青藏高原對(duì)大氣環(huán)流的影響綜述

摘要綜合分析了青藏高原動(dòng)力和熱力及隆升對(duì)大氣環(huán)流的影響，結(jié)果表明，隆升的高原對(duì)全球大氣環(huán)流產(chǎn)生了巨大影響，隆升的臨界高度值在2 000 m左右時(shí)，會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生重要影響；動(dòng)力影響使高原對(duì)流層中低層西風(fēng)繞流匯合，形成北脊和南槽，且對(duì)南北兩支西風(fēng)起穩(wěn)定作用，較高層的西風(fēng)急流也可以爬坡自由通過(guò)高原且氣流在迎風(fēng)坡有利于反氣旋性渦度加強(qiáng)；青藏高原雪蓋也是影響地表熱狀況的一個(gè)重要因素。

關(guān)鍵詞青藏高原隆升；臨界高度；動(dòng)力和熱力作用；大氣環(huán)流；雪蓋

中圖分類號(hào)S162.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）12-03658-01

作者簡(jiǎn)介張?chǎng)?987- ），女，四川成都人，助理工程師，從事大氣科學(xué)、航空氣象等方面的研究。

青藏高原地勢(shì)起伏很大，平均海拔4 km以上，是世界上最高和最復(fù)雜的地形。青藏高原隆升作用、動(dòng)力熱力因子共同影響著高原周邊地區(qū)、亞洲、甚至北半球的大氣環(huán)流和天氣及氣候系統(tǒng)。高大地形到達(dá)大氣對(duì)流層之中，大氣動(dòng)力作用強(qiáng)勁，強(qiáng)迫西風(fēng)氣流呈現(xiàn)出繞流和爬升運(yùn)動(dòng)，陶詩(shī)言等研究了青藏高原對(duì)大氣環(huán)流的影響，發(fā)現(xiàn)冬季它對(duì)南北兩支西風(fēng)起穩(wěn)定作用；夏季則在其上維持副高反氣旋，副高南側(cè)形成東風(fēng)急流[1]。高原附近天氣狀況也與高原氣流繞流與上升氣流補(bǔ)償形成的垂直環(huán)流相關(guān)以及熱力性質(zhì)相關(guān)。對(duì)于全球大氣環(huán)流演變，青藏高原具有重要的意義，它同時(shí)影響著天氣和氣候在我國(guó)的形成和演變。因此，對(duì)青藏高原的研究有利于挖掘氣候變化規(guī)律和提高我國(guó)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。青藏高原的熱力、動(dòng)力及隆升作用對(duì)大范圍大氣環(huán)流的影響一直是國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)研究的焦點(diǎn)。筆者在此探討了青藏高原動(dòng)力、熱力及隆升對(duì)大氣環(huán)流的影響。

1高原的動(dòng)力抬升作用

1.1高原的抬升作用青藏高原的隆升對(duì)于我國(guó)的干旱和亞洲季風(fēng)的形成有一定影響。近年來(lái)，有科學(xué)家用數(shù)值模擬方法，全面模擬了青藏高原的隆升與亞洲季風(fēng)氣候的關(guān)系，結(jié)果表明，過(guò)去千萬(wàn)年，印度板塊對(duì)亞洲板塊擠壓從而形成喜馬拉雅山脈，同時(shí)造成青藏高原上升2 km[2]。板塊作用改變了地球的格局，青藏高原的隆升作用促使亞洲季風(fēng)的形成，使北半球亞熱帶高原荒漠帶北移導(dǎo)致我國(guó)東南多雨，西北氣候干燥。青藏高原隆起還促進(jìn)我國(guó)黃土高原的形成，使得我國(guó)東南部潮濕、西北干旱，自西北向東南呈現(xiàn)出荒漠-草原-森林的分布。在夏季，高原上空氣受熱上升，同時(shí)印度洋的暖濕氣流補(bǔ)充，由此而帶來(lái)豐沛的季風(fēng)降雨。冬季高原下墊面空氣冷卻，引起我國(guó)北方的冷空氣南下。

劉小冬等研究指出青藏高原隆升過(guò)程中的一個(gè)臨界值（1.5～2.0 km），當(dāng)高原隆升超過(guò)這一高度，對(duì)大氣才得以產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，使環(huán)流系統(tǒng)、大氣熱力動(dòng)力結(jié)構(gòu)、區(qū)域氣候形成等發(fā)生一系列巨大轉(zhuǎn)變[3]；高原隆升至1 000～2 000 m，高原以東平原地區(qū)干熱氣候結(jié)束；高原隆升至2 000～3 000 m，高原以東地區(qū)冬季干冷、夏季濕熱[4]。

