青藏高原对大气环流的影响综述

摘要综合分析了青藏高原动力和热力及隆升对大气环流的影响，结果表明，隆升的高原对全球大气环流产生了巨大影响，隆升的临界高度值在2 000 m左右时，会对气候产生重要影响；动力影响使高原对流层中低层西风绕流汇合，形成北脊和南槽，且对南北两支西风起稳定作用，较高层的西风急流也可以爬坡自由通过高原且气流在迎风坡有利于反气旋性涡度加强；青藏高原雪盖也是影响地表热状况的一个重要因素。

关键词青藏高原隆升；临界高度；动力和热力作用；大气环流；雪盖

中图分类号S162.4文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03658-01

作者简介张雯（1987- ），女，四川成都人，助理工程师，从事大气科学、航空气象等方面的研究。

青藏高原地势起伏很大，平均海拔4 km以上，是世界上最高和最复杂的地形。青藏高原隆升作用、动力热力因子共同影响着高原周边地区、亚洲、甚至北半球的大气环流和天气及气候系统。高大地形到达大气对流层之中，大气动力作用强劲，强迫西风气流呈现出绕流和爬升运动，陶诗言等研究了青藏高原对大气环流的影响，发现冬季它对南北两支西风起稳定作用；夏季则在其上维持副高反气旋，副高南侧形成东风急流[1]。高原附近天气状况也与高原气流绕流与上升气流补偿形成的垂直环流相关以及热力性质相关。对于全球大气环流演变，青藏高原具有重要的意义，它同时影响着天气和气候在我国的形成和演变。因此，对青藏高原的研究有利于挖掘气候变化规律和提高我国灾害性天气预报的准确率。青藏高原的热力、动力及隆升作用对大范围大气环流的影响一直是国内外气象学研究的焦点。笔者在此探讨了青藏高原动力、热力及隆升对大气环流的影响。

1高原的动力抬升作用

1.1高原的抬升作用青藏高原的隆升对于我国的干旱和亚洲季风的形成有一定影响。近年来，有科学家用数值模拟方法，全面模拟了青藏高原的隆升与亚洲季风气候的关系，结果表明，过去千万年，印度板块对亚洲板块挤压从而形成喜马拉雅山脉，同时造成青藏高原上升2 km[2]。板块作用改变了地球的格局，青藏高原的隆升作用促使亚洲季风的形成，使北半球亚热带高原荒漠带北移导致我国东南多雨，西北气候干燥。青藏高原隆起还促进我国黄土高原的形成，使得我国东南部潮湿、西北干旱，自西北向东南呈现出荒漠-草原-森林的分布。在夏季，高原上空气受热上升，同时印度洋的暖湿气流补充，由此而带来丰沛的季风降雨。冬季高原下垫面空气冷却，引起我国北方的冷空气南下。

刘小冬等研究指出青藏高原隆升过程中的一个临界值（1.5～2.0 km），当高原隆升超过这一高度，对大气才得以产生强烈的影响，使环流系统、大气热力动力结构、区域气候形成等发生一系列巨大转变[3]；高原隆升至1 000～2 000 m，高原以东平原地区干热气候结束；高原隆升至2 000～3 000 m，高原以东地区冬季干冷、夏季湿热[4]。

1.2地形动力作用徐国昌等研究表明高原周边干旱气候与高原的动力作用形成的绕流以及夏季高原上上升气流补偿形成的垂直环流及热力性质相关[5]。范广洲等通过数值模拟的研究表明高原的隆升对西北地区的降水和气温有明显影响；当高原隆升至临界高度，西北地区前后气候特征对比明显[6]。高原大范围高海拔地形迫使气流绕行、分支、爬坡等并使过山气流速度改变，对大气环流的影响是相当显著。冬季500 hPa以下西风环流在高原明显分成南北两支，绕流且汇合，从而使得高原迎风坡和背风坡形成弱风的“死水区”，西风绕流作用形成北脊和南槽，且对南北两支西风起稳定作用。南支西风在高原南形成孟加拉湾低槽，槽前的西南气流受地形摩擦作用具有气旋性切变。我国西南地区冬春季节处于孟加拉湾地形槽前，低涡活动加强。除此而外，较高层的西风急流也可以爬坡自由通过高原，并在高原东侧下坡。气流在迎风坡，反气旋性涡度加强，而在背风坡有利于气旋性涡度加强。因此，冬季东亚大槽建立也与高原地形动力作用相关。夏季东亚大槽并不在大陆东岸，比冬季位置偏东一些，由此可以看出大地形的动力作用。

