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青藏高原是地球上最高大的高原,其从热力和动力两方面对亚洲乃至北半球气候系统及水文循环产生重要作用。青藏高原大部气候严酷,生态脆弱,降水作为气候变化的最主要因素之一,它的多寡不仅决定着青藏高原地区的生态景观,而且深刻影响着本区内人类活动及高亚洲河源区的径流和水资源安全,因此迫切需要深入认识青藏高原地区降水的变化规律和变化机理。本文通过收集和整理的青藏高原地区64个气象台站1961-2010年夏季(6-8月)降水资料、过去400年的由冰芯和湖芯等重建的降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,分析了青藏高原地区降水变化的时空分布特征,并探讨了北大西洋涛动对青藏高原夏季降水南北变化差异的影响,得出如下结论:
整体而言,青藏高原地区1961-2010年夏季的平均降水量为101.51mm,表现出微弱的上升趋势(幅度为0.31mm/10a)。各气象站的平均降水量呈现出从东南到西北逐渐递减的分布形势,而各气象站夏季降水变率的分布则显得更为复杂。约56%的气象台站夏季降水量增加(降水增加的区域主要为以德令哈为中心的青海西部地区和以康定为中心的西藏东部地区),而降水减少的气象台站主要位于青海东部地区和西藏西部地区。近50年,伴随青藏高原地区温度的升高趋势,夏季降水变率有增大趋势,并且超过α=0.05置信度的站点主要为降水增加的站点,占到降水增加站点的50%。
对青藏高原地区1961-2010年夏季降水进行旋转正交函数分析(REOF),发现在年际时间尺度上青藏高原地区夏季降水的南北反向变化是其最主要的空间模态。对5条重建的过去400年青藏高原不同地区降水序列进行分析,发现在百年时间尺度上青藏高原降水也存在南北反向变化的空间模态。相关分析表明,北大西洋涛动(NAO)与青藏高原降水南北差异的空间变化模态有着密切联系。在NAO强年份时,高原北部水汽输送通量强度增强,水汽辐散区面积总体减小(即水汽辐合增强),可降水量增加;而此时高原南部水汽输送通量强度减弱,水汽辐散区面积总体增大,可降水量减小。同时,高原切变线位置向北偏移,这一环流形式配置使得高原北部降水异常增多而高原南部降水异常减少。NAO弱年份时上述情况基本相反。
大尺度环流场的分析表明,北大西洋涛动通过影响西风带的强弱,从而影响到下游青藏高原地区西风带与季风的相互作用,进而影响青藏高原地区的水汽输送。NAO强年份时,青藏高原气候上游地区500hPa位势高度距平出现的-、+、-、+的波列结构是联系北大西洋与青藏高原的纽带,它将北大西洋的扰动能量通过这种波列结构传播到青藏高原地区,导致在青藏高原北部西风增强,而高原南部西风减弱,同时西南季风的减弱导致高原南部水汽输送的减弱,东南季风的增强使从太平洋运移到高原北部的水汽增多。正是由于季风区与西风带的相互作用引起青藏高原地区的环流变化而使得高原北部降水增多,而高原南部降水减少。NAO弱年份时上述情况基本相反。