1.2地形動(dòng)力作用徐國(guó)昌等研究表明高原周邊干旱氣候與高原的動(dòng)力作用形成的繞流以及夏季高原上上升氣流補(bǔ)償形成的垂直環(huán)流及熱力性質(zhì)相關(guān)[5]。范廣洲等通過(guò)數(shù)值模擬的研究表明高原的隆升對(duì)西北地區(qū)的降水和氣溫有明顯影響；當(dāng)高原隆升至臨界高度，西北地區(qū)前后氣候特征對(duì)比明顯[6]。高原大范圍高海拔地形迫使氣流繞行、分支、爬坡等并使過(guò)山氣流速度改變，對(duì)大氣環(huán)流的影響是相當(dāng)顯著。冬季500 hPa以下西風(fēng)環(huán)流在高原明顯分成南北兩支，繞流且匯合，從而使得高原迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡形成弱風(fēng)的“死水區(qū)”，西風(fēng)繞流作用形成北脊和南槽，且對(duì)南北兩支西風(fēng)起穩(wěn)定作用。南支西風(fēng)在高原南形成孟加拉灣低槽，槽前的西南氣流受地形摩擦作用具有氣旋性切變。我國(guó)西南地區(qū)冬春季節(jié)處于孟加拉灣地形槽前，低渦活動(dòng)加強(qiáng)。除此而外，較高層的西風(fēng)急流也可以爬坡自由通過(guò)高原，并在高原東側(cè)下坡。氣流在迎風(fēng)坡，反氣旋性渦度加強(qiáng)，而在背風(fēng)坡有利于氣旋性渦度加強(qiáng)。因此，冬季東亞大槽建立也與高原地形動(dòng)力作用相關(guān)。夏季東亞大槽并不在大陸東岸，比冬季位置偏東一些，由此可以看出大地形的動(dòng)力作用。

2青藏高原熱力作用

隨著高原測(cè)站增多和資料的不斷積累，一些研究指出由于春季高原的加熱作用，使高原南北側(cè)的經(jīng)向溫度梯度發(fā)生變化，同時(shí)也使南亞副熱帶西風(fēng)急流高原北側(cè)的西風(fēng)風(fēng)速發(fā)生變化[7]。而當(dāng)持續(xù)加熱，對(duì)流層頂層和平流層底層出現(xiàn)暖高壓，近地層則出現(xiàn)熱低壓，上空東風(fēng)急流建立。葉篤正等分析還指出青藏暖高壓的活動(dòng)與西太平洋副熱帶高壓和我國(guó)東部地區(qū)的旱澇有密切聯(lián)系[8]。有關(guān)的流體力學(xué)模式試驗(yàn)研究也得到同樣結(jié)論，且指出上述所有這些現(xiàn)象均是有內(nèi)在聯(lián)系的，其關(guān)鍵在于高原的加熱作用。

高原夏季對(duì)對(duì)流層低層大氣起到加熱作用，葉篤正等根據(jù)實(shí)況觀測(cè)數(shù)據(jù)認(rèn)為高原地面對(duì)其上部空氣來(lái)說(shuō)，夏季始終為熱源[7]。Flohn研究表明高原的熱源西部以感熱為主，東部地區(qū)在雨季開(kāi)始后潛熱起到重要作用；夏季熱源形成了高原低層的氣旋性環(huán)流、高空的反氣旋性環(huán)流特征[9]。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)高原加熱與季風(fēng)環(huán)流的重要影響，分析了加熱作用與南亞高壓變化的關(guān)系[10]，也有人則把季風(fēng)的爆發(fā)與高原春季開(kāi)始的地面加熱相聯(lián)系[11]。吳國(guó)雄等研究表明高原下墊面的加熱形勢(shì)主要以感熱、加熱以及凝結(jié)潛熱的釋放為主[12]。夏季高原下墊面的低壓使低空輻合加強(qiáng)，高原上對(duì)流強(qiáng)盛，有利于高原上夏季環(huán)流的維持。同時(shí)強(qiáng)烈發(fā)展的小尺度對(duì)流使低層與高層正負(fù)渦度得以平衡，中小尺度運(yùn)動(dòng)的發(fā)生發(fā)展也進(jìn)一步維持大尺度環(huán)流系統(tǒng)。

同時(shí)，高原的積雪覆蓋對(duì)太陽(yáng)輻射的反射，也是影響下墊面熱狀況的重要因素。雪蓋的反射將大部分的太陽(yáng)輻射都反射回大氣，下墊面接收的太陽(yáng)輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于無(wú)積雪覆蓋的情況。葉篤正等曾從理論上討論了青藏高原異常雪蓋作為長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)物理因子的重要性，根據(jù)衛(wèi)星云圖等資料，分析了冬春季高原雪蓋的一些特征；對(duì)比了多雪與少雪時(shí)期青藏高原及其臨近地區(qū)上空溫、壓場(chǎng)的差異，指出雪蓋的異常對(duì)當(dāng)時(shí)大氣環(huán)流所具有的反饋?zhàn)饔檬窍喈?dāng)顯著的[7]。在多雪覆蓋時(shí)期，高原上的氣溫較正常年份偏低，造成高原南側(cè)的南北溫差增加，副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)；高原北側(cè)相反，西風(fēng)風(fēng)速減小[7]。

3結(jié)論與討論

（1）隆升的高原對(duì)東亞乃至北半球的大氣環(huán)流產(chǎn)生了巨大影響，同時(shí)影響了干旱氣候環(huán)境的形成。

（2）地形動(dòng)力作用影響，高原大范圍高海拔地形迫使氣流繞行、分支、爬坡等并使過(guò)山氣流速度改變，對(duì)大氣環(huán)流的影響是相當(dāng)顯著，使我國(guó)西南地區(qū)冬春季節(jié)受孟加拉灣槽影響，低渦活動(dòng)增多。冬季東亞大槽建立也與高原地形動(dòng)力作用相關(guān)有關(guān)。

（3）高原夏季是熱源，西部以感熱為主，東部地區(qū)在雨季后潛熱起重要作用。

（4）高原雪蓋是影響下墊面熱狀況的重要因素，冬春季異常雪蓋不僅對(duì)當(dāng)時(shí)的溫、壓場(chǎng)有重要影響，還對(duì)未來(lái)的大氣環(huán)流和氣候變化影響深遠(yuǎn)。

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