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上游雷暴“烟囱”对青藏高原大气成分的影响

雷暴,闪电,青藏高原,南亚夏季风,垂直输送

雷电基础理论和应用理论研究 > 雷暴电学

青藏高原的大地形作用与夏季强烈的感热加热作用，使一尘不染的青藏高原成为亚洲地区地面污染物进入平流层的枢纽。高原及周边地区发生频繁且强烈的雷暴系统的垂直输送作用在对流层大气成分尤其短生命史的化学成分进入平流层的过程中扮演着不可替代的贡献。同时，强雷暴伴随着频繁的闪电还能产生大量氮氧化物（LNOx）和羟基自由基（OH-）等对大气化学成分（如O₃）产生重要影响，且该过程主要发生在对流层上层，更容易在垂直快速输送作用下影响平流层大气成分。Science最新发表的研究更是指出，闪电对全球气候变化的影响可能比科学界先前所认识的更大。因此，我们利用TRMM卫星16年的观测资料对青藏高原及周边地区的强雷暴活动进行了专门研究，结果表明，在对流层中高层西风的影响下，位于青藏高原上游（西侧）区域的雷暴系统无论从发生频数还是对流强度均远大于青藏高原主体上的雷暴，其对青藏高原乃至平流层大气成分有着非常重要的贡献。一方面，该区域内雷暴对流发展旺盛，云顶高度明显比高原雷暴更高，水平尺度更大，这意味着其拥有更强的垂直输送作用，且雷暴发生频数跟整个高原主体上相当，而闪电密度则是高原上的5倍；另一方面，该区域位于南亚次大陆西北部人口密度最大且污染最严重的区域，在青藏高原和伊朗高原大地形影响下，雷暴低层的辐合抽吸作用会将更多地面污染物输送到对流层中高层，在西风作用下影响青藏高原乃至平流层。因此，该区域内的雷暴“烟囱”作用对青藏高原上空乃至平流层的大气成分的影响比高原本身雷暴的影响更加显著，如果进一步考虑整个喜马拉雅山脉南麓的强雷暴系统，其影响将更加严重，在全球变暖背景下这一影响需要引起更多的关注和重视。