科研进展

JC: 研究揭示发展位相的ENSO如何影响青藏高原夏季降水变化

  作为亚洲十多条重要河流的发源地,青藏高原因其在水资源中的重要性而被誉为“亚洲水塔”。降水是青藏高原水循环的最为重要一环。高原降水存在显著的年际变化,针对观测资料相对较多的青藏高原中东部地区,此前科学界研究发现影响该地区夏季平均降水的主要气候因子为北大西洋涛动,同时认为厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对高原降水的影响不显著。近年来,随着降水稳定同位素、冰芯、树轮以及湖泊水位等资料在高原水循环研究中的应用,有越来越多的证据表明ENSO对高原降水变化存在显著影响,但是其中动力和物理机制则不清楚。最近,中国科学院大气物理研究所博士研究生胡帅、吴波研究员等揭示了发展位相的ENSO影响青藏高原夏季降水的物理机制,相关成果近日发表在“Journal of Climate”杂志上。

  利用多套观测与再分析资料,作者首先指出了北大西洋涛动和ENSO对高原夏季降水影响的区域性差异,发现北大西洋涛动主要主导青藏高原中东部夏季降水的南北反向变化,而ENSO则主要影响高原西南部的降水变化,且这种影响主要发生于ENSO的发展位相。在水汽“爬升和翻越(up-and-over)”机制的作用下,青藏高原西南部尽管被高耸的喜马拉雅山脉阻挡,但夏季降水仍可达300毫米左右,年际变率很强。发展位相ENSO影响高原西南部降水的主要桥梁,是通过南亚夏季风降水异常和热带对流层开尔文波的传播。基于从水汽收支和湿静力能的诊断分析发现,在ENSO发展年夏季,南亚夏季风对流加热被抑制,在高原西侧上空激发出异常气旋环流,伴随着由热带中东太平洋暖海温激发的热带对流层开尔文波,最终令南亚高压与副热带西风急流南移,在高原西南部上空出现异常西风气流。因高原西南部对流层中上层为水汽梯度大值区,异常西风气流的出现使得该区域出现纬向干(低湿焓)平流,从而抑制了局地的对流活动使得降水减少。
  该工作的价值,在于基于观测降水和再分析资料,明晰了ENSO影响青藏高原夏季降水的关键地理区域与物理过程。该工作的一个重要的启示是,由北大西洋涛动及其影响所代表的中纬度西风系统和由ENSO主导的热带季风环流,作为影响高原的两大环流系统,既在影响区域上彼此分离,又在影响过程上存在相互作用。复杂的“西风-季风”相互作用共同调制着青藏高原夏季降水的年际变化。
  本文受到中国科学院战略先导专项(No.XDA20060102)、国家自然科学基金(No.41988101&No.41775091)和第二次青藏高原综合科学考察研究(No. 2019QZKK0102)共同资助。
 
图 发展位相ENSO影响青藏高原西南部夏季降水年际变率物理过程示意图
  引用: Hu, S., Zhou, T., & Wu, B. (2021). Impact of developing ENSO on the Tibetan Plateau summer rainfall, Journal of Climate, 1-56, doi: 10.1175/JCLI-D-20-0612.1 1-56. 
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