水汽输送路径对新疆夏季降水的影响研究

Water vapor transportation is the important factor influencing the distribution and variation of the regional precipitation. Most studies of the water vapor transportation over Asian summer monsoon region, and ignore the characteristics and quantification of the water vapor transportation influencing summer precipitation in Xinjiang, China. Xinjiang located in the hinterland of Eurasian continent, is far from oceans. There are three mountains surrounded the vast desert basins from north to south, determines the uneven spatial distributions of water vapor origin area and its transportation path for regional precipitation. However, there had not been obvious progressed in diagnosis of water vapor transportation path changing and How to affect the summer precipitation in Xinjiang. This application intends to explore the characteristics of water vapor transportation over Xinjiang and its relationship with summer precipitation increase from the angle of water vapor transportation paths. We will analysis the characteristics of regional in water vapor transportation path, source, and vapor flux variation of summer precipitation, to analysis the relationship between water vapor source and link. Meanwhile, to determine quantitatively the contribution of each transport path of water vapor on the summer precipitation using the Lagrangian method, especially in the different height levels. The objective of this study is to investigate the image of structure characteristics of water vapor transportation to reveal the influence physical mechanism of water vapor transport paths on the summer precipitation changes in Xinjiang.

水汽输送是影响区域降水分布和变化的重要因子。国内对水汽输送的研究大多集中在我国东南沿海和热带低纬度地区，对新疆地区的水汽输送还缺乏较全面的定量化研究。新疆地处欧亚大陆腹地，距海遥远，地形复杂，各地区水汽输送源地和路径差别颇大，不同路径水汽输送对降水变化的影响不同。本项目拟从水汽输送路径的角度，通过对新疆夏季水汽输送变化规律以及与降水的关系研究，分析夏季降水的水汽输送路径及区域差异，重点分析主要的水汽输送路径和水汽源区，并进行系统分类，统计各路径水汽输送对新疆夏季降水的贡献率，定量给出水汽源-汇关系，并对比不同高度层的差异，揭示水汽输送路径影响新疆夏季降水的可能机理。该项目的完成有助于深入认识水汽输送路径对新疆降水变化的影响，及在气候增湿中的作用，其成果将对短期气候预测有一定的指导作用。

水汽输送是影响区域降水分布和变化的重要因子。新疆地形复杂，各区域汽输送源地和路径差别颇大，变暖背景下不同路径水汽输送对降水变化的影响不同。基于以上科学问题，本项目系统分析了新疆气候变化事实，从水汽输送路径的角度，研究了新疆夏季水汽输送变化及与降水的关系，分析了夏季降水的水汽输送路径及水汽源区，定量估算了各路径水汽输送对新疆夏季降水的贡献率，构建了新疆大气水分循环过程概念模型，揭示了水汽输送路径影响夏季降水的可能机理。研究发现：1961-2018年新疆降水量和降水日数明显增加，夏季降水增加最显著；极端降水事件、暴雨雪强度和频次明显增加，21世纪以来更加显著。同时，21世纪以来气温和降水高位波动，但增加幅度减缓，气候从“暖湿”向“暖干”转折，干旱化趋势加剧。1961年以来新疆水汽输送净收支呈上升趋势，南边界和西边界水汽输送增加，降水量增加与水分净收支关系密切。变暖背景下，新疆当地蒸发水汽即水汽再循环率不断增加，80年代之后水汽再循环强度明显加快。基于上述结论提出了变暖背景下新疆大气水分循环变化的概念框架，认为水汽再循环变化主要受水分变量的主导影响，大气的增温增湿加强了新疆的水汽循环过程，增强了局地循环，引发更多的局地对流性强降水。筛选了2次天山山区和新疆东部的极端暴雨过程，通过动力统计诊断和HYSPLIT模式模拟，发现天山山区暴雨的水汽路径有3条（2条偏北路径和1条偏西路径），水汽源地有3个，其中超过50%的水汽来自阿拉伯海以北-里海-巴尔喀什湖地区的水汽输送；新疆东部暴雨水汽来源和天山差异较大，其中超过一半的中层水汽来自北大西洋、北冰洋、欧亚大陆西部和西北部输送至新疆北部，而源自阿拉伯海的水汽经过青藏高原进入新疆东部，是新疆东部地区极端降水的重要水汽来源之一。伊朗高压北抬与欧洲脊东移形成的乌拉尔脊叠加是新疆东部暴雨过程的主导系统，中亚低涡东南移动形成天山山区强降水。研究成果有助于深入认识水汽输送路径对新疆降水变化的影响，加深对新疆水汽输送和水汽再循环过程的科学认识，对提高新疆降水异常和变化的预测水平有一定的指导作用。