青藏高原春夏季土壤湿度热力效应及其对东亚夏季风和季风降水的影响

The thermal effect of Tibet Plateau significantly affects the East Asian summer monsoon and associated precipitation. The spring-summertime soil moisture contributes much to the heat source of Tibet Plateau: it affects the absorption of solar radiation of land surface by altering land surface albedo; and meanwhile, it partitions the available net radiation into latent heat flux and sensible heat flux, of which the latter is the largest component for the heat source of Tibet Plateau. However, due the high lack of soil moisture observations, our understanding of the thermal effect of soil moisture and its influences on East Asian summer monsoon as well as the associated precipitation remains limited. Based on satellite soil moisture observations, we are to investigate the thermal effect of spring-summertime soil moisture on the East Asian summer monsoon using both statistical and numerical approaches. It includes three aspects: 1) we are to optimize two existing satellite soil moisture data so as to build a gap-free high quality soil moisture database covering the whole China; 2) using the optimized soil moisture database, we are to statistically study the thermal effect of spring-summertime soil moisture, as well as it its influences on the East Asian summer monsoon and the associated summer precipitation; 3) a regional climate model is the to be driven by the optimized soil moisture to make sensitivity experiments, from which we can determine the related processes and mechanisms that spring-summertime soil moisture on the Tibet Plateau affects the East Asian summer monsoon and monsoonal precipitation.

青藏高原热力作用显著地影响东亚夏季风和季风降水。春夏季土壤湿度对高原热源有重要影响：土壤湿度改变地表反射率，从而影响吸收太阳辐射；同时，把陆面获得的净辐射分割为感热和潜热；其中，陆面感热通量是高原热源的主要组成部分。但是，由于土壤湿度观测数据不足，学术界对土壤湿度的热力效应及其对东亚夏季风和季风降水的影响仍然缺乏研究。本项研究拟利用高质量的土壤湿度遥感数据，综合利用诊断分析和数值模拟两种手段，研究青藏高原春夏季土壤湿度的热力效应，及其对东亚夏季风和季风降水的影响机制。具体包括三个方面：（1）优化现有多源卫星资料，建立全国最近20+年（1988-2008）土壤湿度数据库；（2）诊断分析青藏高原春夏季土壤湿度的热力效应，及其与东亚夏季风环流和季风降水的关系；（3）以土壤湿度遥感数据驱动区域气候模式进行敏感性实验，揭示土壤湿度异常通过热力效应影响东亚夏季风和季风降水的具体过程和物理机制。

春夏季土壤湿度对高原热源有重要影响。土壤湿度改变地表反射率，从而影响吸收太阳辐射；同时，把陆面获得的净辐射分割为感热和潜热。因而，土壤湿度有可能通过热力作用影响东亚夏季风和季风降水，进而影响中国东部地区的水文气象灾害。但是，由于土壤湿度观测数据不足，学术界对土壤湿度的热力效应及其对东亚夏季风和季风降水的影响仍然缺乏研究。本项目主要开展了以下几项工作：1) 针对当前国际上现有的多源卫星遥感土壤湿度，与再分析资料和观测资料进行对比分析，并进行优化处理，基于被动微波遥感资料建立了较为完善的中国地区最近20年的土壤湿度数据库，这为相关研究提供了数据基础。2）基于中国气象局风云气象卫星微波资料和地表辐射传输模型，研发了覆盖全球的逐日土壤湿度数据库，并在青藏高原地区和东北等地区进行对比验证工作；结果表明，该数据在对时间变化的表述方面显著优于其他卫星遥感资料和再分析资料。3）采用诊断分析方法，研究了青藏高原土壤湿度的热力效应对我国东部地区夏季降水的影响。结果表明，青藏高原春季土壤湿度对长江流域夏季降水有显著影响，并揭示了这种影响的动力机制。这为长江流域夏季降水的预报提供了一种可行途径。4）分析了我国西南地区干旱年代际变化及其可能机制。研究表明，西南地区干旱及其年代际变化不仅仅由降水决定，潜在蒸散发具有同等量级的贡献。