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青藏高原因其特殊的地形地貌特征和地理位置,形成了其独有的高寒环境,它对东亚地区乃至全球气候变化都有着重要的影响,因而被称为天气变化的“启动区”、我国年代际气候变化的“驱动器”以及“全球气候变化的放大器”。青藏高原的地形隆升形成的天然屏障,对来自低纬度海洋的水汽输送有着阻挡和转运的作用,它扮演着南北水汽输送“转运站”的重要角色,在我国长江中下游地区的季节性降水、冬季南方冰冻雨雪等灾害天气的形成过程中有着举足轻重的地位。
位于青藏高原东北部的黄河源区,其地表类型涵盖冰川、河流、湖泊、湿地等,复杂的下垫面分布使得该地区对全球气候变化十分敏感。黄河源区是我国夏季水汽输送的转运站和重大灾害水汽输送的关键区之一,该区域为黄河上游最重要的水资源涵养区,是黄河流域内区域经济和社会发展的重要物质基础。然而,随着气候变化范围的逐步扩大以及人类活动的破坏,使得黄河缺水和断流问题逐日加剧,流域内的水文水资源问题日益突出,直接威胁到下游数亿人口的供水安全。对区域尺度水汽输送特征的研究是认识某地区水循环过程及降水变化的前提,水汽输送将直接关系到黄河源区的降水量,而流域内降水量的多寡又会引起黄河源区的径流变化,且前期降水异常会对后期径流变化带来持续性的影响,进而引起或加剧一系列水文水循环问题。因此,开展与黄河流域内水汽输送特征有关的研究,对认识黄河源区、乃至江河源区的气候变化和水文过程都具有重要的现实意义。
本研究依据近10年来黄河源区流域11个气象台站的降水观测资料,针对源区降水主要集中在夏季的特点,通过统计月降水量的多年平均距平序列提取异常信号,得出黄河源区夏季降水最强月份(7月)对应的最大正、负异常年分别为2012年和2015年。为了更加深入细致地探讨黄河源区的水汽输送特征,文中依据观测到降水的站点个数将降水分为大、中、小三种类型。在此基础上,利用拉格朗日粒子扩散模式(Flexible Particle Dispersion Model,FLEXPART),针对目标时段开展大气粒子群(气块)的时间后向模拟,着重分析了流域内降水正负异常状态下的水汽输送特征及其差异,并评估了各水汽源地对流域内大、中、小三类降水的贡献,主要研究结果总结如下:
(1)就降水最大正负异常年对应的水汽输送路径而言:以“S”型跨赤道输送(“由阿拉伯海至孟加拉湾和印度半岛,再由青藏高原西南侧进入黄河源区”)和“几”型输送(“由南中国海经长江中下游平原后,途径四川盆地再进入黄河源区”)为代表的南支输送路径,是2012年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径;而以东、西风急流作用下的两条远距离输送(“由南中国海出发至孟加拉湾和印度半岛东北部一带后,再经由青藏高原西侧或北侧进入黄河源区”以及“由欧洲平原东部和中亚地区进入青藏高原西侧或北侧后到达黄河源区”)为代表的北支输送路径,是2015年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径。
(2)本研究在对气块后向模拟追踪的同时,还对其运动过程中的比湿变化进行了对应经纬度网格的空间平均,结果显示:位于青藏高原南侧的喜马拉雅山南麓、四川盆地及其周边地区、孟加拉湾和青藏高原北侧的干旱及半干旱草原地区是黄河源区流域降水对应的主要潜在水汽源地。其中,2012年7月黄河源区降水对应的潜在水汽源地主要位于喜马拉雅山-横断山、四川盆地-秦岭一带;2015年7月降水对应的潜在水汽源地主要分布于天山、阿尔金山、柴达木盆地、祁连山等地。