2青藏高原热力作用

随着高原测站增多和资料的不断积累，一些研究指出由于春季高原的加热作用，使高原南北侧的经向温度梯度发生变化，同时也使南亚副热带西风急流高原北侧的西风风速发生变化[7]。而当持续加热，对流层顶层和平流层底层出现暖高压，近地层则出现热低压，上空东风急流建立。叶笃正等分析还指出青藏暖高压的活动与西太平洋副热带高压和我国东部地区的旱涝有密切联系[8]。有关的流体力学模式试验研究也得到同样结论，且指出上述所有这些现象均是有内在联系的，其关键在于高原的加热作用。

高原夏季对对流层低层大气起到加热作用，叶笃正等根据实况观测数据认为高原地面对其上部空气来说，夏季始终为热源[7]。Flohn研究表明高原的热源西部以感热为主，东部地区在雨季开始后潜热起到重要作用；夏季热源形成了高原低层的气旋性环流、高空的反气旋性环流特征[9]。国内外研究发现高原加热与季风环流的重要影响，分析了加热作用与南亚高压变化的关系[10]，也有人则把季风的爆发与高原春季开始的地面加热相联系[11]。吴国雄等研究表明高原下垫面的加热形势主要以感热、加热以及凝结潜热的释放为主[12]。夏季高原下垫面的低压使低空辐合加强，高原上对流强盛，有利于高原上夏季环流的维持。同时强烈发展的小尺度对流使低层与高层正负涡度得以平衡，中小尺度運动的发生发展也进一步维持大尺度环流系统。

同时，高原的积雪覆盖对太阳辐射的反射，也是影响下垫面热状况的重要因素。雪盖的反射将大部分的太阳辐射都反射回大气，下垫面接收的太阳辐射远远少于无积雪覆盖的情况。叶笃正等曾从理论上讨论了青藏高原异常雪盖作为长期天气预报物理因子的重要性，根据卫星云图等资料，分析了冬春季高原雪盖的一些特征；对比了多雪与少雪时期青藏高原及其临近地区上空温、压场的差异，指出雪盖的异常对当时大气环流所具有的反馈作用是相当显著的[7]。在多雪覆盖时期，高原上的气温较正常年份偏低，造成高原南侧的南北温差增加，副热带西风急流加强；高原北侧相反，西风风速减小[7]。

3结论与讨论

（1）隆升的高原对东亚乃至北半球的大气环流产生了巨大影响，同时影响了干旱气候环境的形成。

（2）地形动力作用影响，高原大范围高海拔地形迫使气流绕行、分支、爬坡等并使过山气流速度改变，对大气环流的影响是相当显著，使我国西南地区冬春季节受孟加拉湾槽影响，低涡活动增多。冬季东亚大槽建立也与高原地形动力作用相关有关。

（3）高原夏季是热源，西部以感热为主，东部地区在雨季后潜热起重要作用。

（4）高原雪盖是影响下墊面热状况的重要因素，冬春季异常雪盖不仅对当时的温、压场有重要影响，还对未来的大气环流和气候变化影响深远。

参考文献

[1] 陶诗言，陈隆勋.夏季亚洲上空大气环流的结构[J].气象学报，1957，28（2）：234-246.

[2] 张耀存，钱永甫.青藏高原隆升作用与大气临界高度的数值研究[J].气象学报，1999，57（2）：131-140.

[3] 刘小东，汤懋沧.论青藏高原隆起作用与大气的临界高度[J].高原气象，1996，15（2）：131-140.

[4] 中国科学院青藏高原综合科学考察队.西藏气候[M].北京：科学出版社，1984：82-98.

[5] 徐国昌，张志银.青藏高原对西北干旱气候形成的作用[J].高原气象，1983，2（2）：8-15.

[6] 范广洲，程国栋.青藏高原隆升对西北地区降水量变化的影响[J].高原气象，2003，22（S1）：67-74.

[7] 叶笃正，罗四维，朱抱真.西藏高原以及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡[J].气象学报，1957，28（2）：108-121.

[8] 叶笃正，张捷迁.青藏高原加热作用对夏季东亚大气环流影响的初步模拟实验[J].中国科学，1974（3）：301-320.

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

[10] 何编.青藏高原热动力强迫对南亚夏季风影响的数值模拟研究和机理分析[D].江苏：南京信息工程大学，2013.