Page 34 - 《高原气象》2026年第1期
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高     原      气     象                                 45 卷
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                  为了更清晰地量化大气不稳定度及大气湿度                           增加显著提高了对流潜力， 这也表现为 CAPE 指数
             对对流性降水的影响， 分析 CTP、 HI 和 CAPE 的                     和 CTP指数的上升。同时， HI 指数的下降进一步
                                                                                           low
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             阈值具有重要意义。然而， CTP和 HI 的阈值会因                         表明低层大气的湿度增强削弱了大气稳定性， 这为
                                               low
             研究区域、 数据来源、 分析方法的差异而有所不                            降水的发生提供了有利条件。这些变化意味着， 在
             同， 不同研究区域的阈值范围难以统一， 需要结合                           湿度异常的条件下， 尽管地表温度降低， 但由于水
             具体的地理和气象条件进行合理设定（Findell and                       汽的增加和大气不稳定性增强， 仍然促进了降水的

             Eltahir， 2003a； Zhao et al， 2022）。基于本文的研究          产生。
                                                       -1
             结果， 当 7. 5 ℃<HI <17 ℃且 CTP<98 J·kg ， 或                 针对土壤湿度干异常的情况， 模拟并未展现明
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             25 ℃ <HI <27. 5 ℃ 且 412 J·kg <CTP<437 J·kg   -1    确的正/负反馈态势。其中， 正反馈结果依旧可以
                                           -1
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             时， 土壤湿度与降水之间表现出正反馈机制， 当                            验证 Pal and Eltahir（2001）的理论。与此相对的负
                                                          -1
             17  ℃ <HI low   <28  ℃ 且 260  J·kg <CTP<412  J·kg    反馈结果， 则可以参考 Findell and Eltahir（2003b）提
                                           -1
             时， 土壤湿度与降水之间可能同时存在正反馈和负                            出的关于土壤湿度和降水之间的一种负反馈理论。
             反馈现象。关于降水分析中的 CAPE 阈值划分， 目                         该理论认为， 土壤湿度降低后， 潜热通量减少， 大
             前已有多项研究探讨其在预测对流降水和极端天
                                                                气中水汽含量下降， 通常的表现为 HI 指数增大和
                                                                                                 low
             气事件中的作用。一些研究表明， 当 CAPE 超过
                                                                CAPE、 CTP 指数减小。但更多的太阳辐射转化为
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             500 J·kg 时， 对流性降水发生的概率显著增加， 而
                                                                感热通量， 导致地表温度升高， 地表的加热使得行
             在热带地区和中纬度区域， CAPE 的关键阈值可能
                                                                星边界层迅速升高， 这可能会触发局地强对流。虽
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             高达 1000 J·kg 甚至更高（Holley et al， 2014； Da
                                                                然 CAPE和 CTP指数的下降表明整体大气不稳定性
             Silva and Haerter， 2023）。这些阈值表明， CAPE 的
                                                                降低， 但土壤湿度降低会通过增强感热通量和行星
             大小在很大程度上决定了对流的强弱和降水的发
                                                                边界层的发展触发局地强对流， 从而增加总降水
             生频率。然而， 由于本研究涉及的对流型降水强度
                                                                量。综上所述， 干异常条件下的模拟结果未能明确
             相对较弱， CAPE 的阈值要求相对较小。根据分析
                                                                表现出特定的反馈机制， 因此， 现有理论尚不足以
                                   -1
             结果， 当 CAPE>50 J·kg 时， 便足以触发降水。这
                                                                完整解释研究区干异常对降水的影响。这表明需
             一阈值远低于通常用于预测强对流降水或极端天
                                                                要进一步的分析和实验， 探讨土壤湿度异常对大气
             气的标准， 但与本研究中较弱的对流事件特征相吻
                                                                过程的复杂作用机制。
             合， 能够合理反映研究区域的实际降水过程。
             4. 4 反馈机制分析                                        5  结论
                  现有的研究已提出土壤湿度异常对降水的反
                                                                    本研究采用简化蒸发方法（SEM）获取三江源
             馈机制， 本研究利用 CAPE、 CTP、 HI 指数对反馈
                                               low
                                                                区湿地土壤的真实水力学参数， 并基于这些参数改
             机制进行验证， 探讨符合三江源区湿地土壤湿度异
                                                                进 WRF 模型， 验证其对关键气象和陆面要素模拟
             常对降水的反馈机制。结合本文模拟结果和 Pal
             and Eltahir（2001）提出的土壤湿度-降水正反馈理                    的改善效果。在此基础上， 参照对应研究区域接近
             论， 黄河源区湿地土壤湿异常与降水之间的正反馈                            真实的土壤湿度初值设置两组对照试验， 分析对流
             机制表现为： 土壤湿度的增加改变了地表能量的分                            性降水对土壤湿度异常的敏感性。同时， 利用
             配， 导致潜热通量增加、 感热通量减少， 从而使波                          CTP-HI 框架和 CAPE指数评估降水前 24 h评估时
                                                                       low
             文比降低。这一变化使地表温度下降， 进而导致                             段内大气稳定度以及大气湿度的变化， 进一步分析
             2 m气温的降低。与此同时， 2 m比湿上升， 进一步                        和探讨湿地土壤湿度异常对对流性降水的反馈机
             影响了边界层的稳定性， 表现为边界层高度的下                             制， 主要结论如下：
             降。在土壤湿异常条件下， 2 m 比湿的上升与抬升                             （1）  湿地土壤的水力学性质独特并深刻影响
             凝结高度的降低所呈现出的负相关关系表明， 较高                            地表的热力性质和地表能量分配。WRF 模型中默
             的湿度促使空气更快达到凝结条件， 从而增强了对                            认的矿物土壤的水力学参数无法反映湿地土壤高
             流活动， 改善了降水的触发条件。除此之外， 2 m                          饱和含水量和强持水能力的基本特点。与默认参
             比湿与 CAPE 指数之间显著的正相关表明， 湿度的                         数相比， SEM方法获取的土壤水力学参数显著提高
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