论东亚季风的形成

高文才

【摘要】东亚季风是全影响东亚环境的一种重要的大气环流系统，本文分析了东亚季风形成的三个基本因子和东亚季风的建立与维持机制，最后提出了在季风动力学研究方面需要进一步探讨的问题。

【关键词】东亚季风 海陆差异 太阳辐射

引言

早在十七世纪学者Hadley就提出季风的原动力是海陆热力特性差异。这一经典提法一直为后人所承认并加以补充和修正。例如高由禧（1979）强调南北半球季风的概念，他认为北半球夏季气温明显高于南半球，因此空气由南半球移向北半球，在科里奥利力作用下，形成北半球夏季季风。本文重新梳理了东亚季风形成的因子和建立与维持机制。

1 东亚季风形成的基本因子

季风是下垫面附近的大气现象（不包括高空平流层季风），影响季风形成的基本因子主要是下垫面附近的热力因子。

1.1太阳辐射的经向差异

由于地球的球形和太阳辐射直射纬度在23.5°S～23.5°N之间摆动，造成冬夏相反的纬向均匀的经向太阳辐射加热差。太阳辐射加热下垫面，再由下垫面通过地—气感热交换、潜热交换及长波幅射加热大气，其中感热交换及长波幅射直接加热当地的低层大气。潜热交换的水汽随气流流动主要在高空通过凝结潜热释放加热大气，而且不一定在当地。主要由于前二者的作用，如果下垫面均匀时，将造成冬夏相反的纬向均匀的经向大气加热梯度，从而引起行星风系的南北位移，形成季风。

1.2 海陆热力差异

由于陆地土壤热容量小，海水热容量大且有上下交换。因此，在冬季太阳辐射减少时，陆地温度降低快于海洋，反之，在夏季，陆地升温快于海洋，进使冬季大陆地表温度低于海洋，夏季高于海洋。因而，冬季大陆是冷源，海洋是热源；反之，夏季大陆是热源，海洋是冷源。由于地球表面海陆分布不均，特别是欧、亚、非洲大陆连成一片，从而形成冬夏相反的季风气流。

1.3青藏高原与大气之间的热力差异

与海陆效力差异相似，由于高原与自由大气的热力性质不同，造成高原与周围自由大气之间的效力差异，从而形成高原上的冬夏季风，并且对整个亚洲季风有直接影响。

除了上述三个基本因子之外，其他还有许多因子对季风的形成也有重要作用，如海冰与其他下垫面之间的热力差异、降水引起的凝结浴热释放、高原大地形的动力作用等。但是决定亚洲季風环流基本特征的仍是上述三个基本因子。

2 东亚季风的建立与维持机制

由7月东亚和印尼一北澳季风区的大气热源（汇）分布可以看出，南海一西太平洋热带季风经向垂直环流与东亚大陆一日本副热带经向垂直环流是由两对与其相对应的热源（汇）所维持的。对于东亚热带季风来说，澳大利亚地区冷却下沉，南海一西太平洋地区加热上升。就像一部热机一样，冷热源是驱动其运转的动力特别是凝结潜热释放加热其数值很大，是维持这部热机的主要动力。对于东亚副热带季风来说也是如此，西太平洋副热带高压中气流冷却下沉，北侧雨带中加热上升，从而维持了副热带季风经向垂直环流。由于这两个经向垂直环流的维持，不仅维持了低层南北两支西南季风气流，同时也维持了高空南北两支热带东风急流，并有利于南亚高压的东部脊在东亚大陆上空的维持。维持东亚冬季风经向垂直环流的热源（汇）是亚洲大陆的冷源和印尼一北澳地区的热源。当然，东亚季风环流是整个大气环流的一部分，它还受到全球大气环流的制约，并对全球大气环流施加影响。可以说，东亚季风环流的维持是在全球各种热力动力因子的作用下，大气环流变化的结果。但就其主要环流特征来说，是由这两对热源（汇）所驱动和维持的。

问题是无论在那一对热源（汇）中，热源总是由凝结潜热释放加热所造成的，而凝结潜热释放又总是位于季风辐合带中，那么季风辐合带的形成及其所处的位置又是由什么因子所决定的呢？显然，这也是各种热力动力因子与大气环流相互作用达到相对平衡的结果。尽管如此，在各种因子中必定存在一些基本的因子。这些基本因子就是本文开头所述的三因子。对于东亚夏季风来说，在其建立之前，季风雨带尚在南半球赤道附近。由于太阳辐射分布的季节变化，引起行星风系的北移，热带辐合带也北移，但是由于亚洲大陆与南部海洋之间各个经度上的感热加热差大不相同，于是从印度一南海一西太平洋的热带辐合带是由南向北倾斜的，愈向东离赤道愈近，至西太平洋已逐渐丧失季风辐合带的性质。因而可以说，亚洲热带季风环流基本特征的最初建立，主要是由海陆热力差与太阳辐射的经向差共同决定的。对流凝结潜热的释放是加强和维持季风环流的重要因子。

副热带季风较为复杂，它除了受经向太阳辐射加热差和经向海陆热力差的影响外，还受到纬向海陆热力差的作用。行星风系的影响主要反映在副热带高压带的北移。东亚大陆感热加热的影响使低层副热带高压脊减弱东缩，致使热带季风北上与副热带高压西南侧的东南气流汇合形成副热带季风。季风辐合带的位置主要是由中高层副热带高压的位置所决定的。纬向海陆热力楚使得副热带夏季风的风向更加偏南。因此，东亚副热带季风的基本特征也是由海陆热力差和太阳辐射经向差共同决定的。

青藏高原对东亚季风的建立、维持与传播有重要的作用。对东亚夏季风来说主要是热力作用。主要表现在高空南亚高压的北上，从4月份开始高空副热带高压中心就从菲律宾以东的洋面上向西北移至南海，5月又移至中南半岛，6月即跃上高原，在此过程中高压不断增强，范围不断扩大，最终成为夏季北半球高空最强大的环流系统。它的北上与高原地区大气的感热加强有密切的联系。各种计算结果均表明，从10月到2月高原为冷源，3月到7月高原为热源，其中3月到7月感热均大于潜热，特别在高原西部感热远大于潜热，高原转为雨季后感热潜热同样重要。由此可见，南亚高压中心跃上高原是与高原的热力性质有关的，即使在跃上高原后感热加热也很重要。