青藏高原东南部（藏东南）是我国重要的冰川区之一，近些年来，藏东南冰川退缩显著，对下游的水资源造成严重威胁。藏东南冰川具有春季和夏季累积的特点，部分地区主要以春季累积为主。因此，研究藏东南春季降水变化对于当地冰川物质平衡有着重要意义。针对这一问题，清华大学地学系阳坤教授课题组探究了藏东南春季降水的年代际变化，并从水汽输送的角度揭示了导致其变化的物理机制。

研究首先利用站点观测及ERA5再分析降水资料分析了藏东南（27°-30°N, 92°-100°E）早春逐月降水变化趋势。结果表明，1999年之后藏东南三月降水量减少幅度多达30%，而二月及四月降水却没有显著变化（图1）。

图1 （a）1999年前后平均态藏东南（(27°–30°N, 92°–100°E)观测（OBS）降水年循环；藏东南观测（b）及大气再分析资料ERA5（c）降水区域平均时间序列（灰色线代表1979-1998及1999-2017年降水平均值）。

研究从水汽输送的角度，探究了三月藏东南降水大幅度减少的原因。研究利用水汽追踪模型WAM-2layers追踪了三月藏东南降水的主要水汽源地（图2a）。同时，以70°E为界，将其分为远水汽源（70°E以东）及近水汽源（70°E以西）。通过对比1999年前后两个时间段远近水汽源的水汽贡献差异（1999-2017减去1979-1998）发现，虽然1999年之后近水汽源的水汽贡献有一定增加，但远水汽源的水汽贡献则呈明显的年代际减少特征。因此，三月藏东南降水的年代际减少主要与远水汽源的水汽贡献减少有关（图2）。考虑到水汽贡献主要由源区蒸发和风速决定，研究进一步分析了三月地表蒸发及700 hPa 纬向风和纬向水汽通量在1999年前后两个时间段的差异，发现地表蒸发的变化较小，而纬向风却在藏东南所在的30°N带状区域呈现显著的减弱（图3），这表明远源水汽贡献的减少主要是由副热带西风的减弱所致。

图2藏东南三月降水的气候态水汽贡献分布（a）和1999-2017年与1979-1998年的三月水汽贡献差异(b)。灰色实线为水汽贡献大于1毫米/月的地区。红色方框代表藏东南区域。(b)中的黑色虚线表示70°E；黑色圆点表示差异通过了p <0.1的显著性检验。

图3 1999-2017年与1979-1998年的三月地表蒸发（a）及700 hPa 纬向风和纬向水汽通量（b）及的差异。黄色方框代表藏东南区域。(a)中的黑色虚线表示70°E。填色区域为变量差异通过p <0.1的显著性区域。

图4 1999年前后（1999-2017减去1979-1998）欧亚积雪覆盖(a)、地表净短波辐射（b）、地表感热通量（c）与气压场气温（d）、位势高度（e）及纬向风（f）的变化。左边黑色点表示变量差异通过p<0.1的显著性检验；黑色粗线为2500米地形高度等值线。右边填色区域为变量差异通过p <0.1的显著性区域。

为进一步探究导致三月副热带西风减弱的原因，研究通过分析早春欧亚大陆（40°N以北）积雪覆盖度在1999年前后两个时间段的差异，发现欧亚大陆积雪在1999年后呈现显著减少（图4a），相应的地表净短波辐射吸收和感热通量增加（图4b、c），并通过积雪反照率-辐射反馈引起大气低层空气异常增温（图4d）。根据热适应理论，地表异常加热会在对流层中上层形成一个异常高压（图4e），基于地转适应理论，这一异常高气压南侧（30°N）会出现异常东风，从而减弱了副热带西风（图4f）。以上结果证实了欧亚大陆积雪覆盖减少是副热带西风减弱的诱因。

上述欧亚大陆积雪覆盖影响三月藏东南降水的物理过程如图5所示。即三月欧亚大陆积雪覆盖在1999年后减少，地表异常加热，致使对流层高层出现异常高压，减弱了30°N的副热带西风，使输送到藏东南的远源水汽减少，导致三月藏东南降水年代际减少。虽然二月和四月存在类似机理，但二月积雪反照率-辐射反馈效应较弱，在四月这一反馈导致的风速减弱现象发生在偏北的区域，因此藏东南降水减少不明显。

图5 藏东南三月降水减少潜在物理机制示意图。

相关研究近日以“Weakened Subtropical Westerlies Reduced Early Spring Precipitation in the Southeast Tibetan Plateau”为题发表于Journal of Climate。清华大学地学系博士后袁旭为文章第一作者，合作导师阳坤教授为通讯作者，合作者来自于清华大学地学系和中国科学院地理研究所。研究工作得到了中科院战略性先到科技专项（XDA2006010201）及国家自然科学基金委项目（4197505087）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0770.1

供稿：袁旭 阳坤

编辑：王佳音

审核： 张强