藏东南是青藏高原夏季强降水的主要发生区域,强降水对区域水资源、冰川物质变化及生态系统功能具有重要调节作用。同时,强降水引发的自然灾害严重影响社会经济和生态环境的稳定。然而,导致藏东南强降水发生的大气环流类型、演变路径及其成因机制尚未得到充分研究。
中国科学院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队利用层次聚类客观环流分析方法和藏东南地区35年气象观测资料,探讨了藏东南强降水类型及成因机制,提出了藏东南夏季强降水的两类大气环流主导类型:青藏高原低涡型和中纬度槽脊型。它们分别与高原西部的位涡发展东移和中纬度冷槽活动侵入藏东南有关,联合印度夏季风区充沛的水汽输送,最终导致藏东南强降水的产生。
该研究认为,青藏高原低涡型(TPVT)与青藏高原西南部地表感热加热和水汽越山输送引发的高原涡生成有关。夏季,印度季风低压系统北侧的偏东风气流与伊朗高原、青藏高原地形阻挡的共同作用,使得大量的水汽堆积在印度北部和喜马拉雅山南坡山脚下,当高原西部高空有低涡系统扰动时,其动力抬升和涡旋平流作用可以将印度西北部和西喜马拉雅山南坡低层的水汽通过抬升和平流传输机制(Up-and-over transport)输送到高原西部。由于前期高原地形感热加热使得等位温线向近地表倾斜,低涡扰动引起的异常西南平流使得空气块沿等熵面向感热加热中心区滑动导致倾斜涡度发展。同时,由于水汽参与引起的潜热释放促进高原涡的快速生成和发展东移,高原涡发展的抽吸作用会将印度半岛北部和孟加拉湾水汽向高原涡中心持续输送,形成涡度发展的正反馈机制,最终导致藏东南TPVT型强降水的产生。
中纬度槽脊型(MLTT)的形成直接受中、高纬度环流系统的影响。在青藏高原北侧存在强烈发展的一对高、低压系统,高、低压之间的偏北风直接平流中高纬度地区的冷空气侵入藏东南地区。中纬度冷槽向南推进,同时配合西北太平洋副热带高压的向西发展,来自北方的干冷空气与印度季风和西北太平洋副热带高压西部向北输送的暖湿气流相遇,在藏东南地区引起强烈的气流辐合和上升运动,这些过程共同导致了MLTT型强降水的形成。
文章以“Two Types of Heavy Precipitation in the Southeastern Tibetan Plateau”为题2024年12月在线发表于《Science Bulletin》期刊,中国科学院青藏高原研究所曹殿斌高级工程师为第一作者,陈学龙研究员为通讯作者。本研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究(STEP)计划(2019QZKK0105)和国家自然科学基金(U2442213, 42122033, 42475002 and 42075006)的资助支持。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.12.031
图1 藏东南夏季区域强降水大气环流类型及特征。(a)和(b)分别表示TPVT和MLTT型500 hPa位势高度(蓝色等值线,单位:gpm)、风速风向(矢量箭头,单位:m s-1)和比湿(彩色阴影,单位:g kg-1)异常。棕色(粉色)虚线表示槽(脊)线;(c)和(d)藏东南TPVT和MLTT两类强降水形成机制图景。字母“H”和“L”分别表示高压和低压,箭头线表示大气环流。