青藏高原夏季上空频繁且旺盛的对流为我国东部地区提供了水汽，影响高原的气候与生态环境以及全球大气的水分循环。相较于其它地区，青藏高原湖泊大气中的水汽更为充足，且青藏高原上的湖泊数量占中国湖泊总数量的一半以上。已有观测数据证实，青藏高原湖泊夏季白天存在湖风环流，而湖风环流是改变和影响湖-气、陆-气间热量与水分交换的空间分布以及对流发生发展的重要因子。已有研究主要围绕湖泊对局地天气和气候的影响和响应展开，但是湖泊对流触发以及浅层积云对流向深湿对流的转换机制及影响因子未有深入探究。
近日，国际著名大气科学期刊《Journal of the Atmospheric Sciences》发表了题为《Influence of Lake Breezes on the Triggering of Moist Convection on the Tibetan Plateau: A Large-Eddy Simulation Study》的研究论文。我所地气作用与气候效应团队博士后张蕴帅为论文第一作者，韩存博研究员和马耀明研究员为共同通讯作者。该研究通过耦合陆面模式和湖泊模块的WRF-LES模式，结合纳木错站夏季的实测资料开展了忽略地形与背景风的半理想型模拟，探究了湖泊面积与土壤湿度改变对青藏高原湖泊非均匀下垫面上的湖风环流、浅对流触发以及浅-深对流转化的影响。
研究结果表明，当湖泊直径从20km增加到50km和70km时，湖泊最大降水量分别增加了71.4%和1.29倍。产生这一现象的原因有两点：一、湖泊面积越大，湖风锋附近的上升气流越强，水平尺度越宽；二、湖泊面积越大，2km以下湖风输送的水汽通量增大，并通过湍流向上输送增湿2-4km大气。另外，当湖泊直径从20km增大到50 km以上，湖泊地区深湿对流的发生时间提早20分钟。这可能与面积较大的湖泊周围陆地上空生成的浅对流云团上部较宽，云触发气块的垂直速度较大有关。当湖泊周围陆地土壤含水量为中等和潮湿时，浅-深对流的转化顺利发生。值得注意的是，湖泊周围陆地土壤含水量过低时，湖风锋附近的强且宽的上升气流以及湖风输送的水汽会使得浅积云对流提早一小时达到旺盛状态，但较小的地表蒸散发无法支撑浅-深对流转化的发生。
通过大涡模拟深入研究湖风环流对湿对流触发的影响，本研究重点解释了湖泊大小（从20公里-70公里不等）和土壤湿度如何影响湖泊周边陆地上湖风环流及湿对流的发生发展机制。这一发现为理解湖气相互作用过程开辟了新思路，有助于理解青藏高原湖泊夏季频繁发生对流事件。
该研究获国家自然科学基金（42230610）、第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0103）、青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室青年创新重大项目（QNCX2022ZD-01）和国家重大科技基础设施项目 "地球系统数值模拟设施"（EarthLab）的共同资助
文章链接：https://doi.org/10.1175/JAS-D-23-0147.1
图1.大涡模拟所得湖风环流。风场（a）、位温（b）和水汽混合比（c）的垂直剖面。模拟显示夏季午后纳木错地区由湖泊吹向陆地的冷且湿的湖风，同时也表明大涡模拟能够描述湖风环流的精细结构。
图2.湿对流发生前湖风锋附近复合上升气流的强度与宽度。从左到右每一列分别为湖泊直径为20km、50km和70km时的模拟结果，从上到下每一行分别为边界层低、中和高层所得结果。此图表明，边界层中上层湖风锋附近上升气流的强度随湖泊直径的增大而增大，使得大湖的浅对流更易于发展成为深对流。
