2021年8月14日,北极地区唯一高海拔的内陆站点格陵兰冰盖顶峰站(Summit)首次观测到液态降水。这也是该站点近十年来第三次观测到0℃以上高温,而前两次高温事件分别出现在2012和2019年,但并未观测到液态降雨。由于降雨可通过影响地表反照率来加速冰盖融化,因此探索此次降雨的形成机制对预测冰盖融化和相关的海平面变化至关重要。
我实验室极地海洋与气候变化创新团队对此次天气过程进行了深入研究,结果表明格陵兰岛东侧的高压脊和西侧的低压槽配置致使西南暖湿气流携带大量水汽到达站点。由于地形抬升、降温导致大气水汽饱和,水汽凝结成云,最终形成了本次降雨。对比发现,2012、2019年夏季的前两次高温事件为高压控制下的下沉增暖,虽然也有水汽输送但强度较弱,因此高温下的强水汽输送才是本次降雨形成的关键因素。
本研究的重要性在于,降雨不仅会增强表面吸收的短波辐射,而且雨水凝结释放的热量也会加速冰雪融化。2021年8月14日的最大冰盖表面融化范围超过了800,000km2。全球变暖背景下,未来大气变暖及水含量增加,可能会导致格陵兰岛降雨频率增加。因此,未来应加强关注格陵兰冰盖上空的大气环流和云物理过程,以探索降雨变化及其对格陵兰冰盖的影响。
图1. 2021年8月14日07UTC的72.5°N(底层白色区域为冰盖, 其顶部为Summit站)
(a)大气比湿(g kg-1,填色)和位温(K,等值线)与(b)云剖面图
研究成果于2022年3月24日被国际著名期刊Environmental Research Letters(中科院SCI二区,影响因子6.793)录用发表,题目为“Record-breaking rain falls at Greenland summit controlled by warm moist-air intrusion”。创新团队核心成员杨清华教授为文章通讯作者,中山大学大气科学学院博士生徐敏为文章第一作者,胡晓明副教授、本科生梁凯昕,芬兰气象研究所Timo Vihma教授等为合作作者。
该研究得到了国家自然科学基金和南方海洋实验室创新团队建设科研经费的支持。