青藏高原被称为世界水塔，在全球水循环中具有重要作用。位于青藏高原南部的雅鲁藏布江流域降水相对丰富，其下游的大峡谷是向青藏高原腹地输送水汽的重要通道。因而厘清雅鲁藏布江流域水汽输送与水汽源汇特征，以及河谷复杂地形下不同区域的云-降水演变特征，对进一步认知青藏高原水资源变化具有重要意义。
在第二次青藏科考“西风-季风协同作用及其影响”任务“西风-季风协同作用对亚洲水塔变化的影响”专题研究中，我院王东海教授团队利用青藏高原常规观测、遥感观测以及“第二次青藏高原综合科学考察”观测试验数据等多源观测资料，基于满足气柱总质量、动量、水汽与静力能守恒的物理协调大气变分客观分析模型，在雅鲁藏布江流域上游、中游和下游大峡谷三个关键天气气候区（图1）建立了2014-2018年6-8月的热力-动力相协调的大气分析数据集。
研究团队基于五年平均多源观测数据和ERA5再分析资料，对比了西风和夏季风影响下青藏高原南部雅鲁藏布江流域上、中、下游关键区夏季大气水分循环特征以及水汽来源和消耗结构。相比于中游和下游，上游地区水汽、云量和降水量最少，水汽由西风输送，8月初垂直湿平流的加强形成了高云和降水峰值（图2a-b）。中游地区水汽在6月由西风输送、在7-8月由东亚夏季风输送，当地较高的垂直湿平流中心有利于形成较多的高云云量，降水峰值出现在7月初（图2c-d）。下游地区主要受南风湿平流影响，丰富的水汽和强烈的垂直湿平流使下游地区出现了最多的云量和降水，降水峰值出现在6月末（图2e-f）。中游地区水汽最大消耗高度（325 hPa）高于另两个区域（375 hPa）。非绝热加热廓线表明，上游地区以层状云降水为主，中游地区层状云和深对流共存，下游地区降水基本由深对流系统产生。
相关研究成果以“Summer Atmospheric Water Cycle under the Transition Influence of the Westerly and Summer Monsoon over the Yarlung Zangbo River Basin in the Southern Tibetan Plateau”为题，发表在《Advances in Atmospheric Sciences》上。该研究受第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0105）和国家自然科学基金（91437221, 91837204）共同资助。
此外，研究团队使用1961-2018年的国家站观测数据，选取8个世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）的气候变化与检测指数专家团队（Expert Team on Climate Change Detection and Indices，ETCCDI）定义的极端降水指数，分析了雅鲁藏布江流域上、中、下游关键区的极端降水趋势特征。发现流域内年总降水量呈现增加的趋势，上下游的极端降水指数呈弱下降的趋势。
基于研究结果与雅鲁藏布江流域降水趋势特征，研究团队提出雅鲁藏布江流域水资源气候应对建议。
（1）建议增加雅鲁藏布江流域观测站，流域范围内气候复杂多变，受高原特殊地形和气候条件的影响，极端天气频发。增加气象观测站，能够更加精细地捕捉局地气象变化，如降雨、风速、温度、湿度等关键参数。这些数据对于研究高原气象系统的演变过程、季风活动及全球气候变化对该区域的影响至关重要，且有助于提升对复杂气象机理的认识，从而制定更加科学的协调水资源利用与防灾减灾的长期战略政策。
（2）中游地区降水显著增加，强降水和极端降水量上升，极易引发洪水和水土流失。建议在中游建立洪水易发区和缓冲区，修复或建设自然湿地和蓄水滩涂，减缓洪水对农业、居民区及城市基础设施的破坏，提高防灾减灾的能力。
（3）上下游的极端降水指数呈现弱下降趋势，建议在上下游修建或恢复湿地、滩涂和水库，以自然方式储存雨季增加的水量，为旱季提供稳定的水源。结合中游极端强降水增加的情况，建议合理调度水库，避免汛期发生洪水，并在旱季保障农业、工业和生活用水。这有助于在全流域内实现水资源的可持续利用。
图1 （a-b）雅鲁藏布江流域上、中、下游研究区域的位置。红色圆圈围住的是分析域，灰色矩形围住的是模型输入数据的区域，蓝色线代表雅鲁藏布江。（c-e）为上游、中游、下游的资料使用情况，红点代表研究区域边界插值分析点（B0~B11），棕色五角星代表探空站（S1~S3），蓝点代表地面观测站，红叉代表CERES卫星观测格点，黑点代表ERA5再分析构成的背景场格点。
图2 雅鲁藏布江流域（a, b）上游、（c, d）中游、（e, f）下游地区（a, c, e）地表蒸发（红色线；mm d−1）、整层积分水汽含量（黑色线；mm）、西风水汽输送（紫色线；mm d−1）和南风水汽输送（橙色线；mm d−1）的时间演变特征，以及（b, d, f）垂直水汽平流（填色；g kg−1 d−1）的高度-时间演变和地表降水（黑色线；mm d−1）的时间演变特征。
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来源：王东海
编辑：海小鹏
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