青藏高原对东亚季风和天气过程的影响(课堂PPT)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
表15.1 高原平均地面向大气输送的热量（caclm 1d1）
月 项
目
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
感热 43 89 162 255 300 291 240 198 164 130 66 27
有效辐射 167 167 167 167 167 162 162 162 162 162 162 167
地面蒸发 2 4 21 21 28 78 86 75 29 4 4 2 潜热
地面向大 212 260 350 443 495 485 418 385 355 295 232 196 气输送的 总热量
8
上面从高原向大气的热量输送并不能全部用于高原大气。 如大部分的蒸发就不会在当地凝结。真正用于当地大气 的热量有五种：来自地面的有效辐射（LR1），来自地面 的湍流感热输送（SH），来自太阳的短波辐射（SR）， 来自当地的降水凝结潜热（LP）与由大气顶的向外的长 波辐射（LR2）。五种之和为：E=SH+LR1+LP+SR-LR2 E称为大气的热源。E>0，为热源；E<0，则为冷源。计 算结果如表7.2所示。就全年平均，高原上每平方厘米对 流层大气柱每天得到40～50卡热量。因此全年平均高原 大气是个热源。3～9月高原大气有净的热量，是个热源， 它得到的热量一部分用于高原大气本身的加热，一部分 向外输送。晚秋和冬季是个冷源。全年高原大气净得热 量的最大月份不在雨季得七、八月，而在六月。冬季高 原大气是个冷源，12月和1月强度最大。
当接近山脉的空气不能越过抬高的地形时，气流 必须在水平方向偏转并绕过山脉。这会引起各种局 地风系和天气系统的发展，甚至行星波的发展。
4
ห้องสมุดไป่ตู้
（5） 对降水的地形控制 降雨和降雪的地理分布受地形影响很大。有许多机 制来说明地形的这种控制作用。其间的相对重要性 由局地天气环境和山脉的尺度来决定。目前这个问 题也是暴雨研究中的一个重要问题（见第四章§4.2 地形对降雨的增幅作用部分）。 上述五个作用是地形影响气流的一般机制，应该指 出，它们之间并不是相互独立的。由于它们通常是 以组合的形式出现的，这就使山地气象学的研究变 得很困难。
高等天气学系列讲座 单元五：大地形对大气环流和天气
系统的影响
第十五讲 青藏高原对东亚季风 和天气过程的影响
丁一汇 国家气候中心
1
15.1各种尺度地形的一般作用
地球上的山脉对地球大气有重要的影响。不但能影 响山区及其邻近地区的天气和气候，而且对大范围 地区，甚至半球的天气和气候有重要的影响。山脉 对大气影响的程度，一方面取决于山脉本身的特征 （长度、宽度、高度等），另一方面取决于大气的 状态。山脉对大气的作用有以下几个方面：
9
表15.2 高原上空大气的E和高原地气系统能量的收支 （单位：caclm 1d1）
1
月 项
目
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年 平 均
）
E -48 -87 51 124 193 224 208 152 91 -20 -112 -159 43
F -147 -88 44 119 181 207 203 154 101 -9 -98 -152 43
（2）山脉波和背风波引起的上升和下沉运动
接近一山脉的气流在某种条件下将继续在山脉上空 强迫向上，常常可以形成山脉波，在山的下风侧形 成背风波。在地球上许多山脉的背风面几乎都可以 观测到背风波的存在。
3
（3）对气团的阻挡作用 在许多情况下，山脉的障碍作用是最明显的。不
同的气团能够以平衡状态存在于山顶以下的山脉两 侧。低层空气的阻挡是山脉影响气流的最重要方式 之一。当地面气流接近山脉时，它趋于减速。在焚 风和布拉风中最常观测到山脉的作用。焚风是暖的 下坡风，而布拉风是一种冷的下坡风。 （4） 空气的偏转
6
15.2 青藏高原的热力和动力作用及其对周围
大气的影响
高原的热力作用
