亚洲季风气候区的热源分布及其对亚洲季风形成的影响

摘要：亚洲季风，是一个重要的气候系统。本文在阅读文献的基础上，对亚洲季风气候系统的形成原因进行了分析，青藏高原、极地冰盖及热带印度洋和西太平的热量变化都对亚洲季风有重要影响。青藏高原的隆起对亚洲季风的形成有重要作用，特别是高原动力和热力作用。本文重点分析了亚洲季风气候区的热源分布对亚洲季风形成的影响，不同的热源空间分布型对我国不同月份降水的影响有差异。亚洲季风的本质，即是热带大气水汽中心随越赤道气流向外扩展的过程。

关键词：亚洲季风；热源与热汇；青藏高原隆起；岁差；极地冰盖

一、引言

世界上最早的关于描述季风的文献是我国帝舜的《南风》歌，距今大约4200年左右。季风，简而言之就是其风向随着季节的变化而变化，是一个重要的气候系统。季风形成的主要原因是海陆热力性质差异和行星风系的季节性移动而引起的，当然还有其他因素的影响，例如热带印度洋热量变化、极地冰盖面积、青藏高原及岁差等都对亚洲季风产生影响（刘东生， 1998； 刘晓东， 1999； 刘晓东， 2009；陈锦年， 2012）。李崇银（1988）对亚洲季风气候若干问题研究近况进行了介绍。杨建平等（2005）研究了亚洲季风与我国干湿、农牧气候界线之间的关系，结果表明季风环流的强弱变化控制着气候界线空间摆动的范围与方向，其年代际变化是中国干湿、农牧气候界线呈现出年代际变化特征的根源。杨建玲等（2007）研究了热带印度洋海表面温度年际变化主模态对亚洲季风区大气环流的影响，揭示了印度洋海盆模态可能引起北半球夏季绕球遥相关型。王彦明（2009）发现 AMO 与亚洲季风区气候存在密切的联系，之后利用 GFDL AM2、NCEP AGCM、NCAR CCM3 三个大气环流模式模拟了亚洲季风区气候对北大西洋海温异常的响应，并揭示其影响机制。

亚洲季风的建立及其强弱对我国的气候产生了重要影响。全球回归线穿过的陆地附近一般都是沙漠，例如北非，沙特，中美洲及澳大利亚中西部等，都因为在回归线穿过，受副热带高压的控制，盛行下沉气流，降水少，加之沿岸的寒流，从而形成了许多著名沙漠。而回归线穿过的我国云南、两广、福建及台湾等地区，不但没有形成沙漠，而是植被覆盖度高，降水丰富，河网密布的“鱼米之乡”。因此，被称为回归线上的绿洲。这得益于亚洲季风的建立，使得原本的信风带在这里被东南季风和西南季风所替代，从而把大量的海洋水汽带到陆地形成丰富的降水。

夏季风的強弱对我国雨带的迁移有重要影响。亚洲季风气候系统的年际和年代际变异对我国长江流域的旱涝灾害及华北的干旱有重要影响。黄荣辉等（2008）研究表明长江流域严重洪涝灾害一般发生在亚洲季风偏弱时，北方有频繁的冷空气活动。金霞（2009）分析了亚洲季风的降水日变化特征分析，结果表明夏季沿青藏高原西南侧山麓分布着一条明显的夜间最大降水带。

本文在阅读文献的基础上，分析了对季风形成有重要的因素对亚洲季风的影响，并重点分析了亚洲气候区的热源分布及其对亚洲季风形成的影响，以及对我国气候的影响，以期能够对亚洲季风有个整体性的认识。

二、亚洲季风的形成

亚洲陆地面积大而轮廓完整，缺乏深入内地的海湾，大陆中心距海遥远。内部有广大的干燥地区，夏季形成世界的热机，在干热的印度西部、伊朗南部与阿拉伯一带，极端最高气温达50℃左右，局部地区还要高些。夏季大陆强烈增温，形成一个巨大的低压区，通常称为印度热低压。这个低压夏季向东北扩展，几乎占据全部内陆，并与海上的副高之间形成很大的气压梯度。因此，亚洲季风的成因一般认为是其处在世界上最大的大陆（欧亚大陆）和世界上最大的大洋（太平洋）之间，海陆热力性质差异显著，以及行星风系的季节性移动，从而形成了东亚季风和南亚季风，是全球最显著的季风系统。一般认为东亚季风的建立应该满足两个条件：一是在东亚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；二是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。夏季行星风带北移，南半球的东南信风越过赤道而转成偏南与偏西风，也就是热带辐合带南侧的气流。印度洋的越赤道气流，主要是在增强印度西南季风方面起作用；太平洋的越赤道气流则对华南的西南季风与东南季风都有作用。

