来源:中科院大气物理研究所 发布时间:2022/9/27 15:46:37
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CD: 过去千年热带火山爆发使青藏高原夏季降水减少

 

青藏高原是长江、黄河等主要河流的发源地,储存了大量的淡水资源,有“亚洲水塔”之称。高原夏季降水总量约占高原大部分地区年总降水量的70%以上,是“亚洲水塔”的重要补给来源。高原夏季降水的变化不仅会影响水资源分布,也会影响青藏高原的热力强迫作用,并对北半球气候产生重要影响。火山爆发是自然外强迫中的重要因子,喷发后产生硫酸盐气溶胶,减少到达地面的太阳短波辐射,产生冷却作用,影响水循环,在过去千年气候变化中起主导作用。目前尚不清楚过去千年中热带火山爆发对青藏高原降水的影响及其物理过程。

近日,中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室博士后左萌等,基于多套观测资料、过去千年重建降水数据和气候模式模拟结果,揭示了热带火山爆发后高原夏季降水的响应及其物理机制。该工作于9月19日发表在Climate Dynamics上。

研究发现,观测、重建和模式模拟均揭示出热带火山爆发后青藏高原南部夏季降水会显著减少(图1)。进一步基于水汽收支和湿静力能诊断方法对降水异常进行分析,将其分解为与水汽变化相关的热力过程和与环流变化相关的动力过程。发现水汽垂直平流动力项和热力项共同导致高原西南部降水减少,热力项主导高原东南部降水减少。其中,热力项的负异常与火山爆发后气温降低,大气可降水量减少有关,导致进入高原的水汽输送减少;动力项则与火山爆发后总湿稳定度的增加,温度异常的空间分布以及西风急流南移导致的异常纬向干平流过程有关,导致高原西南部出现异常下沉运动。进一步分析表明,热带火山爆发后副热带西风急流的南移是由于局地哈德来环流减弱造成的(图2)。

“我们的研究表明,大型热带火山爆发对青藏高原南部夏季降水影响显著,这将进一步减少青藏高原冰川供应来源和径流输出。”论文的第一作者左萌说。

本研究受到国家重点研发计划(批准号2017YFA0604601),国家自然科学基金项目(批准号41988101和42105047)和第二次青藏高原科学考察与研究(STEP)计划(批准号2019QZKK0102)的共同资助。

参考文献:

Zuo Meng, Tianjun Zhou*, Wenmin Man, 2022: Response of summer precipitation over the Tibetan Plateau to large tropical volcanic eruptions in the last millennium. Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-022-06463-2

文章链接:

https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06463-2#article-info

图1. 观测资料揭示的1982和1991年两次热带火山喷发后青藏高原夏季降水异常。(a)APHRODITE数据集;(b)GPCP数据集(单位:mm day-1)。斜线代表通过90%置信度的蒙特卡洛检验,灰色实线代表2000米海拔等值线。

图2. 大型热带火山爆发后青藏高原夏季降水响应的机制示意图。负降水异常用棕色表示;阴影表示温度异常;红色矢量为低空风场异常。400 hPa处红色等值线分别代表气候态西风急流的位置和火山喷发后其位置。蓝色虚线箭头表示局地哈德来环流的变化。

 
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