科研解读 | 高原积雪的“反复无常”：青藏高原雪盖季节内快速变化

作者：李文铠 工作单位：南京信息工程大学大气科学学院 主要研究方向：陆-气相互作用、大气季节内振荡与延伸期预报

世界“第三极”——青藏高原，海拔高度高、气温寒冷，具有较高的积雪覆盖率。青藏高原雪盖通过反照率效应、水文效应等影响高原地表热力状况，进而影响亚洲大气环流和季风系统。青藏高原还被认为是“亚洲水塔”，高原积雪是其重要水源。研究青藏高原雪盖变化对气候预测和水资源管理至关重要。

从季节平均视角来看，青藏高原积雪大多在秋季建立，并持续到第二年春季。但值得注意的是，与更高纬度地区的积雪相比，青藏高原雪盖明显浅且持续时间短，这种独特的特征会导致高原雪盖在季节内快速变化。相较于青藏高原雪盖的年际和长期变化，高原雪盖的季节内快速变化较少被提到。希望我们的工作可以引起大家对青藏高原雪盖季节内快速变化的重视。

1. 青藏高原雪盖季节内快速变化特征

在季节内时间尺度（小于90天）上，青藏高原雪盖并非固定不变或缓慢变化，而是经常快速变化。以青藏高原北部部分区域为例（图1），在2014年11月6日，该区域较大部分被积雪覆盖，但积雪并未持续较长时间，到了12月15日该区域的大部分雪盖已消失，仅约一个月之后的2015年1月9日该区域再次被积雪覆盖，同样约一个月之后，雪盖又快速消失。从日资料来看，青藏高原大部分区域雪盖的季节内分量占重要地位，对总变化的贡献可达20%以上；这种快速变化在冷季更加活跃，一些区域（如羌塘高原）的冷季季节内变化甚至占总变化的50%以上（Li等2020a）。

图1 Terra/MODIS真彩色遥感图像。图中左上部湖泊为青藏高原北部阿牙克库木湖，图中右上部标记了遥感图像日期。

2. 成因

青藏高原雪盖季节内快速变化受局地气温和降水影响，并受热带MJO调制。青藏高原雪盖快速变化与局地气温和降水高度相关（Li等，2020a），两者是控制高原雪盖快速变化的直接原因。高原雪盖和同期区域气温负相关、与前期降雪正相关。高原雪盖与气温和降水的直接关系是区域大气环流季节内变化的结果，包括大气垂直运动引起的异常绝热加热和水汽平流异常、积雪蒸发。此外，热带Madden-Julian Oscillation及其引起的水汽输送也可调制高原雪盖快速变化（Li等，2016）。

3. 大气效应

东亚大气环流对青藏高原雪盖季节内快速变化的响应过程约持续3~8天。青藏高原雪盖造成的地表反照率快速增强，将迅速调制青藏高原地表热力状况，造成青藏高原对大气加热的冷异常，高原上空立即产生冷却响应，气温在1~2天后迅速降低，位势高度场相应发生变化。大约5~6天后，雪盖造成的冷异常通过大气平流过程影响下游地区，造成东亚高空急流和东亚大槽增强（Li等，2020b，2018）。

图2 大气对青藏高原雪盖季节内快速变化响应过程。(a)高原雪盖季节内快速变化，以2012/2013年冬季为例，红色实线为青藏高原积雪覆盖面积比例，蓝色虚线为其年循环、黑色实线为其10~90天分量，蓝色和黄色阴影标记了超过±1个标准差的日期。(b)高原雪盖引起的雪-反照率效应，及造成的高原区域平均的地表反照率和净短波辐射滞后0~1天响应。(c)高原雪盖引起的局地气温和位势高度滞后1~2天响应，85–105°E平均，灰色阴影标记了地形高度。(d)高原雪盖引起的东亚大槽和西风急流滞后5~6天响应。

论文：

Li, W., Qiu, B., Guo, W., Zhu, Z., Hsu, P.-C. (2020a) Intraseasonal variability of Tibetan Plateau snow cover. International Journal of Climatology, 40: 3451–3466. https://doi.org/10.1002/joc.6407

Li, W., Qiu, B., Guo, W., Hsu, P.-C. (2020b) Rapid response of the East Asian trough to Tibetan Plateau snow cover. International Journal of Climatology, In press. https://doi.org/10.1002/joc.6618

Li, W., Guo, W., Qiu, B., Xue, Y., Hsu, P.-C. and Wei, J. (2018) Influence of Tibetan Plateau snow cover on east Asian atmospheric circulation at medium-range time scales. Nature Communications, 9, 4243. https://doi.org/10.1038/s41467-018-06762-5

Li, W., Guo, W., Hsu, P.-C., Xue, Y. (2016) Influence of the Madden–Julian Oscillation on Tibetan Plateau snow cover at the intraseasonal time-scale. Scientific Reports, 6, 30456. https://doi.org/10.1038/srep30456

参考资料

[1]

个人主页: https://faculty.nuist.edu.cn/liwenkai/zh_CN/index.htm/