《亚洲水塔大气水分循环系统及其对多圈层影响》| 第二次青藏高原综合科学考察研究丛书

第二次青藏高原综合科学考察研究丛书

亚洲水塔大气水分循环系统及其对多圈层影响

本书是以亚洲水塔大气水分循环系统及其对多圈层影响为主题的第二次青藏高原综合科学考察研究任务的成果。全书从多圈层过程相互作用的视角，深化亚洲水塔大气水分循环机制及其对全球气候影响的认知，提出亚洲水塔水分循环及其水汽输送“窗口”效应对全球气候影响的新观点；剖析亚洲水塔区域大气水分循环结构及其云降水系统多尺度特征，探索亚洲水塔丰富水资源的“供水”驱动系统，并揭示陆地水圈水储量变化及其与多圈层交互影响特征；深化亚洲水塔暖湿化特征对大气圈结构异常响应认知，揭示亚洲水塔暖湿化与印太高影区海温变化相关机理；提出亚洲水塔暖湿化对冰冻圈、生态环境变化影响新认知，并预估亚洲水塔未来气候变化特征。

• 亚洲水塔大气水分循环全球尺度影响

第1章研究描述青藏高原类似全球“水塔”功能及其大气-海洋-陆地特殊的相互作用机制，揭示青藏高原特殊的“热驱动”可为亚洲水塔区域乃至全球水分循环提供重要动力源；通过综合剖析凸显亚洲水塔在区域、全球能量、水分循环交换过程中扮演的重要角色。通过亚洲水塔水汽垂直输送“窗口”效应，构建青藏高原与全球乃至北极、南极水分循环相互关联的“桥梁”，凸显亚洲水塔大气水分循环对全球水汽与能量交换的关键作用，并提出亚洲水塔水分循环对全球气候影响综合模型，这一新认知对青藏高原对全球气候变化互反馈问题研究具有重要科学价值与应用意义。

• 亚洲水塔区域水分循环结构特征

第2章研究聚焦于亚洲水塔大气水分循环结构变化，探索青藏高原大气水分循环结构对亚洲水塔水资源环境变化影响机制，主要研究亚洲水塔降水时空分布特征，青藏高原降水区域季节性差异及其水汽输送结构，水汽收支变化特征，从而认知亚洲水塔大气水分循环结构变化如何影响大江大河发源地，亚洲的冰川、湖泊、湿地聚集地水资源时空分布格局。亚洲水塔大气水分循环结构变化特征将对中国、亚洲乃至全球气候变化产生影响，进而为青藏高原防灾减灾和水资源、生态安全保障及其社会经济的可持续发展提供科学支撑。

• 亚洲水塔水分循环过程的云降水尺度特征

第3章从高原强对流天气多尺度特征、高原强对流天气诊断、强对流天气影响系统、强对流云团演变发展等方面进行研究，以期获取对亚洲水塔关键区云降水结构与对流特征的新认知，尤其对西藏高原云团系统集中地，如对流云发展及其降水特征等方面进行深入探讨，可为雅鲁藏布江流域水资源开发利用、高原生态环境保护等方面提供科学依据。

• 亚洲水塔江河源“供水”驱动系统

第4章重点探索亚洲水塔江河源水资源成因，探讨青藏高原大气-水文过程与亚洲水塔“供水系统”的关联性，获取对此江河源头丰富水资源的动力驱动机制的新认知，揭示三江源水分循环结构及其大气-水文过程交互影响特征，剖析三江源径流上游降水高影响区分布特征，并发现高影响降水区特殊水资源存储功能特征，该区域为河流水网区与湖泊群集中地，以及局地降水高频区。研究揭示出三江源热源结构起着“供水系统”的关键驱动作用，且在东亚和印度季风驱动下的青藏高原南侧低纬度海洋亦是亚洲水塔供水系统的暖湿气流主要源地，印证了亚洲水塔三江源区特殊大气降水机制中青藏高原隆升所构建的大地形热源驱动效应。

• 亚洲水塔暖湿化特征与大气圈结构异常响应

第5章研究提出高原海拔依赖型变暖空间模态，并分析高原海拔依赖型变暖物理机制，研究还揭示出在高原北部，冷位相的年代际太平洋涛动和暖位相的大西洋多年代际振荡的协同作用对高原北部水汽净收支的年代际转折有重要影响。另外，亚洲水塔降水变化趋势的区域性南北反向变化特征与气候变暖背景下高原低涡发生频数区域性变化特征有密切关系。在全球变暖背景下，青藏高原暖湿化特征导致大气圈结构发生变化，亚洲水塔大气圈和冰冻圈正在发生显著变化，导致青藏高原气候复杂多变，且受冰川、积雪变化与海拔等因素影响，亚洲水塔水资源、生态环境发生深刻变化，认知亚洲水塔变化及多圈层影响事实具有重要战略意义。