(3)由定量计算不同潜在水汽源地对研究时段内黄河源区降水贡献率的结果可知:青藏高原北侧的广大干旱及半干旱草原地区是2015年7月黄河源区降水最主要的水汽来源,其贡献率高达52.9％;而在2012年,三个主要源地的贡献率差异远不及2015年显著;无论对应何种类型的降水,青藏高原西南部和北侧提供了黄河源区主要可供降水的外来水汽。
位于青藏高原东北部的黄河源区,其地表类型涵盖冰川、河流、湖泊、湿地等,复杂的下垫面分布使得该地区对全球气候变化十分敏感。黄河源区是我国夏季水汽输送的转运站和重大灾害水汽输送的关键区之一,该区域为黄河上游最重要的水资源涵养区,是黄河流域内区域经济和社会发展的重要物质基础。然而,随着气候变化范围的逐步扩大以及人类活动的破坏,使得黄河缺水和断流问题逐日加剧,流域内的水文水资源问题日益突出,直接威胁到下游数亿人口的供水安全。对区域尺度水汽输送特征的研究是认识某地区水循环过程及降水变化的前提,水汽输送将直接关系到黄河源区的降水量,而流域内降水量的多寡又会引起黄河源区的径流变化,且前期降水异常会对后期径流变化带来持续性的影响,进而引起或加剧一系列水文水循环问题。因此,开展与黄河流域内水汽输送特征有关的研究,对认识黄河源区、乃至江河源区的气候变化和水文过程都具有重要的现实意义。
本研究依据近10年来黄河源区流域11个气象台站的降水观测资料,针对源区降水主要集中在夏季的特点,通过统计月降水量的多年平均距平序列提取异常信号,得出黄河源区夏季降水最强月份(7月)对应的最大正、负异常年分别为2012年和2015年。为了更加深入细致地探讨黄河源区的水汽输送特征,文中依据观测到降水的站点个数将降水分为大、中、小三种类型。在此基础上,利用拉格朗日粒子扩散模式(Flexible Particle Dispersion Model,FLEXPART),针对目标时段开展大气粒子群(气块)的时间后向模拟,着重分析了流域内降水正负异常状态下的水汽输送特征及其差异,并评估了各水汽源地对流域内大、中、小三类降水的贡献,主要研究结果总结如下:
(1)就降水最大正负异常年对应的水汽输送路径而言:以“S”型跨赤道输送(“由阿拉伯海至孟加拉湾和印度半岛,再由青藏高原西南侧进入黄河源区”)和“几”型输送(“由南中国海经长江中下游平原后,途径四川盆地再进入黄河源区”)为代表的南支输送路径,是2012年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径;而以东、西风急流作用下的两条远距离输送(“由南中国海出发至孟加拉湾和印度半岛东北部一带后,再经由青藏高原西侧或北侧进入黄河源区”以及“由欧洲平原东部和中亚地区进入青藏高原西侧或北侧后到达黄河源区”)为代表的北支输送路径,是2015年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径。
(2)本研究在对气块后向模拟追踪的同时,还对其运动过程中的比湿变化进行了对应经纬度网格的空间平均,结果显示:位于青藏高原南侧的喜马拉雅山南麓、四川盆地及其周边地区、孟加拉湾和青藏高原北侧的干旱及半干旱草原地区是黄河源区流域降水对应的主要潜在水汽源地。其中,2012年7月黄河源区降水对应的潜在水汽源地主要位于喜马拉雅山-横断山、四川盆地-秦岭一带;2015年7月降水对应的潜在水汽源地主要分布于天山、阿尔金山、柴达木盆地、祁连山等地。
(3)由定量计算不同潜在水汽源地对研究时段内黄河源区降水贡献率的结果可知:青藏高原北侧的广大干旱及半干旱草原地区是2015年7月黄河源区降水最主要的水汽来源,其贡献率高达52.9％;而在2012年,三个主要源地的贡献率差异远不及2015年显著;无论对应何种类型的降水,青藏高原西南部和北侧提供了黄河源区主要可供降水的外来水汽。