關(guān)于青藏高原大氣熱源及其影響的研究進展

古鑫

摘要：對于全球的氣候來講，影響它的主要因素就是高原大氣熱源。通過對青藏高原大氣熱源的分析和探索，可以對其熱源影響有一個更加深層次的了解和認(rèn)知，進一步推動高原地區(qū)天氣系統(tǒng)和降水體系預(yù)測能力的提升。本文通過對青藏高原大氣熱源相關(guān)知識進行整理，分析高原大氣熱源的特點，對其分布及演變特征做出歸納，并在此基礎(chǔ)之上，對青藏高原大氣熱源以及相關(guān)知識進行更加深層次的探索，并制訂一系列的計劃，希望可以為相關(guān)學(xué)者的理論研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：青藏高原大氣熱源影響氣候

Abstract： For the global climate， the main factor affecting it is the plateau atmospheric heat source. Through the analysis and exploration of the atmospheric heat source in the Qinghai Tibet Plateau， we can have a deeper understanding and cognition of the impact of its heat source， and further promote the improvement of the prediction ability of the weather system and precipitation system in the plateau. By sorting out the relevant knowledge of atmospheric heat source in Qinghai Tibet Plateau， this paper analyzes the characteristics of atmospheric heat source in Qinghai Tibet Plateau， and summarizes its distribution and evolution characteristics.And on this basis， it makes a deeper exploration of atmospheric heat source and related knowledge in the Qinghai Tibet Plateau， and formulates a series of plans， hoping to provide help for the theoretical research of relevant scholars.

Key Words： Qinghai Tibet Plateau; Atmospheric heat source; Influence; Climate

在20世紀(jì)中葉之前，高原地形會對大氣氣候和環(huán)流產(chǎn)生影響，但還是止步在機械的作用上，并沒有對高原大氣熱源方面的其他知識作出進一步的闡述。一直到了1957年，葉篤正首次對夏季高原熱源作用和冬季部分地區(qū)的冷源作用進行了較為詳細(xì)的敘述。從此，也使得高原氣象的研究有了一個質(zhì)的飛躍，并拓寬了研究渠道，指明了發(fā)展方向。而且，在不斷的探索中，高原大氣熱源作用的研究也取得較大的進展。

1高原大氣熱源的特征

1.1高原大氣熱源的時空分布特征

冬季冷源、夏季熱源是高原大氣十分明顯和主要的特征。在進入到6月份之后，由于內(nèi)在的熱源起著主要作用，導(dǎo)致6月份的高原熱源與7、8月份有所差異。在高原地區(qū)，垂直分布與地域分布是高原大氣的主要分布特征[1]。一般來講，若是高原大氣的熱源中心處在了高原地區(qū)的東、西、南部、東北部或是克什米爾地區(qū)，那么這就屬于水平方向上的大氣熱源，同時，南部要較東北部的大氣熱量高，若是進入春天，那么高原地面的熱源分布將會呈現(xiàn)出“東弱西強”的特點。如果高原大氣的熱源分布在了東、西、中大氣對流層的下方，那么就說明它是垂直方向的。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，冬季高原上，天空不只存在冷源，還有非絕熱加熱正值區(qū)在高原的東南地區(qū)以及西側(cè)天空上。

1.2高原大氣熱源的時空演變特征

依據(jù)相關(guān)資料可以得出，高原地區(qū)的冬季是冷源，到了4月份就轉(zhuǎn)換成為了熱源，7月份表現(xiàn)最強。高原大氣在每一年的總加熱當(dāng)中，都有兩次熱源和冷源的相互轉(zhuǎn)化。高原地區(qū)的早上熱源要低于晚上的熱源，所以，高原大氣熱源的日變化的特點充分體現(xiàn)了出來。在進入下半年的時候，高原大氣熱源的日變化幅度通常在1～2℃/d左右。高原熱源的演變特征主要是通過感熱通量的變化來體現(xiàn)的。感熱通量的變化隨著風(fēng)速極值和地氣溫差的強弱而改變，當(dāng)高原的平均風(fēng)速降低時，氣溫降低，會使得感熱的強度減弱，速度值為2%/（10a）。因此，就會使得高原大氣的熱源出現(xiàn)下降，并且，在秋冬兩季的熱源強弱變化較為顯著。通過相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，高原地區(qū)的地表感熱空間在春季會出現(xiàn)“東西反向”和“全場一致”的變化特征。

