大气水汽输送(AMT)是北极水循环的重要组成部分,对最近几十年来北极加速变暖具有显著贡献,但科学界对于AMT的温升效应,特别是其关键物理过程尚不十分清楚。
近日,清华大学地学系罗勇教授研究组在英国皇家气象学会会刊“国际气候学杂志”(International Journal of Climatology)上连发两篇研究论文,揭示AMT变化对冬季北极大气温度的影响,以及大气辐射和能量收支等物理过程所起的关键作用。
研究表明,AMT对北极不同高度的气温变化具有不同的影响机理,主要决定于侵入水汽的物理效应。AMT主要通过增加大气中的可降水来增大地面向下的长波辐射,从而加热地面。当AMT较弱时,大气相对干燥,AMT的增强会显著补充大气水汽,进而引起温度升高。在近地面,温度的变化主要由长波辐射加热所主导。由于地表蒸发和升华对大气水汽含量变化的负反馈效应,近地面以上大气中的水汽含量对AMT变化敏感,因此温度随AMT的增强显著升高。在对流层中高层,AMT主要通过促进冰相云的形成释放潜热而加热大气。当AMT较强时,大气接近饱和,侵入北极的水汽能够显著促进冰相云的形成和降水的产生,温度的升高更为显著。相关研究成果有助于深化北极变暖及其成因的科学认识。
清华大学地学系郝鸣驹博士为论文第一作者,地学系罗勇教授为论文通讯作者,地学系林岩銮教授、赵宗慈教授、Reshmita Nash博士等为论文合作作者。该研究得到“全球变化及应对”国家重点研发计划项目2017YFA0603703和中国科学院前沿科学重点研究项目QYZDY-SSW-DQC021的支持。

冬季北极平均(a)气温,(b)大气水汽含量,(c)微物理潜热加热率和(d)长波辐射加热率的垂直廓线。
不同颜色线表示不同AMT强度的模式敏感性试验相较于对照试验的结果,以2012-13年的AMT强度作为原本AMT进行对照试验,
NMT表示没有水汽侵入北极的试验,0.25-1.75MT分别表示0.25-1.75倍原本AMT强度的试验,DMT表示两倍原本AMT强度的试验。
图中(a)–(d)的单位分别是K、10-4 kg/kg、K/天和K/天。
原文链接:
https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joc.5982
https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joc.7054
供稿:郝鸣驹
编辑:王佳音
审核:武海平