当然季风的形成还有其他因素的作用，如青藏高原隆起，极地冰盖及岁差等。刘东生（1998）研究表明东亚夏季风的雏形出现于渐新生世时期，显示了与渐新世初期南极冰盖的显著增大具有某种同时性，南极冰盖的出现会导致两半球的不对称性，使得热带复合带则会向北半球深入，从而南半球信风进入北半球低纬地区成为季风，给陆地带来海洋水汽。岁差会引起南北半球太阳辐射的变化是相反的，因此，位于南北半球低季风气候的岁差尺度响应通常也具有相反的变化趋势（刘晓东， 2009）。岁差会引起北半球夏季日辐射增加，导致陆地温度升高，海陆温差随之增大，使9ka前的亚-非季风强度较现今更为强烈，季风降水增多。

热带印度洋“耦合主模态”在夏季主要通过平均风场和水汽输送的热力学过程以及大气对热源的动力学响应，及其中纬度急流波导影响大气环流（杨建玲， 2007）。亚洲夏季风通过水汽输送的途径在印度洋的“放电”过程中有放大大气响应信号的作用。热带印度洋海盆模的“电容器”作用：ENSO首先对印度洋进行“充电”，形成热带印度洋海盆模，在ENSO峰值位相后的春季达峰值位相，并可以从春季持续到夏季，该模态又可以“放电”，引起春夏季大气环流的显著异常。因此提出了ENSO滞后和间接影响亚洲夏季风的一个新途径。

三、青藏高原隆起对亚洲季风的影响

青藏高原的隆起对亚洲季风的建立有重要作用。高原隆起可以通过各种直接和间接的作用使得气候变冷。一方面，高原隆起使当地因气温直减率效应而变冷，会使部分地面进入冰冻圈，促使高原面上大范围冬季雪盖形成，并通过反射率-温度反馈而影响到半球、甚至全球的气候；另一方面，高原隆起可以通过间接的生物化学作用是使全球，特别是高纬地区变冷。青藏高原隆起引起全球气候变冷，就长期趋势而言，减少了海表、地表蒸发和大气可持水量，总体上使降水有减少趋势；但是高原隆起又使夏季风加强，使得季风区的降水增多。

气候数值模拟方法的应用， 促进了青藏高原隆升对亚洲季风-干旱环境演化影响的研究。国内外学者已应用不断改进的数值模式（包括大气环流模式、海洋-大气耦合模式、海-陆-气-冰耦合的地球系统模式）， 通过控制性地改变地形高度等， 探討青藏高原隆升在亚洲和全球气候演化中的作用。

张晨等（2012）基于大气环流模式（CAM），在月和候时间尺度上对比分析了东亚夏季风对高原的响应特征。结果表明：高原隆起加强偏北风，使热带季风爆发之前华南及长江流域的降水加强，并通过对高层大气的显著加热作用，强化了东亚地区上层大气的南北热力差异，使得东亚夏季风加强。钱永甫等开展了青藏高原大地形对大气环流影响的数值模拟研究，揭示了高原动力和热力作用在亚洲区域环流形成和季风发展中的重要性。

通过无山、半山和全山的敏感性试验揭示了青藏高原对区域和全球气候环境的影响， 发现高原隆升增强了高原上夏季热源和冬季冷源作用，放大了季节对比， 加剧了盛行风向的季节转换，从而对亚洲冬、夏季风均有显著的增强作用。尽管不同学者的结果还存在诸多差异，但可以肯定的是高原隆升与亚洲气候变化确实存在着明确的因果联系。

