青藏高原大地形对大气环流的影响

在高原隆起过程中,高原季风逐步发展
• 当高原隆起水平尺度超过斜压大气地转适 应的临界尺度时,高原热力作用形成的气压 场才能维持,风场向气压场调整。 • 由于冬、夏季高原大气具有反向的热力作 用,于是形成一种浅薄的高原季风,当时气候 的纬向性显著,而不具有现代季风气候的特 征。
东亚季风形成与高原隆升的关系
• 其次,东亚季风的存在以什么为标志？ • 以前有人发现第三纪甚至更早我国东部已有较好的 植被,即认为当时有较多的降水,因此判定必然存在 夏季风; • 还有一些人仅从反映风成沉积的某些记录来推断东 亚季风的形成等看来都有失全面。
• 事实上,一个完整的季风系统应当包含 “季风风系”和“季风雨系”两个方 面。 • 有学者认为现代意义上的东亚季风建 立应满足以下两个条件: • 第一,在东亚30°N以北地区存在季节 性交替的夏季偏南而冬季偏北的盛行 风; • 第二,冬夏反向的气流来自物理性质不 同的气团,因而造成冬季干冷、夏季相 对湿热的气候。
• 过去对东亚季风形成的研究较少,至今尚缺乏清晰 和全面的认识。这里首先澄清几个概念。 • 有人曾经认为,在地质时期东亚冬、夏季风形成的 时代不同。 • 一种说法认为夏季风早就存在,而冬季风是上新世 或第四纪以来才开始出现的。 • 这种提法未必合适,因为季风的基本定义是指盛行 风向冬夏反向的现象,所以冬夏季风必然是相伴相 随的。在一个没有冬季风的时代谈不上夏季风,反 之亦然。
• 只有青藏高原达到足够的高度才能真正维持现代的 东亚季风形势。 • 所以在高原隆起过程中南亚季风与东亚季风可能是 非同步发展的，这一看法还有待更多数值模拟和地 质证据的检验。 • 关于东亚季风形成的具体时代也需要进一步的研究 来确定。
高原隆升引起的气候突变与渐变
• 高原隆升是地质气候变化的重要驱动力。 • 高原隆升的形式不同,则对气候的影响也不一样。 • 在线性驱动的情况下,当高原逐步地缓速隆起时, 将导致气候逐渐而缓慢地变化； • 但当高原跳跃式阶段性隆起时,则会引起气候突 变。
增强。
• Paratethys海退缩引起的海陆分布变化在对 亚洲季风的驱动作用比较‘高原隆升的作用’ 同等重要。 • 综合各种模拟及地质记录的分析结果来看,即 使在高原强烈隆起之前、地形高度还很低的 情况下,南亚季风就已经存在,这几乎是可以 肯定的。 • 随着高原隆升加大了南亚地区由海陆分布所 奠定的经向热力对比, 使南亚季风进一步加 强。
• 是中国最大的高原，也是世界平均海拔最高 的高原。 • 是亚洲许多大河的发源地。 • 由于其高度,青藏高原上空的空气干燥,稀薄, 太阳辐射强,气温低，素有‘高原无夏’之 称。 • 由于其地形的复杂和多变,青藏高原上气候 随地区的不同变化很大。
大地隆升对大气环流的影响
• 在高原持续隆升的过程中,不仅其冷热源作用随着高原 的抬高而增大,以至形成‘高原季风体系’,而且其动 力作用在不断加强。 • 青藏高原主体位于西风带,当西风急流越过高原时将在 其迎风坡被迫抬升,产生分支和绕流,而在高原下风方 常常形成背风波。 • 大地形对西风带强迫抬升和摩擦作用造成‘大气的定 常扰动’。 • 另一方面，从冬到夏‘海陆热力对比’发生了根本性 变化，但大地形的影响使得‘对流层中部平均槽脊的 位置无相应的改变’ 。 • 因此‘地形与非绝热加热都是形成准定常行星波’。
高原季风的出现与稳定
• 高原季风是大气环流对高原与其周围平原地 区热力差异季节性改变的响应在风场上的反 映。 • 冬季高原上大气是个冷源，在高原近地面为 反气旋式环流，这样高原邻近地区的大气环 流就呈现出冬季风。 • 夏季高原上大气是个热源，在高原近地面为 气旋式环流，这样高原邻近地区的大气环流 就呈现出夏季盛行风。
高原隆起与亚洲季风系统的形成和发展
• 亚洲季风区是世界上最显著的季风区。 • 季风区雨热同季,利于植物的生长,养育 着众多的人口(中国和印度两个人口最多 的国家)。 • 亚洲季风系统中存在着三个相对独立的 子系统：南亚季风、东亚季风和高原季 风。
南亚季风的形成
• 青藏高原大地形不仅直接控制着冬季西伯利 亚高压的位置和强度,而且决定着夏季风的 建立与发展。 • 由于从早渐新世到晚中新世,欧亚大陆的古 地理环境发生了巨大的变化,Paratethys海 的退缩导致欧亚大陆面积扩大,从而使亚洲 季风及其降水(主要指30°N以南地区)显著
• 然而，实际情况并非如此简单。由于气候系统中的非线性作 用，在某些气候突变点附近，渐变式的高原隆起却可以导致 气候突变。 • 在无地形条件下北半球平均的地面气温随太阳辐射增强基本 上呈线性增加；但当中纬度存在高原时，在某个临界值附近， 当太阳辐射略有变化即可导致气候突变。 • 最近完成的数值试验表明，在高原隆升达到现代高度的一半 之前，东亚大约30°N以北地区近地面风冬夏反向意义下的 季风现象是不存在的。 • 因此在高原高度超过现代的一半左右时，东亚北方季风可能 经历了一次从量变到质变的飞跃。
• 当高原隆起的垂直高度大于影响气候的临界高度 (1500～2000m)时,纬向气流明显受到地形阻挡,并 从以爬坡分量为主,转变成以绕流分量为主。 • 冬季高原大气相对于周围的冷源作用增强,夏季地 面净辐射开始增加,水汽的相对凝结高度降低,高原 上大气浑浊度大大减小。 • 当高原大气因感热加热变得不稳定时,便导致积云 对流活跃,大量的凝结潜热随上升气流被输送到对 流层高层,并在那里建立起青藏高压,于是‘深厚而 稳定的高原季风’从此建立。 • 高原季风稳定出现的时间大约在上新世末和第四纪 初期。
青藏高原大地形对 大气环流的影响
青藏高原
Байду номын сангаас
• 总面积250万平方公里，境内面积240万平方 公里，平均海拔4000∼5000米，有“世界屋脊” 和“第三极”之称。 • 大部在中国西南部，包括西藏自治区和青海省 的全部、四川省西部、新疆维吾尔自治区南部, 以及甘肃、云南的一部分。 • 整个青藏高原还包括不丹、尼泊尔、印度、巴 基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦 的部分。