研究概要：
青藏高原被誉为"世界第三极"，平均海拔超4000米，其独特的地理环境不仅塑造了全球气候格局，更隐藏着复杂的降水过程。青藏高原的降水形成过程长期以来是气候研究的焦点。不同于低海拔地区，这里的降水以对流降水为主，虽发生频率高，但强度普遍较弱——夏季日降水量常低于10毫米，超过20毫米的情况更是罕见，即：青藏高原常见的“乌云密布、降水不足”的天气现象。这种独特天气现象背后，与海拔高度密切关联的浮力是否扮演了关键角色？该研究在通过统计分析得到青藏高原气象观测降水量与海拔高度呈显著相关结果的基础上，利用WRF模型，设计了四组对比实验：对照组采用青藏高原实际海拔数据，另外三组则将海拔分别降低1000米、2000米和3000米，模拟分析2020年6月16日的强对流降水过程，结果令人瞩目：随着海拔升高，降水强度和总量显著下降。
四组海拔高度数值模拟试验下的24小时累积降水量分布（2020年6月16日）
研究结果显示：在实际海拔（对照组）下，24小时累计最大降水量仅为68.48毫米，而当海拔降低3000米后，这一数值飙升至303.18毫米，增幅超3倍；小时最大降水强度也从38.11毫米每小时提升至94.43毫米每小时。更关键的是，这一规律在2019年7月14日的另一降水案例中同样得到验证，证明了海拔影响的稳定性。研究进一步剖析了海拔影响降水的物理机制，发现其核心在于"动力-热力-浮力"三重效应的协同作用。动力上，高耸的高原如同天然屏障，通过"动态阻塞效应"阻挡水汽输送。模拟显示，海拔降低后，高原对大气环流的阻挡减弱，更多来自海洋的水汽得以深入高原内部，为降水提供了充足"原料"——低海拔实验组的可降水量较对照组增加显著，东南部增幅尤为明显。热力方面，高原的热力效应会改变空气垂直运动。高海拔地区的感热通量更强，虽能促进气流上升，但这种上升运动难以转化为强对流。而海拔降低后，潜热通量增加，更易形成有利于强降水的热力条件。
该研究不仅揭示了海拔对青藏高原降水的调控机制，更强调了大气浮力效应在高海拔气象研究中的重要性。此前，学界多聚焦于青藏高原动力和热力效应，而此次研究首次明确了"高海拔-低气压-弱浮力"这一链条对降水的关键影响。作为地球系统的"气候调节器"，青藏高原的降水变化直接关系到亚洲水塔的稳定和下游生态安全。这项研究为理解高原气候特性提供了关键科学依据，也为应对气候变化背景下的水资源管理、生态保育提供了重要参考，同时提出了深化研究的方向。
海拔高度影响青藏高原对流降水形成的主要机制示意图
核心PI
史培军 |
北京师范大学
|
1、国家自然科学基金委员会重点项目：中国北方农牧交错带土壤多营力复合侵蚀变化与风险评估（2024.01-2028.12）；
2、第二次青藏高原综合科学考察研究人类活动与生存环境安全：生物地球化学循环与环境健康（二期）（2022.11-2024.10）；
3、国家外专局-教育部“111”项目（二期）：综合灾害风险防范（2020.01-2024.12）；
4、应急管理部全国自然灾害综合风险普查成果应用研究-大湾区（2023-2024）；
5、青海省重点研发与转化计划：青海国家清洁能源产业高地建设资源动态保障与生态环境“权衡”评估技术研发（2022.12-2023.12）；
6、应急管理部全国自然灾害综合风险普查专项研究（2022-2023）；
7、应急管理部全国自然灾害综合风险普查专项研究（2022-2023）；
8、应急管理部“普查综合评估与区划成果纳入国土空间规划实施应用研究”（2022-2023）；
9、国家重大科学研究计划（973）“全球变化人口与经济系统风险形成机制及评估研究”（首席科学家）（2016.06-2021.06）；
姜璐 |
北京师范大学
|
简介：
研究及招生方向：
主要科研项目：
1、国家自然科学基金青年基金（42001130），基于社区尺度的大城市家庭能耗空间分异与形成机制，2021.01-2023.12，主持；
2、中国博士后科学基金面上项目（2022M720460），现代化大都市家庭能源消费与碳排放风险空间格局及驱动机制研究-以北京城区为例，2022.12-2023.09，主持；
3、民太安保险公估股份有限公司科研项目（230290237），大湾区自然灾害综合风险专项评估成果应用示范，2023.10-2024.11，主持
4、青海省重点研发与转化计划（2022-SF-173），青海国家清洁能源产业高地建设资源动态保障与生态环境“权衡”评估技术研发，2022.1-2023.12，子课题主持人；
5、广东省科学院发展专项资金（2021GDASYL-20210103002），广州市家庭能源消费地域特征与驱动机制，2021.01-2023.12，主持；
6、青海省自然科学基金青年基金（2022-ZJ-937Q），高原城市家庭能源消费空间特征与驱动机制，2022.01-2024.12，主持；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Progress in Physical Geography》。北京师范大学地理科学学部张钢锋博士为文章第一作者，史培军教授及姜璐副教授为论文共同通讯作者。本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0606），青海省中央引导地方科技发展资金-科技创新基地建设项目（2025ZY017）和国家自然科学基金项目（42330502，42101027）的共同资助。
论文发表：
点击文末“阅读原文”可查看相关原文。