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南亚雷暴“烟囱”跨境输送影响青藏高原大气成分路径的研究

雷暴,闪电氮氧化物,垂直输送,青藏高原

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.1 大气物理、化学交叉

在青藏高原特殊地形与南亚夏季风的共同作用下，南亚西北部凹痕区域成为全球雷暴和闪电发生最频繁的地区之一。该区域的雷暴活动在西风以及南亚高压反气旋环流作用下，对青藏高原乃至平流层大气成分有着重要的影响。本研究结合多源观测数据以及HYSPLIT轨迹模式，对南亚北部雷暴系统的气候特征以及南亚西北部雷暴“烟囱”影响青藏高原大气成分的路径展开研究。结果表明，夏季风期间，雷暴活动主要沿喜马拉雅山脉南麓分布，并在最西端凹痕区域（R1）和孟加拉湾以北的陆地区域（R2）最为密集。HYSPLIT前向轨迹模拟表明，地处中纬度西风带且位于青藏高原上游的R1区域，作为全球雷暴与闪电最活跃的区域之一，其雷暴对青藏高原乃至平流层均有显著影响；R2位置偏南，对高原上空大气成分影响较小，但因雷暴垂直发展高度较高，主要影响平流层及全球尺度。R1区域雷暴在对流层副热带西风急流与亚洲夏季风反气旋环流共同作用下，其云顶流出物进入青藏高原和平流层低层的输送路径与雷暴云顶高度密切相关。基于顶高差异，识别出三种输送途径：（1）云顶高度低于南亚高压影响层的雷暴，其云顶流出物在对流层西风作用下自西向东平流进入青藏高原；（2）云顶高度达到南亚高压控制层并与反气旋相耦合的雷暴，其云顶流出物在闭合环流系统中盘旋后进入平流层，影响高原高层及平流层成分；（3）穿越对流层顶的雷暴，直接将水汽和污染物快速注入平流层，对上对流层-下平流层（UTLS）的热力与化学结构产生深远影响，尤其对短寿命物种。对R1区域雷暴、污染物及青藏高原二氧化氮（NO₂）的相关分析表明，R1雷暴驱动的输送作用对青藏高原二氧化氮有显著贡献。在全球持续增暖背景下，南亚地区人为排放增加与雷暴频次上升的叠加效应，将进一步提升污染物经雷暴驱动进入青藏高原及平流层的输送效率。该区域的物质跨境输送问题，在应对全球变化和保护地球“第三极”进程中需引起足够重视。