 dari J. Zhang et al. ( 2019 ), yang mensimulasikan iklim Kapur Akhir (70 Ma) di bawah
tingkat (Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang memiliki paleogeografi serupa dengan pengaturan 90 Ma (J. Zhang et al., 2021 ).
(1)
konsentrasi
Perbandingan Exp_ctl dan
menunjukkan dampak dari
tingkat pada simulasi iklim. Sebagai
menurun, akurasi simulasi temperatur menurun (Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ), dengan suhu permukaan rata-rata global (GMST) turun dari 26,77°C di Exp_ctl menjadi 20,9°C di
Sementara itu,
Exp_ctl mengungguli yang rendah-
dalam hal suhu, GMST-nya masih kurang dari estimasi asimilasi data dari Judd et al. ( 2024 ) (nilai median 35,56°C, dengan rentang kuantil 5%–95% sebesar 31,11–43,73°C). Perbedaan ini dapat menimbulkan bias dalam analisis yang bergantung pada suhu. Selain itu,
Tingkat kekeringan meningkatkan simulasi pola kekeringan, terutama di Asia (Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ). Tren ini juga terlihat dalam simulasi CESM (J. Zhang et al., 2019 ), meskipun besarnya perubahan kekeringan lebih kecil dibandingkan dengan seri HadCM3, yang menunjukkan sensitivitas model terhadap
bervariasi di berbagai model iklim dan paleogeografi.
(2)
Dampak variabel awan
Awan berfungsi sebagai faktor kunci dalam simulasi iklim modern (Zelinka et al., 2020 ), dengan studi paleoklimat terkini yang menekankan pentingnya hal ini (Zhu et al., 2019 ). Perbandingan Exp_ctl_old (dengan variabel awan default, seperti pada Valdes et al. ( 2021 )) dan
(dengan variabel awan yang dimodifikasi) menunjukkan akurasi suhu yang sama, tetapi Exp_ctl_old lebih baik dalam merepresentasikan kekeringan (Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang menekankan dampak signifikan awan terhadap presipitasi Asia Timur. Selain itu, analisis dekomposisi suhu kami mengonfirmasi bahwa proses awan memainkan peran penting dalam memodulasi pemanasan yang disebabkan oleh pegunungan.
(3)
Ketidakpastian dalam paleogeografi
Bukti geologis menunjukkan jajaran Pegunungan Pesisir dari Pulau Hainan hingga Cekungan Jiaolai (Y. Chen et al., 2022 ; L. Zhang, Wang, Cao, et al., 2016 ), meskipun lebarnya masih belum jelas. Resolusi HadCM3 memerlukan representasi yang lebih luas dari jajaran ini, yang memperkenalkan ketidakpastian dalam topografi skala halus dan pola iklim (J. Zhang et al., 2021 , 2023 ). Menggunakan peta paleogeografi dari Scotese dan Wright ( 2018 ), yang selaras dengan Hu et al. ( 2023 ) pada musim hujan, kontras dengan simulasi berdasarkan peta Getech Plc (Farnsworth et al., 2019 ), yang menunjukkan tidak ada musim hujan. Meskipun adanya ketidakpastian ini, studi kami berfokus pada evaluasi peran iklim pegunungan, dengan kesimpulan inti yang tetap kuat.
5 Kesimpulan
Studi ini meneliti dampak gabungan Pegunungan pedalaman (Taihang dan Yanshan) dan Pegunungan Pesisir terhadap iklim Asia Timur pada Zaman Kapur Akhir menggunakan model HadCM3L, dengan mengatasi kesenjangan dalam memahami peran interaktifnya. Untuk memfasilitasi perbandingan langsung dengan proksi paleoklimat, kami memperkenalkan dua pendekatan untuk mengklasifikasikan keadaan paleoklimat: satu berdasarkan proksi kuantitatif dan yang lainnya menggunakan klasifikasi paleo-Köppen, untuk memvalidasi konfigurasi pegunungan yang paling masuk akal. Simulasi model menunjukkan bahwa konfigurasi yang mencakup pegunungan pesisir dan pedalaman memberikan kecocokan yang sedikit lebih baik dengan bukti geologis, meskipun ketidakpastian tetap ada karena data proksi yang saling bertentangan dan skor keterampilan yang sebanding di antara konfigurasi yang berbeda.
Temuan kami menunjukkan bahwa topografi pegunungan memainkan peran penting dalam membentuk pola iklim regional. Analisis suhu menunjukkan bahwa pegunungan memengaruhi suhu melalui proses awan, radiasi gelombang panjang, dan sifat permukaan. Analisis presipitasi menunjukkan bahwa pegunungan mengurangi presipitasi di pedalaman melalui perubahan sirkulasi dan di dekat pegunungan melalui aktivitas pusaran sementara. Pegunungan pesisir melemahkan intensitas musim hujan, dan interaksinya dengan pegunungan Taihang dan Yanshan semakin membatasi luas musim hujan. Hasil ini menawarkan wawasan berharga tentang interaksi pegunungan-iklim, meskipun penyempurnaan lebih lanjut diperlukan melalui parameter model yang lebih baik dan perbandingan model-proksi yang lebih kuat.
