清華新聞網(wǎng)11月11日電 在氣候變化影響下，全球近幾十年來(lái)冰凍圈（積雪、冰川、凍土）均發(fā)生不同程度的退化；同時(shí)，冰凍圈退化又通過(guò)調(diào)節(jié)地表能量收支、水循環(huán)和大氣環(huán)流等過(guò)程進(jìn)一步影響氣候系統(tǒng)。青藏高原作為地球“第三極”，擁有除極地地區(qū)以外最大范圍的冰凍圈分布，其冰凍圈變化被認(rèn)為是影響東亞夏季風(fēng)氣候系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。然而，由于已有實(shí)測(cè)或模擬凍土數(shù)據(jù)集的局限性，評(píng)估凍土融化異常對(duì)東亞氣候系統(tǒng)影響的研究仍然較為匱乏，青藏高原凍土變化對(duì)下游降水的廣域影響的認(rèn)識(shí)仍然存在不足。
圖1 青藏高原凍土類(lèi)型的空間分布以及研究區(qū)域概況圖
清華大學(xué)水利系楊大文教授團(tuán)隊(duì)基于分布式凍土水文模型（GBEHM）模擬的青藏高原多年凍土與活動(dòng)層厚度分布數(shù)據(jù)集，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法，探討了1981-2019年夏前凍土融化與東亞6-7月梅雨季降水的遙相關(guān)關(guān)系。其中，青藏高原夏前凍土融化厚度的增加（減少）與長(zhǎng)江中下游流域、日本南部地區(qū)6-7月降水偏多（偏少）以及珠江流域、海河流域6-7月降水偏少（偏多）有關(guān)，青藏高原夏前凍土融化異?？赡芡ㄟ^(guò)陸氣耦合機(jī)制影響東亞梅雨季降水。
最大協(xié)方差分析(MCA)第一模式 （a）凍土（相關(guān)系數(shù)）
最大協(xié)方差分析(MCA)第一模式（b）降水（相關(guān)系數(shù)）
圖2 1981-2019年夏前凍土融化和東亞降雨之間的耦合分析。第一個(gè)MCA模式（協(xié)方差frac=59%, corr=0.99）下的（a）夏前凍土融化和（b）東亞6、7月降水的異質(zhì)性回歸圖。黑色標(biāo)記表示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著相關(guān)性的區(qū)域（p<0.1）
進(jìn)一步探究其機(jī)理發(fā)現(xiàn)，隨著地表非絕熱加熱的增強(qiáng)（減弱），凍土融化的增加（減少）會(huì)使地表感熱和地表溫度增加（減少），這一變化將導(dǎo)致南亞高壓增強(qiáng)（減弱）向東延伸，對(duì)流層高層西風(fēng)帶增強(qiáng)（減弱）；同時(shí)，西北太平洋副熱帶高壓向西延伸，且向東北方向輸送的水汽增多（減少）。上述機(jī)制將導(dǎo)致梅雨帶進(jìn)一步向西延伸（向東回撤），給長(zhǎng)江中下游一帶以及日本南部帶來(lái)較多（較少）降水。這一發(fā)現(xiàn)有望為揭示氣候變化下青藏高原凍土退化對(duì)東亞夏季風(fēng)氣候系統(tǒng)的廣域影響提供新的思路。
圖3 合成分析（Composite analysis）。（a）夏前凍土融化厚度（m）,（b）東亞梅雨季節(jié)降水（mm/d）,（c）水汽輸送（IVT）矢量（kg/(m·s)）和（d）大氣河（atmospheric river）發(fā)生頻率的正負(fù)異常年差值
11月1日，該項(xiàng)研究工作以“青藏高原夏前凍土融化異常與東亞夏季降水關(guān)聯(lián)”（Linkage between anomalies of pre-summer thawing of frozen soil over the Tibetan Plateau and summer precipitation in East Asia）為題的研究論文發(fā)表在《環(huán)境研究快報(bào)》（Environmental Research Letters）上。這是該課題組近年連續(xù)在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域頂級(jí)期刊發(fā)表多項(xiàng)關(guān)于青藏高原凍土變化的研究成果后，在青藏高原凍土變化對(duì)東亞氣候影響研究上的又一重要進(jìn)展。
清華大學(xué)水利系2020屆碩士畢業(yè)生李鈺珩為論文第一作者，楊大文教授為通訊作者，合作者包括清華大學(xué)水利系博士后王泰華、清華大學(xué)水利系副研究員唐莉華、清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系教授陽(yáng)坤和三峽集團(tuán)科研院教高劉志武。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、三峽集團(tuán)科研專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：
https://www.researchgate.net/publication/355190893_Linkage_between_anomalies_of_pre-summer_frozen_soil_thawing_over_Tibetan_Plateau_and_summer_precipitation_in_East_Asia
供稿：水利系
標(biāo)題圖設(shè)計(jì)：任左莉
編輯：李華山
審核：李晨暉
