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在地形复杂的第三极地区,降水呈现出高度的空间变异性,而已有雨量站点多位于低海拔的河谷地区,因此,如何利用低海拔的降水观测获取高海拔的降水资料是理解高山区冰雪水文过程的关键。鉴于此,清华大学地学系阳坤教授课题组基于高分辨率大气模拟降水数据量化了整个第三极地区的降水海拔梯度特征,并阐明了降水海拔梯度与气象条件的关系。相关研究近日以“Characterizing basin-scale precipitation gradients in the Third Pole region using a high-resolution atmospheric simulation-based dataset”为题发表在Hydrology and Earth System Sciences上。

研究首先利用多个地面观测站网对基于高分辨率大气模拟的降水数据(ERA5_CNN)进行了验证,发现ERA5_CNN较主流降水数据IMERG V6和HAR V2能更好地反映降水随海拔的变化特征。在此基础上,研究获取了第三极地区300多个子流域的降水海拔梯度(图1)。结果显示,就年平均降水而言,第三极地区大部分子流域降水随海拔升高而增加,但是在喜马拉雅山脉、横断山区的部分区域,降水随海拔升高而减少。降水海拔梯度较大的区域主要分布在第三极地区腹地的羌塘高原和柴达木盆地。该结果为第三极地区降水插值提供了重要基础数据。

图1 第三极地区各子流域(a)年降水量与海拔的相关系数、(b)年降水量绝对海拔梯度(APG)和(c)年降水量相对海拔梯度(RPG, 绝对海拔梯度与流域平均降水的比值)的空间分布。

此外,研究进一步分析了降水海拔梯度与气象条件的关系,发现降水的海拔梯度与相对湿度呈现负相关关系,而与风速呈现出正相关关系(图2),即在干燥和大风条件下,海拔越高,降水越大。该发现可为经验性地调整降水海拔梯度提供依据。

图2 降水海拔梯度与近地面相对湿度呈负相关(a-f),与风速呈正相关(g-l)。其中TP代表整个第三极地区、ETP代表第三极地区东部、YTR代表雅鲁藏布江流域、ITP代表羌塘地区、QDM代表柴达木盆地、UID代表印度河上游地区。

清华大学地学系博士后姜尧志为该文第一作者,合作导师阳坤教授为通讯作者,文章合作者来自清华大学地学系、中国科学院青藏高原研究所、中国长江三峡集团有限公司和中国科学院地理科学与资源研究所。该研究工作得到了中国科学院战略先导计划项目(XDA2006010201)、国家自然科学基金委青年项目(41905087)和“青藏高原地球系统基础科学中心项目”(41988101)的支持。

论文链接:https://hess.copernicus.org/articles/26/4587/2022/

供稿:姜尧志

编辑:王佳音

审核:张强

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