三江源地区夏季降水年际和年代际变率的水汽输送动力机制及全球海温的调控作用

The Three-River-Source (TRS) region is where the Yangtze River, Yellow River, and Lantsang River originate. The climate change in TRS region is important for the water resource and ecosystem in China. Hence, it is essential and crucial to understand the climate change in TRS region and the underlying physical mechanism. The current project aims to analyze the interannual and interdecadal variability of TRS summer precipitation during 1961–2016 and investigate the associated Water Vapor Transport (WVT) regime. The WVT is a key factor influencing East Asian precipitation variability, which is driven by the large-scale atmospheric circulation coupled with global sea surface temperatures (SSTs). As a boundary forcing, global SSTs play an important role in modulating the atmospheric circulation over East Asia. Thus, this project focuses on the following two key issues: (1) What is the WVT regime of interannual and interdecadal variability of TRS summer precipitation? (2) What role do the global SSTs play in modulating the WVT regime associated with TRS summer precipitation? An answer to the two questions is critical to the understanding of climate change and climate prediction for TRS region.

三江源地区是长江、黄河、澜沧江的源头汇水区，该地区的气候变化对我国的水资源和生态系统有重要影响。深入理解三江源地区的气候变化及相关的物理机制既有重要科学意义，也有极大的实际价值。本项目拟利用最新资料计算分析三江源地区夏季降水在1961–2016年期间的年际和年代际变率，并研究分析与其相关的水汽输送动力机制。水汽输送对东亚地区的降水起着至关重要的作用，而驱动水汽输送的大气环流则与全球海温等有着紧密联系。作为大气环流的重要强迫条件，海温的影响作用在三江源气候变化中的角色是极为关键的。因此，本项目将聚焦于：（1）影响三江源地区夏季降水年际和年代际变率的水汽输送动力机制是怎样的？（2）全球海温对三江源上空的水汽输送动力过程又起着怎样的调控作用？这两个关键科学问题。回答上述问题对三江源地区的气候变化物理机制认知和气候预测有重要意义。

三江源地区位于青藏高原腹地，是长江、黄河、澜沧江三大河流的源头汇水区，对中国地区的气候和环境具有重要意义。项目围绕三江源地区夏季降水的年际/年代际变化特征、三江源地区夏季降水的水汽输送动力机制、热带海温以及中高纬大气环流系统对三江源地区夏季降水的调制作用等科学问题展开了深入研究，并开展了数值模拟对相关机理进行了验证。结果表明，基于CN05.1资料、GPCP资料、CRU资料、站点资料等多源资料分析的三江源区域平均夏季降水的年际和年代际变化特征基本一致，三江源夏季降水在过去几十年的变化主要表现为年代际震荡并伴随显著的年际变化，在1990−1999年期间偏少，在2000−2014年期间偏多。三江源地区夏季降水的年际变化主要受进入三江源地区的西南水汽输送异常影响，西南水汽输送偏强（弱）可引起三江源夏季降水偏多（少）。三江源地区的西南水汽输送异常主要与夏季北大西洋涛动（NAO）引起的欧亚大陆大气环流波列有关，还受ENSO和热带印度洋海温异常引起的西北太平洋-孟加拉湾异常反气旋影响。三江源夏季降水的年代际变化受北极涛动（AO）引起的蒙古上空反气旋异常影响，并且受太平洋年代际振荡（IPO）引起的中国南海上空的气旋异常影响。过去几十年，三江源区域平均夏季降水与NAO、热带印度洋海温、ENSO、东亚夏季风等全球气候系统组成部分的相关关系显著增强，这与全球增暖背景下大气水汽含量增加导致的大气对流凝结潜热释放增加有关，并与印度洋海温海盆模态（IOBM）的年代际变异有关。在1970年代末以前，由于IOBM的活动中心位于热带印度洋南部，印度洋海温异常激发的“开尔文波-埃克曼辐散效应”对亚洲上空大气环流影响较小，对亚洲夏季气候的年际变化影响较弱。1970年代末以后，由于IOBM的活动中心北移至阿拉伯海，阿拉伯海海温异常激发的“开尔文波-埃克曼辐散效应”对亚洲上空大气环流影响加强，对亚洲夏季气候的年际变化影响显著。上述成果深化了对三江源地区夏季气候变异物理机制的理解和认知，为三江源地区夏季降水的预测提供了理论依据。