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检测归因发现人为强迫对青藏高原夏季降水趋势的贡献

  青藏高原被称为“亚洲水塔”,作为亚洲多条河流的源头,降水变化显著影响着周边和下游地区的水文和生态系统,也是全球对气候变化响应最敏感的地区之一。近几十年青藏高原水循环系统发生了显著变化,最为显著的特征表现为1961年以来夏季降水的“偶极型”变化趋势,即高原北部降水增加,南部减少,是高原中部湖泊扩张和高原南侧喜马拉雅冰川快速退缩的重要成因之一。人为强迫对青藏高原气候变化的贡献多少,成为理解青藏高原水资源历史演变并预估其未来变化的重要科学根据。虽然人为强迫在青藏高原增温趋势中的作用已经相对清晰,但尚不清楚其对降水变化有何作用。鉴于青藏高原降水变化对周边地区水资源管理的重要性,提高人类活动对青藏高原降水变化影响的认识具有重要意义。

  近期中国科学院大气物理研究所博士生赵丹、张丽霞副研究员和周天军研究员针对青藏高原夏季降水偶极型降水变化趋势开展了检测归因研究。作者首先指出观测中青藏高原北部和南部的降水趋势分别由水汽输送的热力项和动力项主导,副热带西风急流在高原西部南移,而在其东部北移,使得高原北部产生异常上升运动趋势,而南部异常下沉运动趋势,贡献于水汽输送的动力项。采用大样本集合归因试验,成功检测出了人类活动在高原夏季降水变化趋势中的贡献。结果表明,没有人为强迫,观测的变湿趋势难以发生,而高原南侧受气候系统内部变率主导,有无人为强迫,变干趋势均可发生(图1)。人为强迫贡献使得北侧变湿趋势风险增加了38倍,南侧变干趋势风险增加了3倍。人为强迫的影响包括两方面:一方面人为强迫引起的变暖使得高原大气比湿增加,水汽收支的热力项增大。另一方面,人类强迫引起的变暖趋势在欧亚大陆上分布不均,导致副热带西风急流在高原西部(东部)南移(北移),有利于高原北部的降水增多,南部降水减少。这项研究为人为强迫影响青藏高原水循环变化提供了科学证据。

  该研究工作近期在Climate Dynamics 发表,受到中国科学院战略性先导科技专项(XDA20060102)和第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0102)的共同资助。

  参考文献:

  Zhao, D., Zhang, L., & Zhou, T. (2022). Detectable anthropogenic forcing on the long-term changes of summer precipitation over the Tibetan Plateau. Climate Dynamics, 1-14., doi.org/10.1007/s00382-022-06189-1

  原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06189-1 

 

图1 观测和有无人为强迫影响试验模拟的(a)高原北部和(b)高原南部降水趋势(单位:mm month-1 decade-1),其中粉色阴影为包含人为强迫的大样本全强迫试验模拟的降水趋势概率密度函数,蓝色阴影同粉色,但为不包括人为强迫的大样本自然强迫试验结果。圆点表示每个试验的集合平均值。黑色横线表示相应分布的5%-95%的范围。绿色、黄色和紫色线分别表示CRU、GPCC和JRA55降水趋势。

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