青藏高原是長江、黃河等主要河流的發(fā)源地，儲存了大量的淡水資源，有“亞洲水塔”之稱。高原夏季降水總量約占高原大部分地區(qū)年總降水量的70%以上，是“亞洲水塔”的重要補給來源。高原夏季降水的變化不僅會影響水資源分布，也會影響青藏高原的熱力強迫作用，并對北半球氣候產(chǎn)生重要影響?；鹕奖l(fā)是自然外強迫中的重要因子，噴發(fā)后產(chǎn)生硫酸鹽氣溶膠，減少到達地面的太陽短波輻射，產(chǎn)生冷卻作用，影響水循環(huán)，在過去千年氣候變化中起主導(dǎo)作用。目前尚不清楚過去千年中熱帶火山爆發(fā)對青藏高原降水的影響及其物理過程。
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近日，中國科學(xué)院大氣物理研究所LASG國家重點實驗室博士后左萌等，基于多套觀測資料、過去千年重建降水數(shù)據(jù)和氣候模式模擬結(jié)果，揭示了熱帶火山爆發(fā)后高原夏季降水的響應(yīng)及其物理機制。該工作于9月19日發(fā)表在Climate Dynamics上。
研究發(fā)現(xiàn)，觀測、重建和模式模擬均揭示出熱帶火山爆發(fā)后青藏高原南部夏季降水會顯著減少（圖1）。進一步基于水汽收支和濕靜力能診斷方法對降水異常進行分析，將其分解為與水汽變化相關(guān)的熱力過程和與環(huán)流變化相關(guān)的動力過程。發(fā)現(xiàn)水汽垂直平流動力項和熱力項共同導(dǎo)致高原西南部降水減少，熱力項主導(dǎo)高原東南部降水減少。其中，熱力項的負異常與火山爆發(fā)后氣溫降低，大氣可降水量減少有關(guān)，導(dǎo)致進入高原的水汽輸送減少；動力項則與火山爆發(fā)后總濕穩(wěn)定度的增加，溫度異常的空間分布以及西風(fēng)急流南移導(dǎo)致的異常緯向干平流過程有關(guān)，導(dǎo)致高原西南部出現(xiàn)異常下沉運動。進一步分析表明，熱帶火山爆發(fā)后副熱帶西風(fēng)急流的南移是由于局地哈德來環(huán)流減弱造成的（圖2）。
“我們的研究表明，大型熱帶火山爆發(fā)對青藏高原南部夏季降水影響顯著，這將進一步減少青藏高原冰川供應(yīng)來源和徑流輸出。”論文的第一作者左萌說。
本研究受到國家重點研發(fā)計劃（批準號2017YFA0604601），國家自然科學(xué)基金項目（批準號41988101和42105047）和第二次青藏高原科學(xué)考察與研究(STEP)計劃（批準號2019QZKK0102）的共同資助。
參考文獻：
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
文章鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06463-2#article-info
圖1. 觀測資料揭示的1982和1991年兩次熱帶火山噴發(fā)后青藏高原夏季降水異常。（a）APHRODITE數(shù)據(jù)集；（b）GPCP數(shù)據(jù)集（單位：mm day-1）。斜線代表通過90%置信度的蒙特卡洛檢驗，灰色實線代表2000米海拔等值線。
圖2. 大型熱帶火山爆發(fā)后青藏高原夏季降水響應(yīng)的機制示意圖。負降水異常用棕色表示；陰影表示溫度異常；紅色矢量為低空風(fēng)場異常。400 hPa處紅色等值線分別代表氣候態(tài)西風(fēng)急流的位置和火山噴發(fā)后其位置。藍色虛線箭頭表示局地哈德來環(huán)流的變化。
