青藏高原对热带辐合带影响的耦合模式研究

The Tibetan Plateau (TP) is the third pole of the Earth. It is the one of most important component of the Earth cryophere, which is the Earth largest store of ice and snow after the Arctic and Antarctic. It behaves like a gigantic heat pump at over 4000 meters in summer, determining the basic states of the Asian summer monsoon and the atmosphere circulation in the surrounding area, which control the strength and extension of northward water vapor transport. The Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) is the most important convection system and precipitation centre over the tropical oceans. This project will study the impact of the TP on the mean position and strength of the ITCZ and its mechanism in details using a complex coupled climate model, investigating the connections of the temporal and spatial variability between the atmosphere circulation over the TP and the ITCZ, comparing the extent of the impact of the different continents on the ITCZ, assessing the relative role of the local geometry and the meridional ocean heat transport in the ITCZ. The studies in this project will help people to understand the important role of the TP in the global climate system, and serve for our next phase study that will focus on the impact of the TP on the global energy and water vapor balance.

青藏高原是世界第三极，是地球冰雪圈的最重要组成之一，是除南北极之外的地球第三大冰雪储存地。青藏高原夏季是一个巨大的热力泵，决定了夏季亚洲季风以及邻近区域的大气环流基本状态，控制着向北水汽输送强度及延伸范围。热带辐合带（ITCZ）是地球热带海洋上最重要的对流系统与降水中心，是热带天气系统最重要发生地。本项目将利用耦合气候系统模式深入研究青藏高原大地形对ITCZ季节平均位置和强度的影响及其机制，探索青藏高原上空大气环流时空变化与ITCZ时空变化之间的联系，比较不同板块陆地地形对ITCZ的影响程度，初步估计局地地形与海洋经向热量输送对ITCZ的相对重要性。本项目的研究将有助于提升青藏高原在全球气候系统中的地位，为后续深入研究青藏高原对全球热量及水汽分配的影响打下基础。

1. 研究背景：. 青藏高原是世界第三极，夏季是一个巨大的热力泵，决定了夏季亚洲季风以及邻近区域的大气环流基本状态，控制着向北水汽输送强度及延伸范围，影响着周边十几亿人口的日常生活。青藏高原在全球气候系统中的地位需要定量的理解，青藏高原越来越受到世界科学家的关注，一个很重要的原因是在全球气候变化的大背景下，青藏高原的变化尤为显著。.2. 主要研究内容与重要结果.2.1 青藏高原对热带辐合带的影响。 与真实地形试验相比，平板陆地导致更弱的西太平洋暖池，更对称的ITCZ，降水更弱，特别是在暖池区及中国区域。没有青藏高原大地形，中国区域的降水将大为减少，ITCZ的强度将减弱，但是在季节和年的时间尺度上，ITCZ的平均位置基本上没有变动（图1）。青藏高原的存在与否对全球能量平衡没有显著影响，特别是对大气经向能量输送影响不大。因此，地球系统并不需要调整ITCZ的位置来平衡南北半球的能量平衡。.2.2 全球平板陆地试验中的气候态变化。 与现实世界相比，平板世界气候偏于干冷。大气和海洋温度有所下降。北半球的经向温度梯度强，导致北半球的大气经向热量输送比现实世界稍大。地形改变对大气和海洋经圈环流的影响很明显。海洋的经向翻转流变强，大西洋经向翻转流完全消失，取而代之的是在太平洋出现了强大的经向翻转流及热盐环流。总经向热量输送以及大气和海洋在其中所占的比例却与现实世界里相差不大。在平板陆地试验中，中小尺度的涡旋与扩散作用不明显，大尺度环流项作用在平板世界中纬度起着主导作用。.2.3 青藏高原对北极海冰的影响。青藏高原对北极海冰形成有巨大的潜在影响。当去掉青藏高原地形后，北极海冰的覆盖面积得到极大向南扩张，这个主要发生在大西洋一侧。北极海冰的向南扩张增加了海冰的融化，加大了向海洋的淡水输送，导致了北大西洋海表盐度大为降低，降低海表密度，减弱北大西洋深水形成，将导致大西洋经圈环流减弱。.2.4 青藏高原对大洋经圈翻转流的影响。在全球平板陆地试验中，大西洋经圈翻转流明显减弱，太平洋经向翻转流增强，太平洋副热带环流在突然减弱之后又随时间逐渐加强。大西洋与太平洋海洋环流之间表现出显著的跷跷板效应。