青藏高原是長江、黃河等主要河流的發源地，儲存了大量的淡水資源，有“亞洲水塔”之稱。高原夏季降水總量約占高原大部分地區年總降水量的70%以上，是“亞洲水塔”的重要補給來源。高原夏季降水的變化不僅會影響水資源分布，也會影響青藏高原的熱力強迫作用，并對北半球氣候產生重要影響。火山爆發是自然外強迫中的重要因子，噴發后產生硫酸鹽氣溶膠，減少到達地面的太陽短波輻射，產生冷卻作用，影響水循環，在過去千年氣候變化中起主導作用。目前尚不清楚過去千年中熱帶火山爆發對青藏高原降水的影響及其物理過程。
(資料圖片)
近日，中國科學院大氣物理研究所LASG國家重點實驗室博士后左萌等，基于多套觀測資料、過去千年重建降水數據和氣候模式模擬結果，揭示了熱帶火山爆發后高原夏季降水的響應及其物理機制。該工作于9月19日發表在Climate Dynamics上。
研究發現，觀測、重建和模式模擬均揭示出熱帶火山爆發后青藏高原南部夏季降水會顯著減少（圖1）。進一步基于水汽收支和濕靜力能診斷方法對降水異常進行分析，將其分解為與水汽變化相關的熱力過程和與環流變化相關的動力過程。發現水汽垂直平流動力項和熱力項共同導致高原西南部降水減少，熱力項主導高原東南部降水減少。其中，熱力項的負異常與火山爆發后氣溫降低，大氣可降水量減少有關，導致進入高原的水汽輸送減少；動力項則與火山爆發后總濕穩定度的增加，溫度異常的空間分布以及西風急流南移導致的異常緯向干平流過程有關，導致高原西南部出現異常下沉運動。進一步分析表明，熱帶火山爆發后副熱帶西風急流的南移是由于局地哈德來環流減弱造成的（圖2）。
“我們的研究表明，大型熱帶火山爆發對青藏高原南部夏季降水影響顯著，這將進一步減少青藏高原冰川供應來源和徑流輸出。”論文的第一作者左萌說。
本研究受到國家重點研發計劃（批準號2017YFA0604601），國家自然科學基金項目（批準號41988101和42105047）和第二次青藏高原科學考察與研究(STEP)計劃（批準號2019QZKK0102）的共同資助。
參考文獻：
Zuo Meng, Tianjun Zhou*, Wenmin Man, 2022: Response of summer precipitation over the Tibetan Plateau to large tropical volcanic eruptions in the last millennium. Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-022-06463-2
文章鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06463-2#article-info
圖1. 觀測資料揭示的1982和1991年兩次熱帶火山噴發后青藏高原夏季降水異常。（a）APHRODITE數據集；（b）GPCP數據集（單位：mm day-1）。斜線代表通過90%置信度的蒙特卡洛檢驗，灰色實線代表2000米海拔等值線。
圖2. 大型熱帶火山爆發后青藏高原夏季降水響應的機制示意圖。負降水異常用棕色表示；陰影表示溫度異常；紅色矢量為低空風場異常。400 hPa處紅色等值線分別代表氣候態西風急流的位置和火山噴發后其位置。藍色虛線箭頭表示局地哈德來環流的變化。
