南京信息工程大学Atmospheric Research-青藏高原骤旱骤湿转换的时空异质性和遥相关驱动因素

文章来源

DOI: 10.1016/j.atmosres.2026.109168

研究简介

在全球变暖背景下，骤旱骤湿转换（Abrupt Dry–Wet Transitions, ADWTs）对青藏高原（亦称“亚洲水塔”）的水资源和生态安全构成重大风险。然而，目前仍缺乏基于水可用性（water availability）的ADWT系统化表征。本研究利用ERA5-Land再分析资料（1995–2024年），基于降水减蒸发（PME）指数和日尺度2σ阈值差分法，揭示了青藏高原ADWTs的时空异质性。主要发现包括三个显著特征：夏季相位锁存——48.8%的干转湿（DW）和45.0%的湿转干（WD）事件发生在夏季；显著空间对比——东部/南部外流区以DW转换为主，北部/西北部内陆干旱区以WD转换为主；方向不对称性——WD转换呈显著增加趋势（+0.10次/年，p<0.1），而DW转换基本稳定（-0.047次/年，p>0.1）。机制上，非均匀的季节性PME调整、多年冻土冻融动态以及植被–土壤水分反馈共同驱动了ADWT格局，而大尺度遥相关指数则通过局地水文气候条件的调控，呈现出微弱且区域异质的影响。实践层面，亟需制定针对性的季节性水资源调控策略，包括提高汛前蓄水阈值以应对复合干旱–洪涝风险、利用季内DW频率动态调整防洪调度，以及实施跨季节蓄水以减轻汛后WD导致的水分损失。本研究为青藏高原ADWTs提供了系统性认识，并为该区域防灾减灾提供了科学支撑。

主要图文

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  图2：1995–2024年青藏高原降水减蒸发（PME）的多时间尺度序列（附标准差σ）。（a）日PME；（b）月PME；（c）年PME。

  

  图4：多年平均降水减蒸发（PME；水可用性）的空间分布及其趋势（附标准差σ）。（a）多年平均PME；（b）其趋势；季节PME及其趋势：（c、d）春季，（e、f）夏季，（g、h）秋季，（i、j）冬季。

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  图6：骤旱骤湿转换的季节分布。

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  图7：骤旱骤湿转换的空间分布及主要河流流域对比。（a）干转湿（DW）转换频次；（b）湿转干（WD）转换频次。

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  图8：年骤旱骤湿转换频次与8个遥相关指数之间的像素级偏相关系数（r）。转换频次经log1p变换，指数经z标准化，偏相关计算时控制了线性时间项及其他遥相关指数。黑色“+”号标记相关性较强区域（|r|≥0.55）。

研究结论

青藏高原区域水可用性（PME）呈现稳定的年际波动和清晰的东南–西北梯度。年均PME为423.5±32.2 mm/yr，无显著长期趋势；夏季贡献了年际变率的主体（相关系数r=0.816），春季次之（r=0.426）。空间上，湿润的东南外流区与干旱的西北内陆区形成鲜明对比，且“湿核”区域表现出更明显的干燥化趋势，表明湿润区对环流异常更敏感。

ADWTs具有三大核心时空特征：夏季锁相、东西/南北空间分异、方向不对称且WD事件持续增加。夏季贡献了约一半的转换事件；DW频次与春季PME密切相关（r=0.70），而WD频次与冬季冷源强迫相关（r=0.70）。60.7%的像素以DW为主，37.9%以WD为主，且WD频次以+0.10次/年的速度显著上升（p<0.1），DW趋势不显著，两类转换几乎统计独立（r≈0）。

驱动机制涉及非均匀的季节性水收支调整、冻土冻融过程和植被–土壤反馈。冬春季PME普遍下降形成干旱先期条件，加剧了夏季季风脉冲引发的DW事件；夏季局地PME增强（如恒河盆地）进一步强化了季节内波动。冻土融化期增强土壤水分连通性，而冻结期抑制地气湍流交换，后者有助于解释秋季末至冬季初WD事件的高频发生。

大尺度遥相关指数的年际关联微弱且区域异质，受局地气候条件调控。像素级偏相关分析显示，ENSO、PDO和DMI（IOD）在部分区域（如西南部）呈现可解释的相关信号，但整体空间破碎；AO、NAO、EAWR和SCAND等中高纬模态仅呈镶嵌式分布，表明遥相关影响通过复杂地形和季风–西风相互作用被强烈调制，不存在统一的全区域关系。

论文引用（APA格式）

Gong, Q., Zhang, X., Ao, S., Wang, Y., Wang, L., Guo, X., Li, T., Xie, Z., Lin, S., & Zhao, L. (2026). Spatiotemporal heterogeneity and teleconnection drivers of abrupt dry-wet transitions across the Tibetan Plateau. Atmospheric Research, 342, 109168. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.109168

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