降雪对青藏高原及其周边地区的水文循环和冰川变化至关重要。天气和气候模式在表征青藏高原降雪的微物理特征时具有较大偏差和不确定性。研究表明,青藏高原东南部降雪量较大,且平均降雪日数量高于其他地区。然而,对该地区降雪观测及微物理特征研究较少。高海拔是否影响降雪的微物理特征以及高原地区与非高原地区降雪微物理特征有什么样的差异?亟待科学研究探索。
为此,中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队依托第二次青藏高原综合科学考察研究专项,在中国科学院藏东南高山环境综合观测研究站首次测量收集了青藏高原降雪的微物理特征,涵盖下降速度、高宽比和粒径分布等。结果表明,该地区颗粒数浓度小于103mm-1 m-3,比中国东部低海拔地区报道的颗粒数浓度小1~2个数量级;形状参数 主要分布在0~4范围内,斜率参数 主要分布在3~7mm-1范围内,均超过了中国东部地区。在强降雪过程中(降雪率大于2mm/h),降雪颗粒之间的碰撞聚并过程增强,小颗粒的数量浓度随降雪率的增加而减少,大颗粒的数量浓度随降雪率的增加而增加。雪粒子的高宽比与降雪颗粒直径呈负相关。
上述研究成果以“Microphysical Characteristics of Snowfall on the Southeastern Tibetan Plateau”为题,在国际知名期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上发表。我所陈学龙研究员为通讯作者,博士生续欣为第一作者。该研究获得了第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0105, 2019QZKK0103)和国家自然科学基金项目(41975009)的资助。
图1 (a)青藏高原地形分布与降雪微物理观测位置,(b)藏东南降雪微物理过程观测仪器
图2 (a) 对17个降雪事件观测得到的降雪颗粒下落速度(V)与直径(D)的关系,黑色虚线表示本研究中17个降雪案例的平均V-D关系;(b) 本研究和其他研究得出的下落速度(V)和直径(D)关系的对比,黑线表示本研究中17个降雪案例的平均V-D关系。
图3 不同降雪强度下藏东南地区降雪粒子谱分布