青藏高原對大氣環流的影響綜述

摘要綜合分析了青藏高原動力和熱力及隆升對大氣環流的影響，結果表明，隆升的高原對全球大氣環流產生了巨大影響，隆升的臨界高度值在2 000 m左右時，會對氣候產生重要影響；動力影響使高原對流層中低層西風繞流匯合，形成北脊和南槽，且對南北兩支西風起穩定作用，較高層的西風急流也可以爬坡自由通過高原且氣流在迎風坡有利于反氣旋性渦度加強；青藏高原雪蓋也是影響地表熱狀況的一個重要因素。

關鍵詞青藏高原隆升；臨界高度；動力和熱力作用；大氣環流；雪蓋

中圖分類號S162.4文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03658-01

作者簡介張雯（1987- ），女，四川成都人，助理工程師，從事大氣科學、航空氣象等方面的研究。

青藏高原地勢起伏很大，平均海拔4 km以上，是世界上最高和最復雜的地形。青藏高原隆升作用、動力熱力因子共同影響著高原周邊地區、亞洲、甚至北半球的大氣環流和天氣及氣候系統。高大地形到達大氣對流層之中，大氣動力作用強勁，強迫西風氣流呈現出繞流和爬升運動，陶詩言等研究了青藏高原對大氣環流的影響，發現冬季它對南北兩支西風起穩定作用；夏季則在其上維持副高反氣旋，副高南側形成東風急流[1]。高原附近天氣狀況也與高原氣流繞流與上升氣流補償形成的垂直環流相關以及熱力性質相關。對于全球大氣環流演變，青藏高原具有重要的意義，它同時影響著天氣和氣候在我國的形成和演變。因此，對青藏高原的研究有利于挖掘氣候變化規律和提高我國災害性天氣預報的準確率。青藏高原的熱力、動力及隆升作用對大范圍大氣環流的影響一直是國內外氣象學研究的焦點。筆者在此探討了青藏高原動力、熱力及隆升對大氣環流的影響。

1高原的動力抬升作用

1.1高原的抬升作用青藏高原的隆升對于我國的干旱和亞洲季風的形成有一定影響。近年來，有科學家用數值模擬方法，全面模擬了青藏高原的隆升與亞洲季風氣候的關系，結果表明，過去千萬年，印度板塊對亞洲板塊擠壓從而形成喜馬拉雅山脈，同時造成青藏高原上升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的形成，使北半球亞熱帶高原荒漠帶北移導致我國東南多雨，西北氣候干燥。青藏高原隆起還促進我國黃土高原的形成，使得我國東南部潮濕、西北干旱，自西北向東南呈現出荒漠-草原-森林的分布。在夏季，高原上空氣受熱上升，同時印度洋的暖濕氣流補充，由此而帶來豐沛的季風降雨。冬季高原下墊面空氣冷卻，引起我國北方的冷空氣南下。

劉小冬等研究指出青藏高原隆升過程中的一個臨界值（1.5～2.0 km），當高原隆升超過這一高度，對大氣才得以產生強烈的影響，使環流系統、大氣熱力動力結構、區域氣候形成等發生一系列巨大轉變[3]；高原隆升至1 000～2 000 m，高原以東平原地區干熱氣候結束；高原隆升至2 000～3 000 m，高原以東地區冬季干冷、夏季濕熱[4]。

1.2地形動力作用徐國昌等研究表明高原周邊干旱氣候與高原的動力作用形成的繞流以及夏季高原上上升氣流補償形成的垂直環流及熱力性質相關[5]。范廣洲等通過數值模擬的研究表明高原的隆升對西北地區的降水和氣溫有明顯影響；當高原隆升至臨界高度，西北地區前后氣候特征對比明顯[6]。高原大范圍高海拔地形迫使氣流繞行、分支、爬坡等并使過山氣流速度改變，對大氣環流的影響是相當顯著。冬季500 hPa以下西風環流在高原明顯分成南北兩支，繞流且匯合，從而使得高原迎風坡和背風坡形成弱風的“死水區”，西風繞流作用形成北脊和南槽，且對南北兩支西風起穩定作用。南支西風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。我國西南地區冬春季節處于孟加拉灣地形槽前，低渦活動加強。除此而外，較高層的西風急流也可以爬坡自由通過高原，并在高原東側下坡。氣流在迎風坡，反氣旋性渦度加強，而在背風坡有利于氣旋性渦度加強。因此，冬季東亞大槽建立也與高原地形動力作用相關。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力作用。

