Clim. Dyn.|青藏高原热源对中国热浪的影响

文摘   2024-12-07 11:53   荷兰  
DOI:https://doi.org/10.1007/s00382-024-07513-7

青藏高原被誉为“第三极”,对区域及全球天气气候有着重要影响。本研究分析了青藏高原大气热源与中国热浪的关系,并估计了未来的变化趋势。研究结果表明,1979—2014年夏季中国热浪主要发生在西北地区和东部地区,增幅分别为0.24和0.09天/年,同时青藏高原大气热源加强,增幅达2.5W/m/。 CMIP6TIP-nosh试验中将欧亚大陆500 m以上地形的垂直非绝热加热设为零后,中国东部高温日数减少63.44%,高温日数平均降低1.2 ℃,导致青藏高原大气热力减弱136.62%。青藏高原大气热力导致青藏高原东北部出现异常反气旋,进而影响中国东部高温日数。在2015—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5共享社会经济路径情景下,夏季青藏高原大气热力与中国高温日数的关系将更加密切。青藏高原热力活动强度分别增加了4.75%、7.63%和11.70%,伴随而来的是中国东部高温日数的增加和西北地区高温日均温的增幅较大,青藏高原热力活动强度与中国高温天气的密切关系为预估未来高温天气的变化提供了有价值的线索。

图1. ERA5 观测资料显示的 1979—2014 年夏季青藏高原热浪日数(a,单位:天;b,单位:天·年)和热浪强度(c,单位:W·米-2;d,单位:W·米-2 ·年-1)的长期平均值和趋势的空间分布。( b )和( d )中的黑色虚线区域表示趋势在 90% 置信水平下显著。红色和蓝色曲线分别表示中国东部和西北地区。黑色曲线为海拔 2000 m 处的等高线,表示青藏高原

图2.FGOALS-f3-L模型计算的夏季AMIP TIP-nosh试验与AMIP试验青藏高原AHS差异空间分布( a,单位:W m -2 )。( b ) AMIP试验与AMIP TIP-nosh试验青藏高原夏季区域平均AHS(单位:W m -2 )。( a )中黑色曲线为2000 m海拔等值线,表示青藏高原

图3.1979—2014年FGOALS-f3-L模型AMIP试验( a )和AMIP TIP-nosh试验( b )长期平均夏季热浪日数(单位:天)的空间分布;( c )AMIP TIP-nosh试验与AMIP试验夏季平均热浪日数差值的空间分布(单位:天);( d )AMIP试验、AMIP TIP-nosh试验和ERA5试验中国东部和西北地区热浪日数的区域平均值(单位:天);( e )AMIP试验和AMIP TIP-nosh试验中国东部和西北地区夏季热浪日数的变化趋势。红色和蓝色曲线分别表示中国东部和西北地区区域。黑色曲线为海拔2000 m处的等高线,表示青藏高原
图4.1979—2014年FGOALS-f3-L模型AMIP试验( a )和AMIP TIP-nosh试验( b )夏季长期平均热浪温度空间分布(单位:℃);( c )AMIP TIP-nosh试验与AMIP试验夏季平均热浪温度差异空间分布(单位:℃);( d )AMIP试验、AMIP TIP-nosh试验和ERA5试验中国东部和西北地区热浪温度区域平均值(单位:℃);( e )AMIP试验和AMIP TIP-nosh试验中国东部和西北地区夏季热浪温度变化趋势。红色和蓝色曲线分别表示中国东部和西北地区区域。黑色曲线为海拔2000 m处的等值线,表示青藏高原
图5.AMIP试验(a:200 hPa,d:500 hPa)和AMIP TIP-nosh试验(b:200 hPa,e:500 hPa)在中国东部热浪高发年夏季200和500 hPa位势高度场(颜色,单位:gpm)和水平风场(矢量,单位:ms -1 )的平均,以及AMIP试验与AMIP TIP-nosh试验(c:200 hPa,f:500 hPa)的位势高度场(颜色,单位:gpm)和水平风场(矢量,单位:ms -1 )的差异。绿色曲线为2000 m高度的等值线,代表青藏高原。( a)和(d)中的白色虚线表示图S5中横截面的位置。 ( c)和(f )中的黑色虚线区域表示通过了显著性水平为0.1的显著性检验
图6.2015—2100年夏季青藏高原AHS长期平均值( a、b、c,单位:Wm -2 )和趋势(d、e、f,单位:Wm -2· yr -1 )在不同复合模式情景下的空间分布以及未来不同排放情景与历史情景的差异(g、h、i,单位:Wm -2 )。黑色虚线区域表示趋势在90%置信水平上显著。黑色曲线为2000m海拔处的等值线,表示青藏高原


图7.历史情景和复合模式未来不同排放情景下夏季青藏高原空气热力变化(方框表示模型估计值25和75百分位之间的范围,方框中的线表示模型估计值的中值,顶部和底部的柱状图分别为模型估计值的最小值和最大值,点表示模型估计值的平均值;柱状图上方的数值表示变化率)
图8.复合模型不同排放情景下2015—2100年中国夏季热浪日数长期平均值(a、b、c,单位:天)和趋势(d、e、f,单位:天·年)的空间分布及未来不同排放情景与历史情景的差异( g、h、i,单位:天)。黑色虚线区域表示趋势在90%置信水平下显著。红色和蓝色曲线分别表示中国东部和西北地区。黑色曲线为海拔2000 m处的等高线,表示青藏高原
图9.1979—2014年历史情景和2015 —2100年复合模型下中国夏季热浪日数长期平均值( a、b、c、d,单位:℃)和趋势( e、f、g、h,单位:℃/年)的空间分布及未来不同排放情景与历史情景的差异( i、j、k,单位:℃)。黑色虚线区域表示趋势在90%置信水平上显著。红色和蓝色曲线分别表示中国东部和西北地区。黑色曲线为海拔2000 m处的等高线,表示青藏高原。
图10.历史情景和复合模型未来不同排放情景下中国东部(a,c)和西北地区(b,d)夏季热浪日数和热浪平均气温的变化(黑线表示历史情景,黄线、橙线和红线分别对应SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景;阴影表示各情景下热浪日数和热浪平均气温的第25和第75百分位范围)

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