首先讨论高原上的冷热源问题。这涉及到两个重要的问题： 一是高原是冷源还是热源；二是在冷源或热源的分量中是感 热为主还是潜热为主。过去只知道高原夏季是热源，冬季如 何没有定论。根据近年来的研究表明，无论冬夏就整个高原 平均而言，相对于大气，高原都是个热源，也即全年从高原 地面都有不同形式的热量向大气输送（从下垫面出发，如果 某地区有热量从地面输送给大气，则此地称为热源）。从地 面有三种热量可以输送给大气：一是地面有效辐射，一是潜 热，一是湍流感热。以全年论，以湍流感热输送为最大，有 效辐射次之，蒸发最小，在夏季的七、八月份，地面的蒸发 潜热最大，但也比湍流感热小得多。其余的月份，从地面蒸 发的潜热可忽略不计。在冬季则以地面有效辐射为最大，湍 流感热输送次之。详细计算见表15.1。
2
（1）抬高的加热作用
由太阳接受到的大部分辐射通过大气在地面被吸收。 如果这种吸收面在某些地方被抬高或具有一定的坡 度，则可以产生强的热力环流。例如山谷风或坡风 就是这种情况。在坡风情况下，由水平温差产生的 浮力将引起气层向上加速或向下加速，这种加速度 将一直继续到摩擦阻力等于浮力的时候，最后建立 起稳态的坡风。大尺度山脉的加热作用将在下节讨 论。
最后，可以算出高原地区地气系统各月向四周大气输送的热
量（F）： F=SH+Le+LR1+SR+Lp-LR2-cpMΔT
10
长期以来关于青藏高原大气加热的性质或以那一种 加热分量为主的问题一直有不同的看法。图15.1是 高原上SH，Lp和E的月平均值。可以看到在高原西 部（半干旱地区）有极大的感热通量，在6月最大值 达450（～219W/m2），这大约是Flohn值的2倍。 因为很高，这种抬高的感热源可用于直接加热对流 层中上部大气。与西部相比，高原东部的SH要小得 多，但它在6月之前，仍超过LP。这表明在季风或 雨季到来之前，高原上以感热加热为主。在夏季（7 和8月），LP略大于SH。由于SH分量占优势，净加 热E在高原西部是很大的，结果西部地区对整个高 原净热平衡的贡献为主，而高原东部的贡献则要小 得多。
5
不同尺度和外形的山脉会产生不同的山脉作用。在 地球上大尺度山脉如西藏高原、落基山、安第斯山、 阿尔卑斯山、格陵兰等会产生许多种类的作用。其 中某些动力和热力作用可影响大范围地区的天气和 环流。目前天气预报的困难在一定程度上也与地形 在数值预报中难以正确地处理有关。至今作了许多 数值模拟工作来研究大尺度山脉的热力和动力作用 以及山脉对背风气旋的作用等问题。另外，对一些 大的山脉作用也展开了野外观测试验，例如1982年 3月和4月进行的阿尔卑斯山试验（ALPEX）是较早 的一个。在亚洲地区，在1979年和1998年进行了两 次青藏高原气象试验。
表15.1 高原平均地面向大气输送的热量（caclm 1d1）
月 项
目
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
感热 43 89 162 255 300 291 240 198 164 130 66 27
有效辐射 167 167 167 167 167 162 162 162 162 162 162 167
地面蒸发 2 4 21 21 28 78 86 75 29 4 4 2 潜热
地面向大 212 260 350 443 495 485 418 385 355 295 232 196 气输送的 总热量
8
上面从高原向大气的热量输送并不能全部用于高原大气。 如大部分的蒸发就不会在当地凝结。真正用于当地大气 的热量有五种：来自地面的有效辐射（LR1），来自地面 的湍流感热输送（SH），来自太阳的短波辐射（SR）， 来自当地的降水凝结潜热（LP）与由大气顶的向外的长 波辐射（LR2）。五种之和为：E=SH+LR1+LP+SR-LR2 E称为大气的热源。E>0，为热源；E<0，则为冷源。计 算结果如表7.2所示。就全年平均，高原上每平方厘米对 流层大气柱每天得到40～50卡热量。因此全年平均高原 大气是个热源。3～9月高原大气有净的热量，是个热源， 它得到的热量一部分用于高原大气本身的加热，一部分 向外输送。晚秋和冬季是个冷源。全年高原大气净得热 量的最大月份不在雨季得七、八月，而在六月。冬季高 原大气是个冷源，12月和1月强度最大。
当接近山脉的空气不能越过抬高的地形时，气流 必须在水平方向偏转并绕过山脉。这会引起各种局 地风系和天气系统的发展，甚至行星波的发展。
4
ห้องสมุดไป่ตู้
（5） 对降水的地形控制 降雨和降雪的地理分布受地形影响很大。有许多机 制来说明地形的这种控制作用。其间的相对重要性 由局地天气环境和山脉的尺度来决定。目前这个问 题也是暴雨研究中的一个重要问题（见第四章§4.2 地形对降雨的增幅作用部分）。 上述五个作用是地形影响气流的一般机制，应该指 出，它们之间并不是相互独立的。由于它们通常是 以组合的形式出现的，这就使山地气象学的研究变 得很困难。
