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人为气溶胶强迫对青藏高原湿化起主导作用——规划减排路径需综合考虑长短期气候影响

发布者:系统维护管理员   来源:中国气象报社   发布时间:2024/4/9 8:59:50   标签:   浏览次数:171

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,被称为“世界屋脊”“第三极”,对我国乃至全球气候都有难以忽视的影响。同时,青藏高原蕴含丰富水资源,外流水系流域面积占高原总面积的53.56%,也是亚洲许多著名大河发源地,素有“亚洲水塔”之称。

近几十年来,青藏高原暖湿化愈发引起关注。关于青藏高原湿化的原因众说纷纭,但此前研究并没有一个定量的表述有力解释当前程度的湿化。近日,中国气象科学研究院大气成分与环境气象研究所所长、研究员王志立,中国气象科学研究院副院长、研究员车慧正,中国气象局碳中和监测与评估中心主任、中国工程院院士张小曳及其团队量化分析了近四十年夏季青藏高原水汽收支变化,并从人为气溶胶强迫角度对其分析解释。

青藏高原位于亚欧大陆内部,其平均海拔高达4200米,原本平直经过此地的西风气流受阻挡后,从高原北侧和南侧分别绕行,使此处的大气环流发生了重要变化。这种环流形态可以被视为一个长方形的“边框”,其水汽收支可分为东南西北四个方向,其中西侧、北侧主要靠西风急流向内部输送水汽;南侧主要靠印度季风进行水汽输送,东侧则主要表现为西风急流向下游输送水汽,即南、北、西侧为水汽输入通道,东侧则为水汽输出通道。

以水汽输送最为剧烈的夏季为例,1979年至2014年青藏高原总体水汽含量增加,这与多年来青藏高原湿化的结论一致。具体而言,西侧、南侧水汽输送量无显著变化,北侧表现西风急流减弱趋势,即水汽输入减少(表现为净支出);东侧因西风急流减弱,水汽向下游输送减少(表现为净收入),东侧净收入多于北侧净支出,这也是青藏高原湿化最直接的原因。

在了解各个边界水汽收支情况之后,团队以第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中11个模式的气溶胶、温室气体、自然强迫和内部气候变率等五类影响因子对其解释,量化了这些影响因子在高原水汽收支变化中的占比,模拟结果表明,气溶胶强迫在青藏高原东侧水汽通量变化趋势中起了主导作用,而温室气体和自然强迫则抑制了这种变化趋势。

研究还进一步探究了气溶胶强迫导致青藏高原水汽增加的机理。王志立介绍,气溶胶对气候的影响可分为直接效应和间接效应两种。直接效应是指气溶胶通过散射或吸收短波和长波辐射,直接影响地-气系统的能量平衡;间接效应是指气溶胶作为云凝结核或冰核通过改变云的微物理过程来影响云的辐射特性、云量和云的寿命,进而影响地球的辐射平衡、水循环和气候系统。

综合来看,人为气溶胶排放增加对地-气系统起到了净冷却效应。近年来,青藏高原上游地区气溶胶减少导致异常升温,而其下游气溶胶增多导致异常冷却。上下游地区的这种差异一方面导致了对流层上层向东传递的异常罗斯贝波列,减弱高原东部的西风气流和水汽输出;另一方面高原东部中纬度大气形成向南的异常温度梯度,加剧西风急流减弱,并进一步造成东侧水汽输出减弱。

此前在提到气候变化时,往往更关注温室气体的影响,那么气溶胶为何在青藏高原有这么强的影响力?王志立解释,这主要由于温室气体在全球大致均匀分布,且其寿命较长,对于长期、全球性变暖负主要责任;气溶胶的分布则存在区域性差异,且寿命较短,因而对于短期、区域温度变化影响更为显著。

正是由于二者在时空尺度上的差异,团队也呼吁,在考虑应对长期气候变化的同时,不可忽视短期和区域性气候变化。因此,需对未来气溶胶减排的区域气候效应开展综合研判,综合规划绿色减排路径,更加科学合理地应对气候变化。

(作者:张艺博 责任编辑:张林)

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