NatureCommunications | 中国气科院王志立、雷亚栋、车慧正等揭示近四十年夏季青藏高原水汽收支增加的主导因素

2024年3月12日，《Nature》子刊《NatureCommunications》在线发表了中国气象科学研究院大气成分与环境气象研究所（碳中和监测与评估中心）王志立、雷亚栋、车慧正等“气溶胶强迫调节近几十年夏季青藏高原水汽收支的年代际变化”的研究成果，该成果为认识青藏高原水汽收支及水循环变化提供了新的科学视角。

青藏高原及其周边高山地区储存了大量的水资源，是亚洲多条重要河流的发源地，被称作“亚洲水塔”。青藏高原水资源的变化将会严重影响高原及其周边国家的自然生态系统和社会经济发展。在全球变暖背景下，过去几十年夏季青藏高原水汽收支整体呈显著的增加趋势，从而对高原水循环产生重要的影响。但是，科学界对青藏高原水汽收支增加的原因一直存在很大争议。

研究团队首先利用ERA5大气再分析资料分析了1979-2014年夏季青藏高原净水汽收支及其四个边界水汽通量的变化趋势，发现高原东边界水汽输出的减少（6 × 106 kg s-1 decade-1）主导了高原净水汽收支的增加趋势（4.7× 106 kg s-1 decade-1；图1）。

图1 1979-2014年夏季青藏高原（a）降水减去蒸发（阴影，单位：mm month-1decade-1）和水汽通量（矢量，单位：kg m-1 s-1 decade-1）的线性趋势分布；（b）4个边界水汽通量（单位：106 kg s-1）变化的时间序列和线性拟合。图b下方数字表示各边界水汽通量的线性趋势（单位：106 kg s-1decade-1）。

研究团队随后利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中11个全球气候模式不同强迫因子分离的集合模拟数据，量化了温室气体（GHG）、气溶胶（AER）、自然强迫（NAT）和内部气候变率（PI）对1979-2014年夏季青藏高原东边界水汽通量趋势的影响。多模式集合结果表明，气溶胶强迫主导了夏季青藏高原东边界水汽输出的减少趋势，而温室气体和自然强迫起了相反的作用（图2）。

图2 基于CMIP6中11个全球气候模式集合模拟数据的1979-2014年夏季青藏高原东边界水汽通量变化趋势（单位：106 kg s-1decade-1）的归因。ALL为历史全强迫气候模拟。

进一步机理分析表明，欧洲人为气溶胶排放减少和中国东部人为气溶胶排放增加形成的气溶胶强迫时空演变格局通过减弱青藏高原东部对流层中上层的西风气流，导致高原东边界水汽输出显著减少，最终主导了夏季青藏高原净水汽收支的年代际增加（图3）。

图3 气溶胶强迫驱动青藏高原夏季水汽收支年代际增加的示意图。

该成果由中国气象科学研究院大气成分与环境气象研究所（碳中和监测与评估中心）王志立、雷亚栋、车慧正和张小曳以及中国科学院大气物理研究所吴波共同完成。该研究得到国家自然科学基金专项项目（42341202）、杰出青年基金（41825011）以及中国气象局重点创新团队项目“地球系统观测及化学天气系统”等联合资助。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46635-8