2青藏高原熱力作用

隨著高原測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，使高原南北側的經向溫度梯度發生變化，同時也使南亞副熱帶西風急流高原北側的西風風速發生變化[7]。而當持續加熱，對流層頂層和平流層底層出現暖高壓，近地層則出現熱低壓，上空東風急流建立。葉篤正等分析還指出青藏暖高壓的活動與西太平洋副熱帶高壓和我國東部地區的旱澇有密切聯系[8]。有關的流體力學模式試驗研究也得到同樣結論，且指出上述所有這些現象均是有內在聯系的，其關鍵在于高原的加熱作用。

高原夏季對對流層低層大氣起到加熱作用，葉篤正等根據實況觀測數據認為高原地面對其上部空氣來說，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，東部地區在雨季開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流、高空的反氣旋性環流特征[9]。國內外研究發現高原加熱與季風環流的重要影響，分析了加熱作用與南亞高壓變化的關系[10]，也有人則把季風的爆發與高原春季開始的地面加熱相聯系[11]。吳國雄等研究表明高原下墊面的加熱形勢主要以感熱、加熱以及凝結潛熱的釋放為主[12]。夏季高原下墊面的低壓使低空輻合加強，高原上對流強盛，有利于高原上夏季環流的維持。同時強烈發展的小尺度對流使低層與高層正負渦度得以平衡，中小尺度運動的發生發展也進一步維持大尺度環流系統。

同時，高原的積雪覆蓋對太陽輻射的反射，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輻射都反射回大氣，下墊面接收的太陽輻射遠遠少于無積雪覆蓋的情況。葉篤正等曾從理論上討論了青藏高原異常雪蓋作為長期天氣預報物理因子的重要性，根據衛星云圖等資料，分析了冬春季高原雪蓋的一些特征；對比了多雪與少雪時期青藏高原及其臨近地區上空溫、壓場的差異，指出雪蓋的異常對當時大氣環流所具有的反饋作用是相當顯著的[7]。在多雪覆蓋時期，高原上的氣溫較正常年份偏低，造成高原南側的南北溫差增加，副熱帶西風急流加強；高原北側相反，西風風速減小[7]。

3結論與討論

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

（2）地形動力作用影響，高原大范圍高海拔地形迫使氣流繞行、分支、爬坡等并使過山氣流速度改變，對大氣環流的影響是相當顯著，使我國西南地區冬春季節受孟加拉灣槽影響，低渦活動增多。冬季東亞大槽建立也與高原地形動力作用相關有關。

（3）高原夏季是熱源，西部以感熱為主，東部地區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當時的溫、壓場有重要影響，還對未來的大氣環流和氣候變化影響深遠。

參考文獻

[1] 陶詩言，陳隆勛.夏季亞洲上空大氣環流的結構[J].氣象學報，1957，28（2）：234-246.

[2] 張耀存，錢永甫.青藏高原隆升作用與大氣臨界高度的數值研究[J].氣象學報，1999，57（2）：131-140.

[3] 劉小東，湯懋滄.論青藏高原隆起作用與大氣的臨界高度[J].高原氣象，1996，15（2）：131-140.

[4] 中國科學院青藏高原綜合科學考察隊.西藏氣候[M].北京：科學出版社，1984：82-98.

[5] 徐國昌，張志銀.青藏高原對西北干旱氣候形成的作用[J].高原氣象，1983，2（2）：8-15.

[6] 范廣洲，程國棟.青藏高原隆升對西北地區降水量變化的影響[J].高原氣象，2003，22（S1）：67-74.

[7] 葉篤正，羅四維，朱抱真.西藏高原以及其附近的流場結構和對流層大氣的熱量平衡[J].氣象學報，1957，28（2）：108-121.

[8] 葉篤正，張捷遷.青藏高原加熱作用對夏季東亞大氣環流影響的初步模擬實驗[J].中國科學，1974（3）：301-320.

[9] FLOHN H.Contributions to a meteorology of Tibetan Highland[R].Atm Sci Paper，1957：130.

[10] 何編.青藏高原熱動力強迫對南亞夏季風影響的數值模擬研究和機理分析[D].江蘇：南京信息工程大學，2013.