中国科大利用卫星反演潜热揭示青藏高原南坡降水的“地形—季风跷跷板”机制

近日，学院风云卫星遥感联合实验室李锐教授团队，在青藏高原南坡降水形成机制研究方面取得重要进展。研究团队利用卫星反演的降水潜热数据，揭示了青藏高原南坡降水过程在春、夏季分别受局地地形作用和大尺度南亚季风环流主导的季节性转换规律，提出了控制该区域降水的“地形—季风跷跷板”新认识。相关成果以“Satellite latent heating retrievals uncover a seasonal terrain-monsoon seesaw in southern Tibetan Plateau rainfall”为题，发表于《npj Climate and Atmospheric Science》。

青藏高原南坡是连接印度平原与高原主体的关键过渡地带，也是南亚夏季风水汽输送与地形、热力作用相互耦合最显著的区域之一。长期以来，喜马拉雅地形抬升作用、青藏高原热力作用以及季风在南坡降水形成中的相对贡献，一直是学界关注的重要科学问题。然而，受复杂地形和观测条件限制，传统研究缺乏能够直接反映云体内部上升运动和热力过程的观测证据。

针对这一挑战，研究团队利用本课题组基于GPM DPR 自主反演的 VPH 降水潜热数据来诊断南坡降水过程在不同季节受到地形热动力作用与大尺度季风环流影响的调制机制。结果表明，春季潜热峰值高度随地形升高而上升，呈现明显的地形依赖性；而夏季则基本稳定在约 5 至 6 公里附近，表明降水过程更多受南亚夏季风环流控制（图1）。

图1：研究区域及青藏高原南坡春、夏季潜热与降水的垂直结构。（a）研究区域地形及四个分区，包括恒河平原（FGP）、喜马拉雅山前丘陵（FHH）、喜马拉雅陡峭南坡（SSSH）和喜马拉雅—青藏高原台地（HTPT）；A–A′为垂直剖面位置。（b, c）2014—2020年春季（MAM）和夏季（JJA）沿A–A′剖面的多年平均潜热分布，黑色虚线表示潜热峰值高度。（d, e）春季和夏季对应的降水率分布。

进一步结合 ERA5 再分析资料和 WRF 数值模拟，研究团队揭示了这一季节性转换背后的物理机制：在春季非季风时期，海拔 2 公里以下斜坡区域的对流触发主要受地表感热影响，而 2 公里以上斜坡区域则主要受地形机械抬升的控制；进入夏季后，南亚夏季风的暖湿气流经中对流层向高原南坡输送，主导了该地区降水潜热释放及其垂直结构，使局地南坡的感热和地形抬升作用明显减弱（图2）。该研究清晰揭示了青藏高原南坡降水过程从春季“地形主导”向夏季“季风主导”的季节性转换，即“地形—季风跷跷板”效应（图3）。

图2：WRF敏感性试验揭示不同因子对潜热结构的控制作用。（a, b）控制试验（CON）模拟的2015年春季和夏季沿A–A′剖面的潜热分布，黑色虚线表示潜热峰值高度。（c, d）不同敏感性试验下的（c）春季和（d）夏季潜热峰值高度的变化，包括去除喜马拉雅山地形（NO_HIM，蓝色虚线）、关闭坡面地表感热（NO_SH，橙色虚线）以及将南亚夏季风强度削弱至控制试验20%的试验（20% SASM，绿色虚线）。结果表明，春季潜热峰值高度主要受地形抬升和近地面感热共同影响，而夏季则主要受南亚夏季风环流控制。

图3：青藏高原南坡“地形—季风跷跷板”机制示意图。（a）春季非季风时期，局地地形强迫主导潜热的分布，表现为低海拔区域主要受地表感热影响、高海拔区域主要受地形抬升控制。（b）夏季季风时期，大尺度南亚夏季风环流占主导潜热的分布，局地地形作用减弱。

该研究从卫星观测角度揭示了青藏高原南坡潜热结构的季节性变化，为认识高原热力作用与山地地形作用对降水的影响提供了新的观测证据，也为复杂地形区域降水模拟和季风降水机理研究提供了新的物理约束。该研究提出的基于潜热垂直结构识别地形—环流相互作用的新思路，对认识全球其他大型山地系统中的山地降水和季风水循环过程也具有重要借鉴意义。

论文第一作者为中国科学技术大学地球和空间科学学院博士生周妍，李锐教授为通讯作者，合作者来自中国气象局气象探测中心、国家卫星气象中心和清华大学等国内知名高校和业务机构。该研究得到国家重点研发计划（2024YFF0809401）、国家自然科学基金（42330602、42275139、41830104）以及风云气象卫星创新中心专项（FY-APP-ZX-2022.0211）资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41612-026-01364-1

参考文献：Zhou, Y., Li, R., Zhao, H., Zhao, C., Zhang, P., Chen, L., Wu, Q., Lin, Y., Fu, Y., Wang, Y., Zhou, R., Zhong, L., & Xu, X. Satellite latent heating retrievals uncover a seasonal terrain-monsoon seesaw in southern Tibetan Plateau rainfall. npj Climate and Atmospheric Science, 9, 91 (2026). DOI: 10.1038/s41612-026-01364-1.