地球环境研究所揭示兴都库什山的热动力效应对亚洲季风和中亚干旱分异演化的影响

新生代以来青藏高原大地形及周围边缘地形的构造抬升对亚洲气候演化有着深远而复杂的影响。根据目前的气候代用指标，亚洲季风和中亚干旱形势在晚中新世可能经历了多次耦合演化过程。与此同时，地质证据指出晚中新世以来受印度板块、阿拉伯板块和欧亚板块持续碰撞的影响，中亚山地、兴都库什山脉和伊朗高原均经历了剧烈的隆升过程。

基于这些气候和构造地质记录，中国科学院地球环境所气候变化集成-模拟-同化-预测科研团队沙莹莹副研究员（西安地球环境创新研究院）、石正国研究员及其合作者通过高分辨率的数值模拟试验以期认识中亚山地、兴都库什山脉和伊朗高原对亚洲季风和中亚干旱气候演化的影响。试验结果如下：

（1）帕米尔高原—天山的构造抬升促进了东亚夏季风和亚洲内陆干旱形势的协同加强，且塔里木盆地在该阶段形成了以夏季降水主导的气候类型，与中亚五国典型的冬春雨主导降水气候类型产生分异。在该阶段，伴随持续加强的偏南风和东风异常，黄土高原区域和塔里木盆地夏季降水均显著增加。塔里木盆地夏季降水的增多是其降水季节性发生转换的关键，这一过程与帕米尔高原—天山的大气热源作用密切相关。与之相反，蒙古高原的抬升则抑制黄土高原区夏季降水，亚洲内陆干旱区持续变干。（2）兴都库什山脉和伊朗高原的抬升显著加强了南亚和中亚地区的气候分异，即南亚季风加强而中亚地区（以中亚五国为主）干旱加剧。相较而言，兴都库什山脉抬升对南亚季风的加强和向北扩张起主导作用。伊朗高原对中亚干旱区的干旱化作用更强，并以冬季变化为主导。（3）此外，南亚季风的不对称爆发过程与兴都库什山脉的感热加热作用密切相关：随着5月兴都库什山脉大气热源的加强，索马里急流显著加强且印缅大槽显著加深，导致南亚季风降水最先在孟加拉湾区域爆发；随后伴随着降水的潜热释放，季风向西北方向深入到达兴都库什山脉南部，即于6月在印度、巴基斯坦等地区爆发季风降水。

综上，我们的模拟试验表明帕米尔、天山和兴都库什山脉等地形作为大气热源对亚洲季风和中亚干旱区降水有重要影响。在全球变暖背景下，这些复杂地形的热源作用将如何变化，其对亚洲季风和干旱气候系统又将产生什么影响则需继续探究。

相关成果发表在Journal of Climate, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology和《第四纪研究》期刊上。研究获得国家自然科学基金（41888101、41977382、42221003和42107477）的联合资助。

文章详见：

1.Sha, Y., Shi, Z.*, Li, X., Cheng, H., Liu, X., & An, Z. (2023). Distinct orographic controls on the asymmetrical onset of the South Asian summer monsoon: Hindu Kush versus Himalaya–Tibet. Journal of Climate, 36(19):6649-6667. DOI: 10.1175/JCLI-D-22-0121.1.

https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/19/JCLI-D-22-0121.1.xml

2.Sha, Y., Shi, Z.*, Zhou, P., Lei, J., & Mao, X. (2023). Differentiation of Asian summer precipitation induced by the mountain building of the Tibetan Plateau and Central Asian Orogenic Belt. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 619, 111547. DOI: 10.1016/j.palaeo.2023.111547.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0031018223001657

3.沙莹莹, 石正国*, 侯芸, & 毛希月. (2023). 兴都库什山及伊朗高原抬升对南亚季风-中亚干旱气候演化影响的模拟研究. 第四纪研究, 43(4):925-939. DOI: 10.11928/j.issn.1001-7410.2023.04.02.

http://www.dzkx.org/article/doi/10.11928/j.issn.1001-7410.2023.04.02

图1 夏季降水和850 hPa风场对青藏高原(A)、帕米尔—天山(B)和蒙古高原(C)抬升的响应

图2 南亚季风区（SA）和中亚干旱区（CA）降水变化

图3 南亚季风爆发期降水和850 hPa风场对兴都库什山脉感热加热(a,b)和非感热加热(c,d)的响应