每当雨雪发生，大气中的水汽凝结成液滴或冰晶，这一过程会释放一种名为“潜热”的隐藏能量，如同一个巨大的“暖气片”，加热周围大气，从而驱动风暴和大规模的大气环流。可以说，潜热是驱动天气和气候系统运行的关键“燃料”之一。
尽管潜热至关重要，但以往的研究大多集中在热带地区，对中高纬度地带（如我国北方）降水潜热的三维精细结构及其季节和空间变化特征，我们还知之甚少。
近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院、风云卫星遥感联合实验室的李锐教授团队在该研究领域取得新进展。研究成果以“Seasonal and Spatial Variations of Vertical Profile Heating (VPH) Latent Heat over Northern East Asia based on GPM Observations”为题，发表在大气科学领域期刊 《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》 上。
该研究利用2014-2021年全球降水测量计划（GPM）核心卫星的观测数据，结合一种名为“垂直廓线加热（VPH）”的物理反演方法，首次系统地绘制了东亚北部地区（30°–60°N, 105°–140°E）降水潜热的三维时空分布图景，揭示了其鲜明的季节变化、纬度梯度和海陆差异。
主要发现包括：
1. 季节变化： 与春秋季节相比，东亚北部的夏季风暴释放的潜热不仅强度更强，而且释放的“重心”也更高，峰值加热高度系统性地抬升了1-2公里。这意味着夏季降水过程能更有效地将能量输送到对流层中高层。
2. 纬度梯度效应： 从南到北（30°N至60°N），潜热释放的峰值高度、加热层顶等系统性地向低空下降约1-2公里。这与高纬度地区更冷、冻结层高度更低的气候背景相吻合，清晰地展示了热力条件对潜热垂直结构的宏观调控作用。
3. 海陆分布影响： 陆海分布也深刻影响潜热释放。例如，在约5公里高度，受夏季风从海洋输送的水汽影响，沿海和半岛地区（如朝鲜半岛）的潜热加热远强于内陆山区，清晰地勾勒出水汽来源对能量释放空间格局的决定性影响。
图1：夏季（左）与春秋季（右）在3，5，7，9公里高度的潜热水平分布对比。 夏季，尤其是在朝鲜半岛和中国东北沿海地区，受海洋水汽影响，潜热加热明显更强，范围更广。
图2：潜热垂直结构的纬度变化。 从南向北（30°N -> 60°N），潜热释放的峰值高度（虚线）和加热范围都显著降低，呈现出清晰的纬向梯度。
此外，研究还通过与NASA和JAXA官方潜热产品的对比，验证了VPH方法在中高纬度地区的可靠性，并指出了不同算法间的系统性差异，为未来算法的改进提供了重要参考。
这些发现为我们理解中高纬度地区的天气和气候系统提供了全新的三维视角。精确描绘出这种“隐藏”能量在何时何地、以何种结构释放，不仅能够为改进天气和气候模式提供“参照基准”，还有助于更准确地模拟东亚夏季风的演变、极端降水事件以及温带气旋的发展过程。
中国科学技术大学博士研究生黄辰为论文第一作者，李锐教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、风云气象卫星专项创新中心以及中国气象局-中国科学技术大学风云遥感联合实验室的共同资助。
论文链接:
http://dx.doi.org/10.1029/2025JD044415
文献引用:
Huang, C., & Li, R. (2025). Seasonal and spatial variations of vertical profile heating (VPH) latent heat over northern East Asia based on GPM observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, e2025JD044415. https://doi.org/10.1029/2025JD044415