北极海冰消融区蒸发通过水汽输送对陆地降水变化的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘宇博 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 汤秋鸿 |
| 关键词 | 海冰消融 北极蒸发 陆地降水 水汽输送 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 在全球气候系统快速变化的背景下，北极海冰加速消融已成为最显著的气候变化特征之一。海冰覆盖范围的持续减少不仅深刻影响北极地区的气候和生态系统，还通过调节地表能量收支和水汽循环，显著改变了大气环流和水汽输送格局，进而对北半球中高纬度陆地降水产生重要影响。然而，关于北极海冰消融引起的蒸发增长如何通过水汽循环影响陆地降水，其具体机制和影响程度仍缺乏系统性的研究。因此，揭示海冰消融显著区域的蒸发与陆地降水之间的水汽循环关系，对于深入理解全球变化下泛北极地区水文循环变化及其潜在影响具有重要的科学意义。 本研究利用再分析数据和气候模式数据驱动数值水汽追踪模型，系统分析了1980–2021 年冷季期间北极海冰消融区蒸发变化对北半球陆地降水的影响机制。主要内容包括：1）对北极海冰消融区蒸发水汽进行去向追踪，量化了冷季北半球陆地降水中北极消融区的水汽贡献及其变化，定量评估了消融区水汽对陆地降水和极端降雪的影响；2）分解了北极蒸发增强和大气环流变化分别对冷季北极水汽贡献变化的作用影响，量化了二者在北半球陆地降水和极端降雪中的相对贡献；3）评估了气候模式在刻画北极消融区变化及其对北半球陆地降水影响的模拟能力，揭示了模式在再现北极来源降水变化偏差的成因。主要结论如下： （1）基于ERA5 驱动的水汽追踪结果表明，北极海冰面积每减少一百万平方公里，消融区蒸发增加14%，进而推动北半球陆地降水中的北极水汽贡献增长16%。在1980–2021 年冷季期间，源自北极海冰消融区的水汽所形成的陆地降水和极端降雪分别增长了32%和37%。尽管北极水汽在60°N 以北的高纬度陆地降水总量中仅占8%，但其显著的增长趋势推动了高纬度陆地降水42%的增长，成为区域降水增加的重要驱动因素。 （2）通过分解冷季北半球陆地降水中北极水汽贡献在1980–1989 年与2012–2021 年间的变化发现，约89%的增长源于海冰消融区蒸发的增强，11%则由大气环流变化引起。而在极端降雪事件中，由环流驱动的变化占比高达46%，表明北极水汽向陆地输送的增强成为极端事件变化的重要驱动因素。尽管蒸发增强是北极来源陆地降水广泛增长的主要驱动力，但大气环流变化在强化北极水汽对极端降水事件的影响方面发挥了关键作用，并导致了显著的区域差异。 （3）气候模式对冷季北半球陆地降水中北极水汽贡献的增长存在低估，且在极端降水模拟中这一偏差尤为显著。该偏差不仅源于海冰模拟的局限性，还反映出模式中大气环流对北极水汽向陆地分配和输送能力的低估，由此造成高纬度陆地的北极来源降水和极端降水变化模拟偏差的27%和51%，显著影响了模式对北极变化水文响应的准确表征。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 143 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217297]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘宇博. 北极海冰消融区蒸发通过水汽输送对陆地降水变化的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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