积雪是干旱与半干旱地区最重要的淡水来源之一，在区域水循环中发挥着天然水库的关键作用，对河川径流、农业灌溉和生态系统稳定具有重要影响。冬季降雪以固态形式储存水分，在春季逐渐融化并补给河流，使水资源在时间上实现再分配，从而缓解暖季降水不足带来的水资源压力。中亚作为全球最大的干旱与半干旱区之一，水资源高度依赖山区降雪和积雪融水补给，河流径流中超过一半来自冬季积雪融水，尤其对阿姆河和锡尔河等主要流域具有决定性作用。

然而，在全球变暖背景下，中亚西北部冬季积雪正在快速减少，其下降速率约为北半球平均水平的六倍。这种快速变化不仅意味着春季融雪径流减少和提前，还可能加剧夏季水资源短缺风险，并对农业生产、粮食安全及区域生态系统稳定构成潜在威胁。尽管已有研究指出气温升高会导致降雪向降雨转化、并加速积雪消融，但大气环流变化在其中的作用及其与海温变化的联系仍不清楚。

围绕这一科学问题，中国科学院大气物理研究所博士研究生姚梦媛、黄刚研究员与英国谢菲尔德大学唐颢苏博士合作开展研究，在期刊《Advances in Climate Change Research》发表最新研究成果。研究基于多套再分析资料、观测数据以及大集合气候模式模拟，采用动力调整方法，定量分离了大气环流变化（动力过程）和气候变暖（热力过程）对1979–2024年中亚西北部积雪变化的贡献。研究发现，大气环流变化实际上有利于积雪增加，使积雪深度以约0.22 mm/年的速率增加；但气候变暖带来的热力效应导致积雪以约−1.00 mm/年的速率减少，远大于环流的正贡献，因此总体上积雪仍呈显著下降趋势（图1）。这一结果表明，人为气候变暖是积雪减少的主导原因，而大气环流变化在一定程度上对其起到了抵消作用。进一步分析表明，这种环流效应主要表现为中层大气位势高度的持续异常增强，导致来自北方和东方的冷空气输送增强，从而在动力上有利于降雪发生和积雪维持。

进一步研究发现，大气环流变化与海表温度的年代际变化密切相关（图2）。热带东太平洋变冷和北大西洋变暖能够激发沿西风急流传播的罗斯贝波列，改变欧亚大陆上空的大尺度环流结构，在西西伯利亚上空形成异常高压，在中亚地区形成相应的低压响应，从而增强北风和东风异常。这种环流配置有利于冷空气向中亚西北部输送，同时增强水汽条件，促进降雪发生并增加积雪累积。定量归因结果表明，约82%的环流导致的积雪变化可以由外强迫引起的海温变化解释，其余部分主要来自内部气候变率。这意味着，全球变暖不仅通过升温直接减少积雪，还通过改变海温分布，进而影响大气环流，对区域降雪产生间接影响。

研究进一步发现，冬季积雪对次年春季气候具有一定的指示意义。冬季积雪减少会影响春季降水和气温变化：一方面，通过雪水文效应，较少的积雪意味着春季融雪补给减弱，从而降低土壤湿度并改变近地面水汽条件，进而影响降水形成；另一方面，积雪减少会削弱地表反照率，使地表吸收更多太阳辐射，同时减少近地面大气中的水汽含量，削弱向下长波辐射反馈。这种辐射与水汽的共同变化会改变地表能量收支，进而影响近地面气温。进一步分析表明，这种影响具有明显的过程差异：春季降水变化主要受大气环流相关的动力过程调控，而气温变化则以热力过程为主导。总体而言，冬季积雪异常通过同时作用于水分循环和地表能量平衡，对次年春季气候产生持续影响，因此可作为区域季节气候变化的重要前兆信号。这一“雪—气候”联动效应对农业播种时间、水资源调度和生态系统稳定具有重要意义。

本研究揭示了全球变暖背景下中亚积雪变化的动力和热力机制，强调海温—大气环流—积雪之间的气候联系，为中亚水资源预测、农业规划和气候变化适应提供了科学依据。本研究受到国家自然科学基金项目（42530606与42261144687）和国家重点研发计划资助项目（2025YFF0812000）的联合资助。

文章信息：

Yao, M., Tang, H.*, and Huang, G.*, 2026: Declining snow depth in Northwest Central Asia driven by atmospheric dynamics and thermodynamic warming. Advances in Climate Change Research, 17(4), 727-739, https://doi.org/10.1016/j.accre.2026.04.008.

图1 中亚西北部地区积雪深度与大气环流变化的关系及其长期趋势。(a) 显示该地区平均积雪深度（SD）与500 hPa位势高度（Z500）异常的时间变化。(b) 和 (c) 分别表示1979–2024年冬季总积雪深度趋势和Z500趋势；(d) 和 (e) 分别表示积雪深度变化中由大气动力过程和热力过程造成的趋势。(f) 显示从1979年开始，不同时间段内观测数据以及气候模式模拟的总趋势、动力趋势和热力趋势的时间变化，其中横坐标表示趋势计算所对应的结束年份。

图2 海温变化与动力过程导致的积雪深度变化之间的关系。(a–b) 表示动力过程导致的积雪深度变化与去趋势后的全球海表温度（SST）异常之间的最大协方差分析（MCA）第一模态空间分布。(c) 表示将海表温度异常回归到动力过程导致的积雪深度第一主成分（PC1）上的结果。(d) 与(c)类似，但表示200 hPa涡旋位势高度（阴影）和波活动通量（箭头）的回归结果。(e) 与(c)类似，但表示500 hPa和850 hPa的水平温度平流（−V·∇T）的回归结果，其中只显示显著的负值区域。(f) 表示动力过程导致的积雪深度（蓝线）与海表温度（红线）的PC1标准化时间序列。蓝色虚线表示根据IPO和AMV指数重建的动力积雪深度变化，右上角给出了所使用的回归模型方程。