2高原大氣熱源的獲取

2.1高原大氣熱源的計算

第一，通過正算法計算高原大氣的熱源。正算法還有另一個名稱，叫做直接計算法，通過對相關(guān)參數(shù)化方案的有效應(yīng)用，又或是依據(jù)有關(guān)公式對輻射、潛熱、感熱等分量進行計算，然后對其進行累加，進而求出總和。這種算法的優(yōu)勢是計算起來較為簡單便捷，同進還可以對它們3個的分量變化規(guī)律有一個較好的掌握。第二，倒算法計算高原大氣熱源。倒算法還有兩個名字，一個是間接計算法，另一個是殘差診斷法，同時它也是當(dāng)前相關(guān)學(xué)者們最喜歡運用的一種大氣熱源計算法。它的優(yōu)勢在于，所有的物理量資料都是經(jīng)過系統(tǒng)分析同化后采用的，并且與大氣物質(zhì)能量的平衡守則相適應(yīng)。溫壓濕風(fēng)等資料經(jīng)過實踐檢測和同化，包括了經(jīng)過分析資料的正算法輸出與加熱廠資料不同的數(shù)據(jù)信息[2]。由此可以看出，對資料再分析方法的應(yīng)用是目前高原大氣熱源研究的主要渠道，并且也是對大氣熱源進行獲取和計算的一個重要方法。

2.2高原大氣熱源的表面特征

大氣的冷熱源不是獨立存在的，它的組成部分分別是由降水凝結(jié)潛熱、地面有效輻射、地面感熱、太陽短波輻射和大氣頂向外放射的長波輻射5個分量。通常情況下，高原大氣熱源是由非絕熱加熱強度表現(xiàn)出來的。高原與大氣主要是通過地面感熱的通量進行彼此作用呈現(xiàn)出來，并且大氣熱源的變化是隨著地面感熱變化而變化。在進入夏天時，高原地面感熱隨著風(fēng)速的改變呈現(xiàn)不同的變化，而進入到了冬天，主要由地?zé)釡夭顏眢w現(xiàn)，從而更加深一層次地闡述了高原熱源的變化。另外，還可以利用衛(wèi)星遙感資料和地表氣象資料來計算氣溫和地表溫度差，進而得出感熱通量強度的變化[3]。衛(wèi)星所采集到的數(shù)據(jù)信息不僅涉及領(lǐng)域較大，而且有效性和精準(zhǔn)度較高，同時，還打破了區(qū)間的約束，可以對特殊條件下高原因墊面而造成的資料缺失進行彌補。所以，高原潛熱通量和輻射加熱的強度是通過射出長波輻射來呈現(xiàn)的。射出的長波輻射能對高原大氣熱源的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行采集，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的分析和處理，充分地反映出大尺度垂直運動信息，還能把對流活動的強弱進行全面的體現(xiàn)，進而來取得大氣輻射的冷卻項。除此之外，射出長波輻射還可以對降水情況有一個良好的反映。在降水時會致使凝結(jié)潛熱被釋放，所以，通過長波輻射可以間接得出表征凝結(jié)潛熱的分布規(guī)律。

3青藏高原大氣熱源的影響

3.1青藏高原大氣熱源對東亞季風(fēng)的影響

高原大氣熱源和亞洲季風(fēng)二者是息息相關(guān)的。海陸之間產(chǎn)生的熱力差異和季節(jié)變化形成季風(fēng)，在全球季風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中，亞洲季風(fēng)系統(tǒng)是最為強烈的，不僅受著海陸熱力差異的影響，高原地形也會對其產(chǎn)生影響。夏天的時候，高原會產(chǎn)生加熱作用，這在一定程度上會影響亞洲季風(fēng)區(qū)的環(huán)流體系，這個過程和季風(fēng)的爆發(fā)過程類似。亞洲季風(fēng)的爆發(fā)是有規(guī)律可循的，主要的決定因素就是高原熱力和相關(guān)的機械作用，并且會出現(xiàn)區(qū)域性和階段性，同時，也是控制亞洲季風(fēng)的主導(dǎo)力量。高原的氣溫差與季風(fēng)的建立有著密切的聯(lián)系，并且在季風(fēng)建立之前，就出現(xiàn)了高原氣溫差的增加。通過高原隆升的數(shù)值試驗顯示，高層大氣通過高原的加熱導(dǎo)致東亞地區(qū)的南北熱力溫差較大，增強了東亞夏季風(fēng)的強度，若是高原大氣的非絕熱加熱作用降低，那么，隨之季風(fēng)也會減弱。

