汉江流域夏季降水演变的水汽输送驱动机制

为应对气候变化下愈加频繁和剧烈的干旱事件,保障跨流域调水工程水源及当地用水安全,亟需对汉江流域这一国家重要战略水源地的降水过程变化进行研究。汉江流域夏季降水占全年降水的40%~50%。本研究利用拉格朗日混合单粒子轨道模型对汉江流域1959—2022年夏季降水的水汽输送过程及其大气环流背景进行分析,以揭示汉江流域夏季降水变化的原因。研究发现,历时72 h以上降水占夏季总雨量的44.6%,在过去半个多世纪中其频次和雨量均呈现显著下降趋势,是汉江流域降水减少的主要原因。对水汽输送过程的模拟分析表明,中国南海、西太平洋、中国东部是流域夏季降水的水汽来源,贡献率分别为:34.7%、28.7%、27.2%。对比不同历时降水的水汽输送过程,发现降水历时越长,来自中国南海和西太平洋的水汽贡献率越高。尽管来自西太平洋的水汽呈现显著增加,但来自中国南海的水汽显著下降,使得72 h以上降水仍然呈现下降趋势。分析大尺度气候指数与各水汽输送路径贡献率的相关性,发现中国南海水汽贡献减小与西太平洋副热带高压面积、强度增加呈显著负相关。这证实了近年来西太副高的增强和扩张对汉江流域夏季降水减少起到促进作用。

我国北方地区降水再循环率的初步评估

利用1976～1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料,对我国北方地区降水再循环率进行了评估,结果表明黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发,其他81%降水来自外部的水汽流;黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供,因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后,在西风的输送下,为黄河下游提供了大量的水汽,通过汇合南北方向来的水汽,在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示降水再循环率随季节变化差异较大,8月份的降水再循环率最高,达31%,而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好,表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加,表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。

水汽输送对雅鲁藏布江流域降水中稳定同位素的影响

利用NCEP/NCAR全球大气再分析格点资料和2005年西藏雅鲁藏布江流域4个站点(拉孜、奴各沙、羊村和奴下)降水中δ18O数据,分析了雅鲁藏布江流域降水中1δ8O变化同水汽输送通量的关系。从空间上来看,雅鲁藏布江流域降水中δ18O同水汽输送通量呈明显的正相关,从下游至上游,随着水汽输送通量的减少,降水中的1δ8O逐渐降低;从时间上来看,春季水汽通量较小,降水中的δ18O较高,而在夏季,水汽通量大,降水中的1δ8O较低。在此基础上,又利用NCEP/NCAR气象数据建立水汽追踪模型,以羊村站为例对雅鲁藏布江流域降水的水汽输送过程进行了追踪模拟,并讨论了降水中1δ8O变化同水汽源地以及输送过程的关系。结果发现,在季风降水之前的春季,降水中较高的δ18O主要受西风带水汽输送以及当地蒸发水汽的影响;在季风期间,降水中较低的δ18O主要受来自印度洋暖湿水汽输送的影响。