天文气象参数在天文台址的建设和发展中具有重要意义,直接影响到观测条件、设备维护和科学成果的产出。冷湖台址的发现对中国天文学的发展和开展高水平国际合作有重要意义,目前台址研究开始规模化建设。针对这样一个新兴的优质天文台台址,其天文气象参数的长期变化和稳定性是一个重要的课题。为此国家天文台冷湖基地团组联合西华师范大学、中国科学院地质与地球物理研究所开展了冷湖天文台气象条件的分析工作,探讨了气象参数在可观测时间和气候变化趋势上的表现,并揭示了全球气候变化对该台址的潜在影响。
冷湖基地团组利用2018-2021三年的观测数据数据,确认冷湖赛什腾山具有优越的光学天文观测条件,在晴夜数量、视宁度和大气水汽含量等关键参数上具备国际一流天文台址的水平。通过继续监测,团队积累了连续五年(2019-2023)的高覆盖率云量监测资料。数据统计显示冷湖地区的可观测时间占比分别为69.70%,、74.97%,、70.26%、74.27%、65.12%,平均为70.86%。其中,2023年的数据明显低于平均水平,是否存在长期变化成为一个令人关注的问题。考虑冷湖台址的应用前景,本次研究同时回应落户冷湖天文观测基地的各项目组的疑虑。
研究工作展示了冷湖地区的云量、温度、相对湿度、可降水量(PWV)、气压、风速风向等关键气象参数,同时发现青藏高原北缘-青海省冷湖地区的气候条件与全球气候变化以及大尺度环流及海洋模态密切相关。特别是可降水量与北大西洋涛动(NAO)指数以及西风指数相关(如图1所示),而相对湿度则与太平洋年代际振荡(PDO)呈现关联(如图3所示)。2023年出现强厄尔尼诺事件,该地区的年均气温显著升高(如图2所示),可观测时间有明显下降。本文第一作者是国家天文台博士生李睿玥,她表示:“通过冷湖基地地面天文气象观测参数和全球大范围的各种遥感资料联合分析,我们认为2023年度前后的晴夜数量变化,是与地球整体气候变化事件相关的。”截止2024年5月的数据显示,2024年可观测时间回升到73.42%。
这项研究为未来的大型望远镜选址和长期科学规划提供了重要的气象分析基础。在全球气候变化的大背景下,研究团队强调未来应持续监测天文台址的气象条件,深入理解大尺度气候模态对天文观测条件的影响,以最大化台址的科学潜力,为冷湖及其他天文台的台址研究提供参考。
该研究成果于近日被《皇家天文学会月报》(MNRAS)接受发表。论文第一作者是博士生李睿玥,通讯作者是邓李才研究员。
研究工作受到科技部基础资源调查专项(2023FY101100)、国家自然科学基金项目(12233009,12273064 , 42222408 , 12322306)资助。
论文地址:https://arxiv.org/abs/2410.13306
图1 上图显示的是冷湖可沉降水含量(PWV)的年平均值与区域西风指数(35°N~50°N,70°E~110°E)年均值,横轴为时间。下图为冷湖夏季可沉降水含量年均值与夏季北大西洋涛动(NAO)指数的变化趋势图。
图2 冷湖年平均气温变化(蓝虚线)与Niño 3.4指数月变化趋势图,横轴为时间。 图3 冷湖相对湿度均值异常值月变化与太平洋年代际涛动(PDO)指数月变化趋势图,横轴为时间。附件下载: