西北乾旱區極端降水成因研究獲進展

2020-09-07 中科院之聲

近日，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室聯合中山大學、瑞典哥德堡大學、山東師範大學等，依託祁連山站高山區綜合觀測體系，將降水穩定同位素比率示蹤和大氣模式模擬相結合，發現並確證西風帶控制的玉門關，事件尺度季風入侵可誘發極端降水的事實。

受全球變暖影響，極端天氣氣候事件呈現頻次增多、強度增大趨勢，其所引發的災害對區域經濟社會發展產生負面影響，因而備受重視。特別是在乾旱半乾旱地區，天氣尺度極端降水對年降水量的貢獻日趨增大，小時至日尺度是解析極端降水的重要視角。古語「春風不度玉門關」，意為玉門關為西風帶主控，其極端降水是否也受夏季風的影響頗受關注。研究發現，在2009-2013年間的六次天氣尺度極端降水事件中，降水量均呈現出自東向西減弱的空間變化特徵，反映出東來水汽影響極端降水的大尺度背景場。以響應範圍最廣的2013年6月19日極端降水為例，降水穩定同位素比率（δ18O, δD 和 Deuterium(D)-excess）顯著下降，而同期溼度較高、氣溫較低，這揭示出遠距離季風水汽輸送的重要貢獻。WRF模擬反映出非對流性降水為該次極端降水的主要形式，即遠距離水汽輸入的主導貢獻，其與降水穩定同位素比率提供的證據一致。結合降水過程不同層位的水汽傳輸、垂直運動及對流等過程分析，研究確證了季風入侵是引發本次極端降水的主控因子。

該研究為理解中國西北乾旱區極端降水的成因和準確預報提供新視角，為祁連山生態環境治理提供科技支撐。相關研究成果以Can summer monsoon moisture invade the Jade Pass in Northwestern China 為題，發表在Climate Dynamics上。西北研究院副研究員杜文濤為論文第一作者，西北研究院研究員康世昌、中山大學副教授吉振明為論文通訊作者。研究工作得到中科院前沿科學重點研究項目，國家自然科學基金委創新群體、重點項目，以及西北研究院冰凍圈科學國家重點實驗室自主課題等的資助。

圖1. 2009-2013年間6次極端降水事件實測站點和格點資料（紅點為極端降水，黑點為普通降水）

圖2. 2013年5-9月降水δ18O and δD關係圖

圖3. 2013年6月19日極端降水時間實測和模擬對比：（a）累計小時降水實測和模擬對比，（b）實測和模擬降水空間分布對比，（c）對流性降水空間分布，（d）非對流性降水空間分布。

來源：中國科學院西北生態環境資源研究院

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