來源：中國科大新聞網(wǎng)

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院趙純教授課題組，首次使用全球變空間分辨率模式在青藏高原地區(qū)加密至公里尺度(4公里)，開展了數(shù)值模擬試驗，研究了高原復(fù)雜地形對夏季水汽輸送和降水的影響機制。研究結(jié)果展現(xiàn)了全球變空間分辨率區(qū)域加密模擬能很好地再現(xiàn)高原地區(qū)的環(huán)流和氣象要素特征，定量評估了高原復(fù)雜地形對水汽輸送和降水的影響并解釋了相關(guān)機制。相關(guān)工作以“Impacts of Topographic Complexity on Modeling Moisture Transport and Precipitation over the Tibetan Plateau in Summer”為題發(fā)表于具有國際影響力的期刊Advances in Atmospheric Sciences（入選中國科技期刊卓越行動計劃）。

青藏高原面積廣袤，是世界上海拔最高的高原，同時又是長江、黃河、印度河等河流的發(fā)源地，為滋養(yǎng)亞洲文明的“亞洲水塔”，該區(qū)域的降水對于水循環(huán)和生態(tài)環(huán)境具有重要影響。每年夏季，盛行東南風(fēng)將印度洋處的暖濕水汽向青藏高原輸送，帶來大量降水。而高原區(qū)域尤其是喜馬拉雅山脈地勢陡峭，溝壑縱橫，地形極為復(fù)雜，與多尺度大氣過程相互作用形成獨特的水汽輸送和降水過程機制。為了更準(zhǔn)地模擬青藏高原夏季水循環(huán)過程并深入理解其變化特征，通常需要在公里尺度甚至更高的空間分辨率下解析復(fù)雜地形特征，模擬和認(rèn)知復(fù)雜地形對高原夏季水循環(huán)的作用機制。

圖1 全球變空間分辨率模式網(wǎng)格示意圖及喜馬拉雅山脈部分復(fù)雜地形示意圖（分辨率~1km°）

以往的高分辨率模擬研究多采用區(qū)域模式進(jìn)行網(wǎng)格嵌套加密模擬，會受到側(cè)邊界條件的限制。全球變空間分辨率模擬能夠更好地模擬小尺度過程或強迫對大尺度環(huán)流的反饋作用。本研究開展了復(fù)雜與平滑地形的對比模擬試驗，發(fā)現(xiàn)高原復(fù)雜地形增加了~11%的區(qū)域凈水汽輸入，對喜馬拉雅山脈地區(qū)的降水空間分布產(chǎn)生重要影響，但對青藏高原內(nèi)部降水總量影響不大。陡峭地形導(dǎo)致抬升氣流的位置更偏北，高空間分辨率所解析的山谷又可充當(dāng)水汽輸送的通道，因此解析了復(fù)雜地形的影響會導(dǎo)致模擬的喜馬拉雅山脈降水整體北移。這些結(jié)果表明了高空間分辨率模擬對于高原復(fù)雜地形效應(yīng)研究的必要性。

圖2 喜馬拉雅山脈復(fù)雜地形對降水和水汽輸送的影響機制示意圖

本研究展現(xiàn)了全球變空間分辨率模式在青藏高原地區(qū)天氣、氣候、生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域的應(yīng)用前景。趙純教授課題組未來計劃使用全球變空間分辨率模式探究青藏高原地區(qū)的水循環(huán)、能量循環(huán)、大氣環(huán)境特征及變化機制，其中包括進(jìn)一步探索青藏高原復(fù)雜地形的氣候效應(yīng)及對大氣污染傳輸?shù)挠绊憴C制等。

趙純教授為本論文的通訊作者，碩士研究生李顧東澤為第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)“雙專業(yè)工程”研究基金、中科院戰(zhàn)略重點研究計劃等項目的共同資助。同時中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)超級計算中心和廣州國家超級計算中心“天河二號“為本研究提供了高性能計算支持。

參考文獻(xiàn)

Li, G. D. Z., H. M. Chen, M. Y. Xu, C. Zhao, L. Zhong, R. Li, Y. F. Fu, and Y. H. Gao, 2022: Impacts of topographical complexity on modeling moisture transport and precipitation over the Tibet Plateau in summer. Adv. Atmos. Sci.,https://doi.org/10.1007/s00376-022-1409-7

原文鏈接

https://link.springer.com/article/10.1007/s00376-022-1409-7

(地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部)