Geoderma:揭示青藏高原地-气温差变化及其原因

发布日期:2024-01-04 来源: 字体:[ ]

地-气温差(地表温度与近地表气温的差异)是影响陆-气间水热传输和寒区冻土分布的重要指示因子。青藏高原作为全球中纬度地区最大的多年冻土分布区,其隆升通过动力和热力作用影响东亚地区的天气和气候系统。因此,研究青藏高原的地-气温差变化特征及其驱动机制,对深入认识青藏高原多年冻土对气候变化的响应,以及高原热力作用对东亚地区气候系统的影响具有重要意义。尽管国内外学者针对青藏高原气温、地温变化开展了大量研究,但基于陆气耦合的视角,开展地-气温差变化研究相对较少,对其驱动因子的综合效应认识也较不足。

本研究结合青藏高原383个气象站观测数据(图1),较完整分析了地-气温差时空变化特征。利用机器学习模型,分别在昼夜、日、季节和年时间尺度上,量化了涵盖大气条件、地表覆盖和土壤性质的11个环境因子对高原地-气温差空间异质性的相对贡献。结合物理过程模型模拟实验和关键影响因素的长期变化特征,分析了青藏高原地-气温差长期变化趋势的驱动机制。研究结果表明:(1)由于气温变暖速率减缓和地温加速变暖,青藏高原地-气温差在2001年后显著增大(图2);(2)诸多环境因子对青藏高原地-气温差空间异质性的相对贡献为:大气条件(56.1%)> 土壤性质(24.4%)> 地表覆盖(19.5%)。各环境因子的相对重要性随时间尺度变化,在不同时间尺度上甚至会对地-气温差变化产生增强或减弱的相反作用(图3);(3)2001年以后,青藏高原净辐射增强、风速增强、降水增幅减小,土壤湿度减小(图4)。这些要素的协同变化,促使高原地-气温差增加。

上述研究成果近期以“The synthesis of potential factors contributing to the asynchronous warming between air and shallow ground since the 2000s on the Tibetan Plateau”为题,在国际知名期刊《Geoderma》上发表,我所博士后李宁为第一作者,我所兰措研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金项目(42371130)和第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0203)的资助。

全文链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S0016-7061(23)00430-5

图1 研究区概况

图2 青藏高原地-气温差长期变化特征

图3 昼夜、日、季节和年尺度地-气温差空间异质性影响因素的

图4 青藏高原地表净辐射、风速、降水、比湿、植被LAI、积雪深度和土壤湿度在2001年前后变化趋势差异对比