四、亚洲季风气候区的热源分布及其对亚洲季风形成的影响

亚洲季风区的南亚-热带印度洋-热带西太平洋地区是全球范围最强的大气热源区，其中西太平洋暖池区是最强的热源中心。在亚洲季风区中，除赤道附近的热带西太平洋地区外，大气热源、热汇的季节差异非常明显，从青藏高原南部和孟加拉湾北部到中国东部和南海地区，冬季都是较强的热汇区，夏季则是非常强的热源区，其中，青藏高原南部和孟加拉湾东北部夏季的热源最强，而在北太平洋中纬度和澳大利亚北部洋面上，冬季是强热源区，夏季是非常弱的热源或热汇。

青藏高原地区影响我国东部夏季降水的同期大气热源的空间分布型是各不相同的。陈玉英和巩远发（2006）研究表明影响我国东部6月降水的同期大气热源REOF空间型是中南半岛附近和孟加拉湾北侧空间型；影响我国东部7月降水的同期大气热源REOF空间型是高原东南部、阿拉伯海北侧、孟加拉湾北边缘和高原东北边缘空间型；影响我国东部8月的同期大气热源REOF空间型是高原东南侧附件、高原东北边缘空间型。影响我国东部夏季降水的前期春季大气热源REOF空间型是高原北部和孟加拉湾东侧地区空间型。大气热源的不同空间型所对应的东亚乃至北半球的大气环流是不同的，因而影响我国同期降水的显著区域也是不同的。

五、亚洲季风气候的几点认识

从季风的形成过程来看，季风是由于热带辐合带季节性南北半球迁移导致的行星风系季节转换而成的（钱维宏，2005），其根本的推动力是热带辐合带和南北极地区之间的冷热源差异所产生的气压梯度力，因此本质上季风是一种能量的交换与传递过程，即通过季风系统将低纬的热带辐合带的热量传递到高纬地区，以平衡高低纬度之间的能量差异。从水文循环角度来看，季风与大气降水过程密切相关（陈诗越等， 2012），直接影响着一个地区的干湿变化，是区域气候和自然环境形成的基础，季风的波动演变对区域水文循环和旱涝灾害产生深刻影响，因此本质上季风也是一种重要的水文循环过程，对区域水量平衡具有重要意义。

尽管已有的各类气候模式对高原隆升气候效应的模拟具有一定的一致性， 但在某些方面尚存在明显差异. 例如， 青藏高原南部地形的动力作用和热力作用对南亚季风的相对重要性还有不同看法， 需要进一步的定量化研究. 目前用于研究高原区域隆升作用的数值模式分辨率还有待提高。与全球大气环流模式相比， 区域气候模式有较高的分辨率因而能更好地描述中小尺度的动力和物理过程， 进而能够更准确地模拟区域及局地地形对季风和干旱气候的影响， 但区域模式也有其自身的局限性， 无法反映区域内大气环流变化对区域外大气的反馈。

关于亚洲季风在轨道尺度上的驱动机制有两种不同的假说。第一种是“零相位”假说，即亚洲季风的演化完全受控于北半球夏季日射，最强盛季风出现的时间较之对应的北半球最大夏季日射至多存在较小的相位差，即“零相位”。第二种假说认为南亚季风除了受北半球夏季日射的直接驱动外， 还要受到南半球日射（在岁差周期上与北半球辐射反位相）引起的南印度洋潜热输送的巨大影响， 我们暂且称之为“潜热说”。

【参考文献】

[1] 陈诗越， 刘双爽， 张芹.论季风的形成及其本质. 聊城大学学报（ 自然科学版），2012（04）：67-70

[2] 陈玉英， 巩远发.亚洲季风区大气热源汇的气候特征. 中国气象学会2006 年年会“首届研究生年会”分会场， 中国四川成都，2006

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[5] 金霞.亚洲季风区云和降水的日变化特征分析. 硕士毕业论文， 中国气象科学研究院，2009

[6] 李崇银.亚洲季风气候若干问题研究近况. 热带气象，1988（03）：203-215

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[12] 杨建玲.热带印度洋海表面温度年际变化主模态对亚洲季风区大气环流的影响. 博士毕业论文， 中国海洋大学，2007

[13]杨建平.亚洲季风与中国干湿、农牧气候界线之关系. 地理科学，2005（04）：59-65

[14] 张晨.青藏高原对东亚夏季风影响的数值模拟. 地球物理学进展，2012（06）：2322-2334

作者简介：姓名徐琦（1990.03.13），性别；女，籍贯；辽宁盘锦， 单位；吉林师范大学，学历（2012级硕士）， 研究方向；自然资源保护与利用。