雅鲁藏布大峡谷水汽通道科学考察第二次
编写委员会
本书是第二次青藏高原综合科学考察研究之藏东南关键区雅鲁藏布大峡谷水汽通道科学考察的总结性专著,亦是青藏高原藏东南水汽输送研究的最新成果。主要内容包括:
?两次雅鲁藏布大峡谷科学考察的背景、意义、目标及内容
?雅鲁藏布大峡谷地区近几十年来的自然环境与气候背景
?年开展的雅鲁藏布大峡谷地表能量平衡过程和水汽输送空间分布考察、大峡谷水汽输送对该地区云降水和三江源地区的水循环的影响
?热带季节内振荡如何将印度洋的水汽传输至青藏高原,以及ENSO对青藏高原水汽及降水的影响
本书通过科学考察获得可分析的第一手观测资料,对雅鲁藏布大峡谷水汽输送的长期变化及其主要原因进行分析,以期为雅鲁藏布江河流水资源管理、生态环境保护以及“一带一路”绿色可持续发展提供科学支撑。
年雅鲁藏布大峡谷水汽通道科学考察主要以藏东南地区为研究区域,以雅鲁藏布江下游的雅鲁藏布大峡谷为集中考察对象,科考目标是为该区域水汽输送机制与“亚洲水塔”变化研究提供科学依据。本次科考的主要任务是研究雅鲁藏布江下游云降水过程,一方面对已有的“亚洲水塔”理论研究有更深入的认知,另一方面对雅鲁藏布江河谷区水汽输送影响机理研究以及预估未来水资源的变化具有重要意义。
年10月8~14日由中国气象科学研究院徐祥德院士(科考分队长)带领“雅鲁藏布大峡谷水汽通道”科考分队研究骨干对藏东南地区的雅鲁藏布、帕隆藏布大峡谷进行了实地考察,部署了沿线各类观测设备,确认了观测设备位置及总体布局方案。
科考分队联合了中国科学院青藏高原研究所、中国气象科学研究院等单位,在雅鲁藏布江河谷沿线构建了水汽通道及云降水、地气过程点面结合的综合观测网,本次科考以墨脱站为多种大型观测设备集成观测基地,并沿雅鲁藏布大峡谷自南向北的不同海拔梯度架设了涡动相关地表能量平衡和辐射平衡观测系统,其中综合观测系统包括1部云雷达、1部微雨雷达、4套测量地气相互作用的近地层湍流观测系统、3台多通道微波辐射计、8台GPS水汽观测仪、2套自动气象站和7套雨量筒。
地表能量平衡观测数据可用于分析山谷内不同海拔的近地层加热驱动山谷环流的变化,也可用于研究不同海拔加热差异造成的山谷环流对通道内水汽运移的影响。本次科考在雅鲁藏布大峡谷水汽通道入口处、中段、末端分别建立了四个观测站点,主要对辐射、湍流通量和近地层气象要素进行观测,获得的主要结论如下:各站点感热、潜热季节转换时间不同;雅鲁藏布大峡谷各地区地表辐射收支以向下短波辐射和向上长波辐射为主,各辐射分量都具有十分显著的日变化和季节性变化特征。
利用无线电探空观测对微波辐射计的评估认为,微波辐射计反演的温、湿度在该地区具有较高的可靠性,可以用于研究水汽的变化。通过在水汽通道入口处、中段和末端布设垂直大气温、湿度观测设备,可以发现,峡谷地形对垂直大气的温、湿结构有显著影响,青藏高原白天、夜晚加热的差异性更明显。入口处和中段的大气柱总含水量(TCWV)高,而末端的TCWV比入口处明显偏低,地形对南风输送到林芝地区的水汽有明显的影响,末端的平均TCWV为入口处TCWV的一半,而处在中段的卡布站并没有受到地形阻挡的影响。相反,在干季卡布站的TCWV却要高于墨脱站,可能是由于局地对流引起水汽在卡布站聚集。入口处、中段两个站的TCWV增加和减少变化信号基本一致,反映出水汽从南向北经过雅鲁藏布大峡谷影响两个站TCWV的变化。入口处的TCWV变化幅度要大于中段和末端。入口处和中段的大部分降水都同时发生,个别时间中段卡布站的降水量要比入口处的墨脱站的降水量大,其可能受到地形的阻挡作用。TCWV的日变化随着海拔的增加而减小。
地形对水汽输送的影响主要有动力和热力两个方面。地形高度、坡度、尺度等决定动力效应。热力效应由不同高度的地表接收太阳辐射和气流抬升所释放的潜热引起。雅鲁藏布大峡谷地形的动力及热力效应深刻影响着峡谷及周边地区水汽输送及降水。动力效应与谷地的宽度、深度、温度层结、盛行气流等因素有关,起到通道作用和阻隔作用。由于热力作用影响,峡谷地区白天为谷风和河风,有利于谷坡上部形成降水,夜间为山风和陆风,有利于谷底下部形成降水。通过对该地区6个站风向的观测发现,该地区的主导风向均与各自所处的山谷走向一致,反映出峡谷地形对局地环流和水汽输送的重要影响。雅鲁藏布大峡谷地区的地形造成该地区是青藏高原最主要的水汽通道。位于峡谷的入口和中段的两个观测站显示出TCWV和降水的峰值时间几乎出现在同一时刻,分析认为,峡谷内水汽的增加能快速被地形抬升形成降水,从而使水汽的增加与降水事件发生时间很接近。目前,水汽是如何穿越雅鲁藏布大峡谷而进入青藏高原腹地的还需要进一步的深入研究。在全球变暖背景下,大尺度环流随之调整,西南季风在该区域导流和阻隔下的表现特征仍待进一步研究。
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