近40年青藏高原降水水汽来源及其变化解析

The Tibetan Plateau (TP) has experienced a marked wetting trend in recent decades. Where does the increased precipitation come from? Has the major moisture source region of the TP precipitation been changed? These questions are urgent to answer in the background of global climate change. This project intends to quantify moisture contributions to the TP precipitation from different sources by applying two distinctive quantitative models as the Eulerian model of WAM and the Lagrangian model of HYSPLIT, with different reanalyses. The monthly moisture contribution series from 1979 onward are built first. Then the major moisture source region is identified. The seasonal and interannual variations of moisture contributions are analyzed. The TP is mainly influenced by three circulations as the westerlies, the Indian monsoon, and the East Asian Summer Monsoon, which influence different parts of the TP and bring in moisture of different origins. This project further divides the TP into different climate regions to investigate the differences in moisture origins. The relations between the variations in moisture contribution and the dominating circulation system in the sub-regions are estimated. Through decomposing the moisture flux, the respective contributions to the change in moisture circulation from both thermal and dynamic factors are measured. At large scale, the variations in circulation system are connected with the variations in sea surface temperature. The relations are tested to further reveal the systematic change mechanism in moisture for TP precipitation. By conducting the research on moisture source changes of the TP precipitation, this project expects to reveal the TP wetting from a new perspective.

近几十年青藏高原（简称高原）经历了一个显著增湿的过程，降水明显增加，增加的降水从何而来，高原主要水汽源地是否已发生明显变化，在气候变化背景下亟需得到科学解答。本项目拟使用两种定量模型，欧拉式模型WAM和拉格朗日式模型HYSPLIT，基于不同再分析资料计算高原降水水汽来源。构建高原1979年以来逐月降水的水汽来源时空序列，揭示高原降水水汽主要来源，分析降水水汽来源的季节和年际变化。进一步将高原分成不同区域以研究不同环流所控制的子区域降水水汽来源及其变化。将区域降水水汽来源与其主导环流相关联，以揭示水汽来源变化原因。通过对水汽通量进行热动力分解，揭示环流变化内在成因。在大尺度上将环流系统与海温变化进行关联分析，以揭示高原水汽来源变化的系统影响机制。本项目通过研究高原降水水汽来源和变化，有望从一个新的角度揭示高原气候变湿的原因。

青藏高原，号称第三极，是世界上最大最高的高原。其巨大的隆起所带来的热力和动力效应影响了亚洲甚至全球的气候。青藏高原的气候变化和环境变化吸引了全球研究者们的关注。本项目从降水水汽来源着手，研究高原降水的水汽来源，区域差异和时间变化特征，并进一步探索差异和变化发生的原因。.项目采用修正后的WAM2Layers（Water Accounting Model with 2-Layers）模型进行水汽追踪。该模型是一种欧拉式模型，相对拉格朗日类模型而言，因其能满足水量平衡而更适合项目研究。模型输入数据包括蒸发，降水和大气各层风速、湿度等数据。为了更准确地估算降水水汽来源，研究采用基于观测的数据来进行模拟计算，用经过地面校正的卫星降水数据代替基于测站的降水，从而克服了高原站点覆盖不够而带来的不确定性问题。结果显示，高原降水的主要水汽源区包括受西风带控制的西区，受南亚季风控制的西南区，高原本地和一小块受东南季风影响的东南区。这4个源区分别为青藏高原年降水贡献了100.6±7.5 mm yr-1，147.6±13.0 mm yr-1，109.5±13.1 mm yr-1和12.3±2.8 mm yr-1的降水水汽，分别约占年降水的22.1%，32.5%，24.1%和2.7%。降水再循环率在1998–2018年期间呈显著上升趋势，表明水文内循环在增强。影响环流作用于不同的季节，在春夏季，西风环流均对高原降水有较大影响。季风环流作用于夏季，其中以南亚季风的贡献占主导。秋季，高原降水主要受南方环流影响。.高原南北1979–2016年降水呈现不同的变化趋势，具体表现为北部显著上升，南部微弱下降。通过追踪南部和北部降水水汽来源，发现高原南北分别受不同环流所主导，南部降水主要受季风环流影响，季风源区为南部降水提供了约51.4%的直接水汽。高原北部主要受西风环流的影响，西北区为北部提供了约38.9%的直接水汽，然而季风区也是其重要的水汽源，其贡献了约26.1%的水汽。对于高原北部降水的增加，青藏高原区和季风区贡献了主要的水汽，分别贡献了51.7%和35.8%。对于高原南部，尽管环流将更多水汽从季风区输送到高原，然而其并未在高原南部降落，而是更多地输入到高原北部。进一步研究发现是印度次大陆对高原北部贡献了更多的水汽，而对南部贡献在减弱。