?日前,中国科学院大气物理研究所联合兰州大学、雷丁大学组成的研究团队在青藏高原位涡动力学基础研究方面取得新突破,入选2025年度“中国十大气象科技进展”。研究系统阐明了高原下边界非绝热位涡制造及其周期、上边界位涡环流入侵对我国极端低温与降水的多尺度影响机制,揭示了高原位涡强迫对提升东亚延伸期降水预测的关键作用,证实了高原增暖通过调控高频温度平流,对北半球极端天气产生强度远超局地效应的重大影响。这些研究成果显著深化了高原作为大气关键位涡源汇及其全球气候效应的科学认知。
青藏高原矗立于欧亚大陆东部,高度可直达对流层中高层,是气候系统重要的地形影响因子。位涡即位势涡度,是一个综合了大气动力和热力信息的物理量,能更精准反映高原对大气的“推力”。从动力学角度看,位涡源汇是驱动大气环流的源动力。高耸的青藏高原与大气等熵面强烈密集相交,使其成为重要的大气位涡源区,具有驱动大气环流变异和激发极端天气气候的原生动力。
传统青藏高原气候研究多依赖统计方法或数值模拟,开展动力学研究可弥补传统研究方法因样本量限制存在信度问题,及因模式“气候漂移”导致结果差异显著等不足。研究团队创新性提出“位涡边界强迫”和“位涡重构”理论模型,发展适用于青藏高原复杂地形的位涡动力学框架,在青藏高原天气气候动力学领域取得重要突破。
在预报预测能力方面,研究成果将经典的位涡动力学与青藏高原这一关键区域结合,明确了高原位涡非绝热制造和准双周振荡对我国极端温度和降水的影响机制,为延伸期气候预测提供了清晰的预测因子。同时,阐明对流层顶位涡环流入侵触发我国寒潮的新机制,为强冷空气预报提供上游关键信号,有助于延长预报时效、提高预报精度。明确高原次季节尺度热力强迫是影响东亚降水预报的关键可预报性源,为解决“天气尺度预报向月尺度延伸”这一国际难题提供了新的物理依据和模型改进方向,可直接服务于汛期降水过程的提前预警。相关成果应用于“一带一路”国际科学组织联盟(ANSO)防灾减灾平台建设。
未来,迫切需要将青藏高原的位涡强迫的气候效应研究从区域尺度拓展至南北极乃至全球尺度。这不仅能超越传统仅关注高原对亚洲季风影响的局限,还能为理解全球变暖背景下北半球极端天气事件(热浪、寒潮)频发、强度增强的成因提供全新的“亚洲驱动”视角,揭示全球气候变化的新机制,为我国制订应对策略提供坚实的科学依据。
(作者:生宸?责任编辑:颜昕)