新文速递：外部强迫和局地反馈过程在青藏高原加速变暖中的作用
全球变暖背景下青藏高原变暖趋势显著强于周边地区或北半球平均，从上世纪八十年代起高原变暖速度进一步加快。青藏高原加速变暖涉及全球变暖背景下高原地表积雪减少、高原大气变湿以及外部大气环流异常强迫等复杂过程，但这些过程的相对作用尚不清晰。高原加速变暖在秋冬季强、春夏季弱，这种季节差异的形成机制也需深入探究。最近，在国家重点研发计划项目（2022YFE0106600）和国家自然科学基金创新研究群体项目（41621005）的共同资助下，南京大学大气科学学院杨修群教授团队在Climate Dynamics上连续发表了两篇论文（第一作者为赵萌初博士，通讯作者为杨修群教授），从外部强迫和局地反馈过程的相对作用视角，解析了青藏高原加速变暖及其季节差异的形成机制。
（1）量化了外部强迫和局地反馈过程对冬季高原加速变暖的相对贡献。首先针对现象最突出的冬季加速变暖，通过计算地形跟随坐标系下热力学方程的热量收支诊断了高原地表气温变化趋势（图1）。结果表明, 与地表变暖相联系的向上感热通量增加（图1f）和周边环流变化引起的向高原热量输送增加（图1b）分别对冬季高原加速变暖起主要和次要贡献。进一步诊断地表能量收支（图2）发现，地表变暖主要由反射太阳辐射减少（图2c）和向下长波辐射增加（图2d）导致。其中，前者是局地积雪-反照率反馈的结果，而后者则主要与地表暖湿化通过增强蒸发引起的湿过程反馈有关。计算高原平均值从而量化了各主要过程对高原变暖的相对贡献（见图3给出的冬季高原加速变暖过程示意图）。
（2）揭示了外部强迫和局地反馈过程在高原加速变暖季节差异中的相对作用。青藏高原加速变暖不仅发生于冬季，还发生在其他季节，但存在秋冬偏强、春夏偏弱的明显季节差异特征。诊断地表气温（图4a和b）和地表温度趋势（图4c）发现，夏秋季的加速变暖是周边环流异常向高原热量输送增加过程主导的，此时太阳辐射减少导致地表变暖弱于大气，局地反馈过程对加速变暖的作用不明显；冬季加速变暖最强，这是两种局地反馈（积雪-反照率反馈和湿过程反馈）引起向上感热增强和周边环流异常向高原热量输送增加共同作用的结果；春季偏弱的加速变暖则仅由局地反馈引起的感热增强驱动。因此，高原加速变暖的季节差异主要由外部环流异常强迫和局地陆-气反馈过程的相对作用不同所导致。
（3）揭示了高原周边环流异常季节差异的形成机制。夏季至冬季出现了明显的周边大气环流异常导致的向高原热量输送增加。诊断Rossby波能量传播，进而分析各季节大气环流异常发现：夏季沿北半球中纬度传播的纬向型的类环球遥相关波列有利于高原东北侧异常反气旋的维持（图5a），因而在高原上空引起东南风异常；冬季中纬度纬向波列不再明显，取而代之的是由巴伦支海附近起源经贝加尔湖到高原东南侧的经向波列，该波列有利于高原东南侧异常反气旋和西南风异常的形成（图5c）。秋季作为夏冬季间的过渡季节，大气环流异常也呈现纬向波列和经向波列的叠加，高原受东南侧异常反气旋和西南风异常控制（图5b）。春季高原受其北侧异常反气旋影响（图5d），异常东风对热量输送影响不明显。因此，中高纬大气环流异常模态的季节变化对高原周边环流异常起重要作用，其与局地反馈过程协同引起了高原加速变暖的季节差异（图6）。
图1（a）地表气温异常趋势（单位：K/dec），（b）异常风对气候平均温度的水平温度平流项，（c）异常温度对气候平均风的水平温度平流项，（d）垂直温度平流项，（e）绝热加热项和（f）非绝热加热项趋势（单位：K/day/dec）。其中绿色打点表示该区域变量线性趋势通过90%置信度的显著性检验，黑色曲线内为海拔高度大于2500 m的高原地区。
图2（a）地表温度异常及由（b）向下短波辐射、（c）向上短波辐射、（d）向下长波辐射、（e）感热通量和（f）潜热通量变化导致的地表温度异常趋势（单位：K/dec）。其中黑色打点表示该区域变量线性趋势通过95%置信度的显著性检验，绿色曲线内为海拔高度大于2500 m的高原地区。
图3 冬季高原加速变暖过程示意图
图4高原区域平均的（a）地表气温异常趋势（单位：K/dec）和热力学方程中各倾向项异常趋势逐月演变（单位：K/day/dec），（b）水平温度平流和分别由环流和温度异常导致的水平温度平流以及非线性水平温度平流异常趋势（单位：K/day/dec），（c）地表温度异常和各辐射和热通量项导致的地表温度异常趋势逐月演变（单位：K /dec）
图5 各季节平均的200hPa位势高度（阴影；单位：m/dec）线性趋势和波作用通量（箭头；单位：m2/s2）的空间分布。其中斜划线表示该区域的位势高度趋势通过90%置信度的显著性检验，绿色曲线内为海拔高度大于2500 m的高原地区。
图6高原加速变暖季节差异形成机制示意图
论文引用
Zhao, M., Yang, X-Q., Tao, L. et al. Processes determining the seasonality of accelerated Tibetan Plateau warming during recent decades. Climate Dynamics, 63, 116 (2025). https://doi.org/10.1007/s00382-025-07596-w
Zhao, M., Yang, X-Q. & Tao, L. Quantifying the processes of accelerated wintertime Tibetan Plateau warming: outside forcing versus local feedbacks. Climate Dynamics, 61, 3289–3307 (2023). https://doi.org/10.1007/s00382-023-06741-7