原標(biāo)題：第二次青藏高原綜合科考發(fā)布最新成果

揭示西風(fēng)如何影響青藏高原大氣水循環(huán)

青藏高原大氣水循環(huán)如何受中緯度西風(fēng)影響，一直以來頗受關(guān)注。日前，在第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究支持下，中國科學(xué)院青藏高原研究所環(huán)境變化與多圈層過程團隊高晶研究員和姚檀棟院士聯(lián)合中外合作者，揭示了在西風(fēng)主導(dǎo)的冬春季穩(wěn)定天氣條件下、青藏高原水汽輸送的垂直輸送帶調(diào)控機制。

青藏高原的水循環(huán)受中緯度西風(fēng)與印度夏季風(fēng)的季節(jié)性交替調(diào)控。盡管印度夏季風(fēng)貢獻(xiàn)了青藏高原南部約70%的年總降水量，但更多研究表明，西風(fēng)是青藏高原水循環(huán)演變的重要動力調(diào)控因素。西風(fēng)不僅主導(dǎo)青藏高原北部和西部地區(qū)的水文氣候過程，還通過西風(fēng)—季風(fēng)相互作用，調(diào)控降水季節(jié)變化和印度夏季風(fēng)強度，進(jìn)而影響該地區(qū)春季積雪、冰川物質(zhì)平衡以及水資源空間異質(zhì)性。因此，準(zhǔn)確約束西風(fēng)水汽傳輸?shù)臅r空變化，對于理解和預(yù)估青藏高原未來水資源穩(wěn)定性及風(fēng)險管理具有重要意義。

然而，由于觀測資料匱乏，西風(fēng)平流輸送的水汽如何集成于青藏高原的大氣水循環(huán)及其發(fā)生機制仍不清楚。特別是在無降水條件下，復(fù)雜地形、邊界層過程及殘余水汽如何與西風(fēng)傳輸?shù)耐庠此嗷プ饔酶淖儏^(qū)域大氣水汽含量和分布，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。該過程的解析對非季風(fēng)期的大氣水汽來源及區(qū)域水循環(huán)變化尤為重要。

為破解這一關(guān)鍵難題，研究團隊經(jīng)過8年科學(xué)攻關(guān)，成功完成了32次高海拔區(qū)浮空艇大氣水汽穩(wěn)定同位素和氣象要素三維綜合觀測，并結(jié)合同位素理論模型及同位素示蹤大氣環(huán)流模式模擬，揭示了在西風(fēng)主導(dǎo)的冬春季穩(wěn)定天氣條件下青藏高原水汽輸送的垂直輸送帶調(diào)控機制。

“研究發(fā)現(xiàn)，大氣水汽穩(wěn)定同位素是理解青藏高原大氣動力過程的有力示蹤指標(biāo)。32組大氣水汽穩(wěn)定同位素垂直廓線揭示出大氣水汽分層結(jié)構(gòu)，且其存在顯著的季節(jié)差異。”高晶說，同時，在自由對流層與邊界層之間，存在一個約600米至1600米的大氣水汽混合層。邊界層最底部（高度約100米）表現(xiàn)出同位素、比濕和氣溫的最大垂直變率。

研究表明，青藏高原垂直水汽輸送由雙重“輸送帶”驅(qū)動：大尺度西風(fēng)平流輸送的水汽主要分布于高空自由對流層，而局地來源水汽則在日尺度上塑造邊界層內(nèi)的水汽分布；在夜間，西風(fēng)輸送的外源水汽下沉并與熱力學(xué)性質(zhì)不同的局地殘留水汽相互作用，引發(fā)逆溫和冷凝過程，從而抑制水汽的層間垂直混合，進(jìn)而導(dǎo)致自由對流層水汽與大氣邊界層水汽發(fā)生解耦。隨著解耦過程的發(fā)生，大氣中的水汽凝結(jié)，這使得西風(fēng)輸送的外來水汽以水滴或冰晶的形式進(jìn)入當(dāng)?shù)氐乃h(huán)。

模擬結(jié)果表明，在無降水情況下，西風(fēng)平流輸送的自由對流層水汽通量中約有30%可通過夜間垂直“輸送帶”集成于局地大氣水循環(huán)。這一過程是西風(fēng)平流水汽凈輸入青藏高原的局地水循環(huán)和維持邊界層內(nèi)水汽積累的重要途徑。

“這項研究結(jié)果可為改進(jìn)大氣模式、優(yōu)化青藏高原加速水循環(huán)的氣候預(yù)估、推進(jìn)區(qū)域冰芯等同位素記錄的氣候解釋等提供關(guān)鍵依據(jù)?！备呔дf。

研究團隊也提醒，由于本項研究使用的浮空艇觀測僅在相對靜穩(wěn)天氣條件下進(jìn)行，因此，相關(guān)研究結(jié)論更適宜對干季或干旱環(huán)境中無強對流天氣情況下的持續(xù)水汽傳輸機制的識別，而非對全年所有天氣尺度的完整刻畫。

這項西風(fēng)影響和調(diào)控青藏高原水汽輸送機制的重要研究，由中國科學(xué)院青藏高原研究所聯(lián)合中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院以及中外多個研究團隊共同完成，相關(guān)論文近日在相關(guān)國際學(xué)術(shù)期刊上線發(fā)表。