3.2高原大氣熱源對南亞高壓的影響

無論是我國的氣候還是降水，都會受到南亞高壓不同程度的影響。夏天的時候，在高原加熱的作用下，高原上空會出現(xiàn)南亞持續(xù)高壓中心，依據(jù)相關(guān)實踐研究表明，南亞高壓的形成主要是由高原熱力作用決定的，并且高原大氣熱源還促進了南亞高壓的增強[4]。另外，相關(guān)研究者們也對南亞高壓的動態(tài)特征給予了高度的關(guān)注，通過觀察夏季高原大氣熱源的一系列反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)它與南亞的高壓緯向運動低頻周期有著相同的變化，并且以南亞高壓中心為熱源的震蕩方向。由此可以看出，南亞高壓的形成主要是由高原大氣的熱源作用決定的，而且影響也十分的顯著。

3.3高原大氣熱源對高原上降水的影響

依據(jù)有關(guān)實驗顯示，高原的熱力動力強迫作用與高原周邊地區(qū)的環(huán)流、加熱場特征有著密切的聯(lián)系。高原大氣運動有其自身的規(guī)律，特征也較為明顯，主要是由非絕熱加熱的環(huán)流變化所影響，因此，高原熱力是隨著高原上高低層環(huán)流場的變化而變化的。高原降水也是有規(guī)律的，主要呈現(xiàn)特點是“全區(qū)一致”和“南北反向”。降水出現(xiàn)日變化特征主是與熱力作用息息相關(guān)[5]。在7月之前，高原的主體降水較之前多，這與高原的強感熱加熱有著必要的聯(lián)系，高原的地面感熱加速了上空空氣的運動頻率，使得較低層的空氣被迅速聚集到高原上空，進而形成強降水。

3.4高原大氣熱源對我國其他地區(qū)降水的影響

首先，我國東部的夏季降水主要是受著高原熱力對水汽輸送的作用，進而對降水量產(chǎn)生影響。在春季，高原的感熱可以對東部降水變化進行良好的預(yù)測，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，高原熱源與長江流域降水成正比關(guān)系，熱源增強，長江流域降水就會隨之增多。其次，處在我國西南部的川渝地區(qū)位于高原的東側(cè)。在夏季，降水主要呈現(xiàn)出東澇西旱和東旱西澇兩種態(tài)勢，導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是高原大氣熱源作用[6]。與我國東部的降水一樣，川渝地區(qū)的降水同樣和高原熱原成正比，熱源強度可以有效對降水進行預(yù)測和指示。最后，我國西北地區(qū)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的干旱也是由高原的夏季熱源作用引起的，主要是由于外圍的下沉運動。根據(jù)有關(guān)資料顯示，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)對西北的降水問題進行了較多的研究，并且通過研究顯示，高源熱力可以很好地預(yù)測西部地區(qū)的降水情況，而且西北地區(qū)的降水和高原地區(qū)的表面溫度是反比例關(guān)系。高原東部的熱源會引起環(huán)流垂直結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致高原北部上升，使得西北地區(qū)的東部降水增多。另外，高原的感熱還會增加新疆的降水量。依據(jù)這一方面可以看出，高原大氣的熱源變化對我國降水有著十分重要的影響，對其進行充分的研究具有重大的意義。

3.5降水對高原大氣熱源的反饋作用

依據(jù)相關(guān)研究表明，通過對環(huán)流異常、降水異常以及大氣非絕熱加熱異常的研究，制定了高原大氣熱源的反饋體系。高原上空的大氣在輸送過程中，它的穩(wěn)定性是由高原的感熱作用決定的，進而導(dǎo)致降水，降水再通過潛熱的釋放使得高原上空出現(xiàn)較強南亞高壓，并不斷加強，還會改變高原地表溫度的加熱場，調(diào)整大氣環(huán)流，最終導(dǎo)致降水發(fā)生改變。降水過程中釋放出的潛熱同樣會對大氣熱源進行影響和作用。由此可以看出，大氣流場的調(diào)整會導(dǎo)致降水，從而對高原大氣熱源進行反饋。然而，到目前為止，反饋機制還有待完善，需要進一步優(yōu)化。

4結(jié)語

綜上所述，通過對高原大氣熱源的分析，對其熱源的變化和規(guī)律進行闡述，同時，還對降水產(chǎn)生異常的原因進行了解釋。要對大氣熱源的優(yōu)勢和作用進行充分合理的利用，并且要從客觀的自然條件出發(fā)，加以利用，不能違背自然規(guī)律;還要對大氣熱源與氣候、降水等其他因素作用進行深入的分析和研究，從而推動高原大氣熱源研究達到質(zhì)的飛躍。

參考文獻

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