季风爆发前，喜马拉雅山中部南坡暴雨暴雪等极端降水事件频发，对该地区冰川变化、植物生长和居民生产生活产生重大影响。然而，这种极端降水的水汽来源及水汽输送的动力机制均不清楚。
为此，中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队余武生研究员及合作者在喜马拉雅山南坡中部亚东沟的阿桑站点开展日尺度的降水稳定同位素（δ18O）观测工作，同时对比周边地区的Tezpur、Darjeeling及 Kathmandu等站点日降水δ18O数据（图1），并结合欧洲中期天气预报中心发布的全球气候和天气第五代再分析数据集（ERA5），系统分析了季风爆发前印度洋水汽向喜马拉雅山中部南坡输送的驱动机制。
研究人员发现，季风前大部分降水δ18O值较高且相对稳定，它们主要受西风水汽和局地水汽影响。然而，该时段降水δ18O值出现多次异常低值，且通常对应于异常高的降水。这种极端降水及其对应的异常δ18O低值显然是由于异常的水汽输送造成的。进一步研究发现，在极端降水事件发生时，阿拉伯海附近出现一个巨大的类似于反气旋的异常环流（称之为“类反气旋”，且缩小时将成为反气旋）。沿“类反气旋”(或反气旋)外缘的孟加拉湾水汽被“类反气旋”顺时针旋转，掠过阿拉伯海，裹挟阿拉伯海水汽，依次经由阿拉伯海西部和北部海岸，输送到喜马拉雅山脉南坡（图2）。与正常状态相比，该“类反气旋”输送水汽的路径变长，淋洗效应增强，导致喜马拉雅山南坡降水δ18O出现异常低值（图3）。而且，“类反气旋”的大小和位置也影响降水δ18O降低的程度。周边地区的Tezpur、Darjeeling及 Kathmandu等站点均捕捉到类似季风前的异常δ18O低值信号，且均对应于“类反气旋”、反气旋等异常环流的发生。这一发现有助于理解喜马拉雅山中部季风前极端降水事件的形成过程。
另外，喜马拉雅中部冰芯δ18O记录中的低值（高值）通常被用于指示强季风（弱季风）。然而，该研究发现季风前降水δ18O也会出现异常低值，且与强降水相对应。季风前降落在喜马拉雅中部冰川上的暴雪比季风期的更难融化，更有利于保存下来。在这种情况下，季风前暴雪的δ18O信号可以成为冰芯记录中更重要的组成部分。因此，利用冰芯δ18O记录重建古气候时，如果不考虑冰芯中所记录的季风前暴雪的异常δ18O低值，可能会增加不确定性。
该研究成果以“Different Dynamics Drive Indian Ocean Moisture to the Southern Slope of Central Himalayas: An Isotopic Approach”为题，近期发表在《Geophysical Research Letters》期刊。我所博士生郭蓉为第一作者，余武生研究员和张静怡特别研究助理为共同通讯作者。本研究获得国家自然科学基金项目（41988101-03和 42171122）资助。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2024GL109359
图1 研究站点的位置（a）；气温，相对湿度，δ18O，d‐excess，降水量（b,c,d,e,f）的时间序列
图2 2018年季风前（正常和异常情况）和季风期阿桑站750hPa（c、f和i）、600hPa（b、e和h）和500hPa （a、d和g）的水汽通量和风场
图3 不同季节印度洋水汽输送到喜马拉雅山中部南坡的示意图。（a）季风前的正常情况，（b）季风前的异常情况（类反气旋），（c）季风期
