影响“亚洲水塔”的水汽输送过程

印度季风水汽传输上游的印度北部区域对流活动对青藏高原南部降水具有重要影响。利用青藏高原南部站点观测的季风模态降水 δ¹⁸O，结合稳定同位素大气环流模型（LMDZiso）模拟和卫星数据（TES），发现当印度洋水汽传输到印度北部地区时，该地区强烈对流活动贫化低层水汽（可改变降水 δ¹⁸O 值 40％—60％），同时加湿低层大气；当水汽传输至喜马拉雅山南坡时，由于强大的地形阻碍，水汽抬升凝结成雨，水汽稳定同位素通过瑞利分馏过程进一步贫化（可使降水 δ¹⁸O 值减小约 1％），越湿的大气其水汽贫化程度越强；水汽进入高原内陆以后，受下沉混合作用，水汽稳定同位素略有富集（降水 δ¹⁸O 升高不超过 0．5％）。

大尺度环流对青藏高原不同区域降水年际变化具有显著影响。在年际尺度中，冰芯 δ¹⁸O 序列变化揭示出 ENSO（厄尔尼诺－南方涛动）和 IOD（印度洋偶极子）在 1976—1977 年前后对冰芯季风期 δ¹⁸O 记录有重要影响；而非季风期 δ¹⁸O 记录与中纬度西风活动有着潜在关联。ENSO 通过影响孟加拉湾水域海温和印度季风强度影响了海洋水汽向青藏高原的传输以及降水过程；同时，200 hPa 大气环流通过罗斯贝波将青藏高原与赤道太平洋海域联系起来，通过遥相关影响西风主导下的高原西北部降水。在季节尺度中，季风的爆发和结束会对事件尺度降水 δ¹⁸O 有显著影响。通过在喜马拉雅山南坡加德满都和北坡定日 2 个站点同时监测降水稳定同位素变化，发现在观测季风期（2011—2012 年），印度季风传输水汽开始控制南坡加德满都降水比喜马拉雅山北坡定日早 1 周左右，其在北坡撤退的时间要比其在加德满都早 3 天左右 。

研究展望

“亚洲水塔”正在经历着加速的水循环过程，理解其变化机理的关键环节是水汽输送。但是，由于“亚洲水塔”水汽输送过程的观测数据较为缺乏，卫星反演数据在高原地区从可靠性、分辨率和观测时长等角度也存在不足，这使得揭示“亚洲水塔”水汽输送的格局和变化规律依然面临很大的挑战。为此，需要加强以下 5 方面工作。

水汽资料的观测。建立涵盖整个“亚洲水塔”地区的高精度水汽输送观测网，包括系统的气象要素和水汽稳定同位素实时观测，并结合新技术和新方法，加强不同高度水汽输送垂直变化过程的观测，并充分提高卫星反演水汽资料的准确度。

关于水汽输送的追踪研究。关于高原陆—气水汽交换与外来水汽量的相对贡献比例有待明晰，亟待通过场地观测、资料诊断、水汽追踪模拟和气候模拟的结合，开展综合分析和研究。要特别注重发挥水汽示踪物在水汽输送研究中的独特作用。

从现代气候动力学的角度明晰西风和印度季风影响“亚洲水塔”水汽收支的机理。关于“亚洲水塔”水汽输送和收支的变率机制，有待从季风、西风变率的角度，有效区分年际变率和年代际变率两种时间尺度，从动力和物理机理上加以认识。

有效区分自然变率和人类活动对“亚洲水塔”的影响。青藏高原在过去 50 多年经历了显著的增暖，伴随这种增暖其水汽含量和输送格局有何变化目前尚不得而知。因此，有待通过观测资料诊断和数值模拟试验相结合，从检测和归因的角度，科学认识人类活动对“亚洲水塔”水汽收支的影响。

改进“亚洲水塔”区域数值模式的性能。数值模拟、观测和理论研究是支撑现代气候学研究的三大手段。受复杂地形的影响，当前的数值模式在“亚洲水塔”区域的性能有待提高，应该结合场地观测试验的开展，完善现有的数值模式，发展对流分辨率的高分辨率模式（CPM），提升气候模式在高原地区的性能；推进适用于“亚洲水塔”的地球系统模式中水汽输送模块的发展，为“亚洲水塔”水循环研究提供关键支撑

致谢    感谢江洁博士生提供图 2，亦感谢满文敏博士对本文的贡献。（作者：周天军，中国科学院大气物理研究所中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心中国科学院大学地球与行星科学学院；高晶，中国科学院青藏高原研究所中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心；赵寅，中国科学院大气物理研究所中国科学院大学地球与行星科学学院；张丽霞；中国科学院大气物理研究所中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心；张文霞；中国科学院大气物理研究所 。《中国科学院院刊》供稿）

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