高等天气学系列讲座 单元五：大地形对大气环流和天气
系统的影响
第十五讲 青藏高原对东亚季风 和天气过程的影响
丁一汇 国家气候中心
1
15.1各种尺度地形的一般作用
地球上的山脉对地球大气有重要的影响。不但能影 响山区及其邻近地区的天气和气候，而且对大范围 地区，甚至半球的天气和气候有重要的影响。山脉 对大气影响的程度，一方面取决于山脉本身的特征 （长度、宽度、高度等），另一方面取决于大气的 状态。山脉对大气的作用有以下几个方面：
9
表15.2 高原上空大气的E和高原地气系统能量的收支 （单位：caclm 1d1）
1
月 项
目
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年 平 均
）
E -48 -87 51 124 193 224 208 152 91 -20 -112 -159 43
F -147 -88 44 119 181 207 203 154 101 -9 -98 -152 43
（2）山脉波和背风波引起的上升和下沉运动
接近一山脉的气流在某种条件下将继续在山脉上空 强迫向上，常常可以形成山脉波，在山的下风侧形 成背风波。在地球上许多山脉的背风面几乎都可以 观测到背风波的存在。
3
（3）对气团的阻挡作用 在许多情况下，山脉的障碍作用是最明显的。不
同的气团能够以平衡状态存在于山顶以下的山脉两 侧。低层空气的阻挡是山脉影响气流的最重要方式 之一。当地面气流接近山脉时，它趋于减速。在焚 风和布拉风中最常观测到山脉的作用。焚风是暖的 下坡风，而布拉风是一种冷的下坡风。 （4） 空气的偏转
6
15.2 青藏高原的热力和动力作用及其对周围
大气的影响
高原的热力作用
首先讨论高原上的冷热源问题。这涉及到两个重要的问题： 一是高原是冷源还是热源；二是在冷源或热源的分量中是感 热为主还是潜热为主。过去只知道高原夏季是热源，冬季如 何没有定论。根据近年来的研究表明，无论冬夏就整个高原 平均而言，相对于大气，高原都是个热源，也即全年从高原 地面都有不同形式的热量向大气输送（从下垫面出发，如果 某地区有热量从地面输送给大气，则此地称为热源）。从地 面有三种热量可以输送给大气：一是地面有效辐射，一是潜 热，一是湍流感热。以全年论，以湍流感热输送为最大，有 效辐射次之，蒸发最小，在夏季的七、八月份，地面的蒸发 潜热最大，但也比湍流感热小得多。其余的月份，从地面蒸 发的潜热可忽略不计。在冬季则以地面有效辐射为最大，湍 流感热输送次之。详细计算见表15.1。
2
（1）抬高的加热作用
由太阳接受到的大部分辐射通过大气在地面被吸收。 如果这种吸收面在某些地方被抬高或具有一定的坡 度，则可以产生强的热力环流。例如山谷风或坡风 就是这种情况。在坡风情况下，由水平温差产生的 浮力将引起气层向上加速或向下加速，这种加速度 将一直继续到摩擦阻力等于浮力的时候，最后建立 起稳态的坡风。大尺度山脉的加热作用将在下节讨 论。
最后，可以算出高原地区地气系统各月向四周大气输送的热
量（F）： F=SH+Le+LR1+SR+Lp-LR2-cpMΔT
10
长期以来关于青藏高原大气加热的性质或以那一种 加热分量为主的问题一直有不同的看法。图15.1是 高原上SH，Lp和E的月平均值。可以看到在高原西 部（半干旱地区）有极大的感热通量，在6月最大值 达450（～219W/m2），这大约是Flohn值的2倍。 因为很高，这种抬高的感热源可用于直接加热对流 层中上部大气。与西部相比，高原东部的SH要小得 多，但它在6月之前，仍超过LP。这表明在季风或 雨季到来之前，高原上以感热加热为主。在夏季（7 和8月），LP略大于SH。由于SH分量占优势，净加 热E在高原西部是很大的，结果西部地区对整个高 原净热平衡的贡献为主，而高原东部的贡献则要小 得多。
5
不同尺度和外形的山脉会产生不同的山脉作用。在 地球上大尺度山脉如西藏高原、落基山、安第斯山、 阿尔卑斯山、格陵兰等会产生许多种类的作用。其 中某些动力和热力作用可影响大范围地区的天气和 环流。目前天气预报的困难在一定程度上也与地形 在数值预报中难以正确地处理有关。至今作了许多 数值模拟工作来研究大尺度山脉的热力和动力作用 以及山脉对背风气旋的作用等问题。另外，对一些 大的山脉作用也展开了野外观测试验，例如1982年 3月和4月进行的阿尔卑斯山试验（ALPEX）是较早 的一个。在亚洲地区，在1979年和1998年进行了两 次青藏高原气象试验。