【听文献】东亚夏季风减弱诱发我国西北干旱区降水增加

陈发虎院士在《中国科学：地球科学》发表文章点评了西北干旱区夏季降水增加与印度和东亚夏季风减弱直接相关的研究进展，强调了其发现的重要科学意义，并使用新疆夏季特大暴雨案例，进一步证实了亚洲季风减弱导致新疆降水增加的事实。

全球变暖下，尤其是近几十年，我国西北干旱区降水增加和气候变湿趋势是学术界关注的重要科学问题。我国西北干旱区气候主要受西风环流控制，以夏季降水为主，常年水汽主要来源于中纬度西风输送。近年来，学界对我国西北干旱区夏季降水增加的机制取得了一些新认识，但对其水汽来源存在较大分歧。

已有的研究发现，印度夏季风减弱情况下丝绸之路遥相关处于负位相，可以使得印度洋水汽绕青藏高原东北边缘向干旱区输送。近期，南京大学张肖剑作为通讯作者发表的论文表明，我国西北干旱区夏季除西风水汽和印度洋水汽输送外，还存在来自西北太平洋的水汽越过玉门关一直到达新疆西部并形成强降水。近几十年来，东亚夏季水汽向干旱区输送的频率逐渐增加，强度逐渐加强，这一水汽输送在西北干旱区往往引起较强的降水，甚至形成夏季暴雨。近几十年我国西北干旱区夏季降水的增加主要是在东亚夏季风减弱趋势下由夏季水汽输送异常引起的。黄伟等（2015年）的研究发现，位于我国干旱区的塔里木盆地夏季降水增加主要起因于印度夏季风的减弱。张肖剑等人进一步揭示西北干旱区降水增加与东亚夏季风减弱直接相关，东亚夏季风的减弱伴随着西太平洋副热带高压的西伸和蒙古反气旋活动的增加，西伸的西太平洋副热带高压促进了来自印度洋和太平洋夏季水汽的向西输送，蒙古反气旋在中国北方产生持续的东风，这一东风可以沿青藏高原北部一直深入到塔里木盆地西部，从而使得向西输送的印度洋和太平洋夏季水汽可以进一步沿着青藏高原北缘输送到西北干旱区，对近几十年来西北干旱区降水增加起到重要作用。事实上，2018年7月30日造成严重生命财产损失的新疆阿克苏温宿暴雨就是在这种环流背景下形成的，由于台风的挤压，西太平洋副热带高压极端西伸北抬，并与中纬度蒙古高原上的辐散相配合，使得我国东部地区中低层的水汽能够向西深入到阿克苏，引发30日暴雨灾害；随着副热带高压的东撤，来自东部的水汽也随之东移，造成次日的哈密暴雨。可见，西太平洋副热带高压的极端西伸对这两场暴雨起到了至关重要的作用。

气候态时，夏季西太平洋副热带高压主要位于我国东侧的海洋上。当西太平洋副热带高压异常西伸时，可以导致长江流域降水增加，华北降水减少，表现为东亚夏季风的减弱。张肖剑等认为随着近几十年西太平洋副热带高压的西伸，它对西北干旱区降水的影响在逐渐增强。事实上，西太平洋副热带高压极端西伸时，会在青藏高原东部形成一个高压中心，来自印度洋-太平洋的水汽沿着副热带高压南侧往西输送，由于青藏高原的地形阻挡作用，水汽沿着青藏高原的东北缘继续往西北干旱区输送。因此，西太平洋副热带高压的极端西伸非常有利于来自印度洋至太平洋的水汽向西北干旱区输送，从而形成强降雨。此外，蒙古反气旋在不同西伸事件时出现的位置不一致可能导致蒙古高原上空仅出现微弱的辐散，这进而使得平均状态下环流没有出现明显的反气旋特征。西太平洋副热带高压的极端西伸也可以加强蒙古高原上空的高压脊，使得蒙古高原上空的辐散加强。蒙古高原的反气旋活动有助于水汽往西输送，导致西北干旱区降水的增加。张肖剑等的结果表明，夏季青藏高原北部并不存在明显的盛行风向。因此用季节平均水汽来研究西北干旱区水汽输送需要格外谨慎，若忽略了西北干旱区存在的极端降水的水汽输送，可能会夸大局地蒸发对西北干旱区降水变化的贡献.

由于全球变暖背景下蒙古高原地区夏季增温不均一，使得该地区垂直风切变减少，大气斜压度降低，进而出现异常反气旋。蒙古高原作为东亚低压中心，这种异常反气旋导致的气压升高，也可以导致东亚夏季风的减弱。近几十年来，由于人类活动导致的气溶胶排放增加使得印度夏季风减弱，伴随全球气候的变暖诱发西太平洋副热带高压西伸和蒙古高原反气旋活动的加强，这种环流配置，很可能是西北干旱区气候由暖干向暖湿转型的主要原因，需要今后开展深入研究。水汽的变化也显著影响降水的氧同位素变化，进而影响干旱区石笋等沉积物氧同位素值，这或许可以用来间接指示东亚夏季风环流的变化。从现代夏季大气降水氧同位素观测数据来看，来自低纬季风区水汽的氧同位素值要较远距离传送的中高纬西风水汽更偏重。新疆石笋氧同位素记录呈现出晚全新世显著偏重的趋势，指示晚全新世季风衰退诱发更多地来自印度洋和太平洋的水汽侵入我国干旱区，导致干旱区夏季降水增加和气候变湿。无疑，张肖剑等人的研究对于理解西北干旱区降水氧同位素的指示意义也具有潜在的价值，可用来开展干旱区降水变化的重建。

不同事件的低层水汽通量和500hPa高度场

出版信息

中文出版信息：

陈发虎, 陈婕, 黄伟. 2021. 东亚夏季风减弱诱发我国西北干旱区降水增加. 中国科学: 地球科学, 51, doi: 10.1360/SSTe-2020-0315

英文出版信息：

Chen F, Chen J, Huang W. 2021. Weakened East Asian summer monsoon triggers increased precipitation in Northwest China. Science China Earth Sciences, 64, https://doi.org/10.1007/s11430-020-9731-7

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