• 亚洲水塔暖湿化与印太高影区海温影响

第6章研究探讨海洋水圈升温显著区对青藏高原“暖湿化”水汽输送的调控作用，从年代际环流变化的视角，提出海洋高影响区海温调制亚洲水塔“暖湿化”趋势的综合影响模型。通过研究青藏高原暖湿化与海洋水圈影响源分布结构的相关特征，揭示出影响亚洲水塔“暖湿化”年代际变化的海洋水汽源及其环流型异常特征，并给出各海洋影响源对亚洲水塔“暖湿化”影响的贡献程度。该研究结论为进一步探索亚洲水塔“暖湿化”及其气候变化预估提供重要的科学依据。

• 亚洲水塔暖湿化影响与水圈陆地水储量变化

第7章采用多源卫星遥感数据，量化2000～2020年青藏高原各类水储量变化及其对总水储量变化的贡献，分析湖泊水量变化的时空分布规律，为认识亚洲水塔各类水储量对气候变化的响应及驱动机制提供关键科学依据，并为亚洲水塔失稳的适应性对策制定提供参考。

• 亚洲水塔暖湿化影响与生长季植被变化

第8章使用高分辨率优化变分的热带降雨测量任务降水资料，分析青藏高原复杂地形高分辨率降水变化趋势，在此基础上研究高原叶面积指数变化对降水的滞后响应、植被环境变化区域性特征及对区域降水的响应，以及亚洲季风变化对高原生态环境的影响。研究结果表明，亚洲水塔气候“暖湿化”对植被环境的影响，除了气温为主因外，还与高原降水时空分布变化的区域性特征存在显著的关联性，因此高原南、北部植被环境变化呈显著区域性差异，高原暖湿化驱动因素中南亚与东亚季风亦通过年际、年代际水汽输送格局重大变化显著影响着生态环境的非均匀性区域变异特征。

• 亚洲水塔暖湿化影响与冰冻圈变化

第9章研究冰冻圈与暖湿化影响相关机理，揭示出青藏高原及其周围地区，特别是亚洲水塔冰川区降水区域性特征受季风区水汽输送影响；基于多源资料与信息，深入探讨亚洲水塔暖湿化与冰冻圈变化的关联性及其影响机理，将对亚洲水塔水资源变化有新的认知，这将有助于加深对气候变暖背景下亚洲水塔水环境变化的理解，为青藏高原暖湿化对冰冻圈影响的气候应对提供科学支撑，深化对亚洲水塔暖湿化降水补给区域性差异特征及其冰冻圈水资源失衡调制因素的新认知，由此，提出了青藏高原冰川区人工增雪、补冰气候应对科学工程。

• 亚洲水塔气候变化未来预估

第10章基于气候模式和物理统计模型开展了青藏高原区域未来气候和环境变化的研究，取得了一些重要的科学认识。随着政府间气候变化专门委员会第六次评估报告的发布，应用到此报告中新的共享社会经济路径排放情景的预估数据陆续完成，利用第六次国际耦合模式比较计划在新的SSPs 排放情景下的未来数值模拟结果进行气候预估研究成为可能。由此，给出了CMIP6 模式在SSPs 排放情景下的青藏高原的气候未来预估结果，以期对深入认识青藏高原未来气候变化及生态环境影响提供科学依据。

• 亚洲水塔风云气象卫星多圈层监测系统及其应用

第11章介绍国产风云气象卫星现状，以及针对青藏高原地区冰川、积雪和湖泊的业务产品。针对包括大气三维温度、湿度、地表植被指数、冻融类型、土壤湿度等关键大气和地表参数，基于各参数特点和青藏高原地区地理特征，重新构建各关键参数的反演算法模型，并给出各算法反演产品在青藏高原地区的精度评估。在第二次青藏高原综合科学考察研究期间，应用卫星遥感技术开发构建了多个青藏高原及周边地区高质量数据集，包括高时空分辨率降水产品、冰川表面高程变化序列、典型冰川区域及湖泊面积数据集等。

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本文摘 自《亚洲水塔大气水分循环系统及其对多圈层影响》 （ 徐祥德等著，科学出版社，2025.8.），有删减修改，标题为编者所加。

(本文编辑：郑紫宸）

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