地环所揭示青藏高原及周边地形在亚洲气候形成中的复杂作用

  青藏高原,作为世界第三极,对新生代以来亚洲季风内陆干旱气候耦合演变和加强的重要作用毋庸置疑。关于青藏高原气候效应的数值模拟一直是地学研究领域的重点方向之一。近年来,越来越多的研究发现区域及其他较小尺度的地形对亚洲气候也有不可忽视的影响,这意味着对青藏高原地形气候效应的研究不能仅聚焦在青藏高原主体本身。 

  最近,中国科学院地球环境研究所石正国研究员(院青促会第八批会员)及合作者利用高分辨率数值模式系统分析了青藏高原主体及其周边地形对亚洲气候形成演化的作用,包括青藏高原东南缘的云贵高原、青藏高原北缘的帕米尔高原和天山山脉、以及位于青藏高原更北部的蒙古高原。结果表明,不同于青藏高原主体对印度季风的加强作用,云贵高原使印度季风减弱。随着云贵高原的抬升,在云贵高原西南部对流层低层出现反气旋式环流异常,造成孟加拉湾至印度次大陆、阿拉伯海区域的季风环流减弱,云贵高原造成的印度季风夏季降水减少量占青藏高原整体引起的总降水增加量的1/3 

  在内陆干旱区,青藏高原主体、云贵高原、帕米尔高原和天山以及蒙古高原使该地区降水均有一定程度的减少。但是不同于青藏高原主体对亚洲内陆干旱区降水在各个季节一致的抑制作用,云贵高原和蒙古高原对亚洲内陆干旱区降水的减少作用在冬季达到最强(图1),这与地形的动力阻挡作用密切相关。此外,位于青藏高原主体北缘的帕米尔和天山对亚洲内陆干旱区降水的时空分异演化起着关键作用(图2)。帕米尔和天山出现以前,位于该地形以东的东部干旱区降水以冬春雨为主而夏季最少,与地形西部的干旱区保持一致的降水季节特征;随着帕米尔和天山的抬升,东部干旱区冬季降水减少而夏季降水显著增多,最终导致东部干旱区降水季节性形成以夏季降水为主的气候特征,与西部干旱区完全相反。天山北部降水季节性也在这一隆升过程中发生转变。 

  以上研究结果表明,泛第三极不同地形对亚洲季风内陆干旱气候的影响不尽相同,在构造尺度上亚洲季风内陆干旱气候可能经历了多样演化过程。相关研究成果发表在Journal of ClimateClimate Dynamics: 

  1. Shi, Z., Sha, Y., and Liu, X. (2017). Effect of Yunnan–Guizhou topography at the southeastern Tibetan plateau on the Indian monsoon. Journal of Climate, 30(4), 1259-1272. 

  2. Sha, Y., Shi, Z., Liu, X., An, Z., Li, X., and Chang, H. (2018). Role of the Tian Shan Mountains and Pamir Plateau in Increasing Spatiotemporal Differentiation of Precipitation over Interior Asia. Journal of Climate, 31(19), 8141-8162. 

  3. Shi, Z., Sha, Y., Liu, X., Xie, X., and Li, X. (2019). Effect of marginal topography around the Tibetan Plateau on the evolution of central Asian arid climate: Yunnan–Guizhou and Mongolian Plateaux as examples. Climate Dynamics, doi.org/10.1007/s00382-019-04796-z

1 亚洲内陆干旱区降水(mm/day)年循环变化:(a) GPCP降水资料;(b) TP1试验;(c) TP0-TP1(d) MP0-TP1(e) YG-TP1

  2 冬雨区(绿色点)变化:(a) Control试验;(b) mvTS-Pr试验; (c) mvTP试验。图中等值线为冬季平均降水与夏季平均降水差值(mm/day),灰色阴影为海拔超过1500 m区域。 


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