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水汽的輻合和抬升是影響水汽輸送的重要過程。基于再分析資料的診斷發(fā)現(xiàn),暖濕空氣在高原南緣輻合上升,在到達(dá)高原主體高度后輻散,輻散氣流加強(qiáng)了高原表面的熱低壓引起的輻合氣流,進(jìn)一步維持高原上空的對流系統(tǒng),最終形成高原云和降水。觀測中,印度次大陸中東部和青藏高原西南部的降水變化高度相關(guān),原因是在印度中東部發(fā)展起來的對流系統(tǒng)在對流層中層(500?hPa)西南風(fēng)的引導(dǎo)下越過喜馬拉雅山,將攜帶的水汽輸送到高原西南部,這一水汽輸送機(jī)制被稱作“抬升-翻越”機(jī)制(up-and-over)(圖1)。當(dāng)大氣低層(850?hPa)有閉合低壓中心、中層(850—300?hPa)有越過喜馬拉雅山的西南氣流、高層(300?hPa)伊朗高壓和南亞高壓之間為偏南風(fēng)時(shí),則有利于將印度上空的對流系統(tǒng)及水汽輸送到高原內(nèi)部。基于數(shù)值模擬試驗(yàn)比較“抬升-翻越”機(jī)制、地形爬升機(jī)制和局地蒸發(fā)對高原西南部降水的貢獻(xiàn),結(jié)果表明高原西南部降水98%的水汽來自外部輸送,其中“抬升-翻越”機(jī)制的貢獻(xiàn)為56%—82%。
圖 1 “抬升 - 翻越”機(jī)制示意圖
氣候模式是揭示“亞洲水塔”水汽輸送特征的重要工具。目前全球環(huán)流模式多高估青藏高原降水,原因和模擬的水汽輸送偏多有關(guān),其中地形拖曳作用和喜馬拉雅山脈南麓的地形對流降水在此過程中作用顯著。動力降尺度實(shí)驗(yàn)表明,地形精度是影響模式對青藏高原水汽輸送模擬能力的重要因子,高分辨率模式更加準(zhǔn)確地刻畫了喜馬拉雅山脈的復(fù)雜地形,能更好地模擬出地形拖曳作用、減弱南風(fēng),從而減少來自高原南邊界的水汽輸送;分辨率為?2?km?的模擬實(shí)驗(yàn)可以模擬出喜馬拉雅山脈南麓的地形對流降水,使喜馬拉雅南側(cè)降水增加而高原內(nèi)部降水減少。此外,在模式中加入次網(wǎng)格地形拖曳作用的參數(shù)化方案也可提高模式對高原降水的模擬能力。基于對流可分辨模式的敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,喜馬拉雅山中段北坡降水偏少的“干帶”的形成,主要是由于南坡對流降水消耗大氣水汽引起的。