青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟 (Ⅱ):水汽收支及高原动力、热力作用的影响

青藏高原隆升对西北干旱区形成的研究,对于理解西北干旱气候环境的形成有重要的意义.本文通过数值模拟,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,我国干旱区大气水分循环及青藏高原动力、热力作用与现在的差异.结果表明,青藏高原隆升前和隆升至临界高度时,干旱区边界内获得的净水汽通量均明显比现在偏多;我国干旱区700 hPa涡度比现在大;夏季高原地区的上升运动比现在弱,干旱区下沉运动偏弱,这些都更有利于降水的产生.     

青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟（Ⅰ）：对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究，对于理解西北干旱区的成因有重要的意义。本通过三个数值试验，初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时，北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异。结果表明，青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场有明显的影响；高原隆升前和隆升至临界高度时，北半球绝大部分地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低。不同季节时，各环流场变化的情况也基本一致。高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响，这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化。     

青藏高原隆升对西北地区降水量变化的影响

青藏高原的隆升是地质历史上一次重大的地质事件，中国对西北干旱气候与环境的形成和演变有着重要的影响。本利用CCM3模式模拟了高原隆升前和隆升至临界高度时，西北地区的降水与现在的差别，从而初步探讨了高原隆升对西北干旱区气候变化的影响。结果表明，高原隆升对西北地区降水有明显影响。隆升前，西北地区年降水比现在偏多约150mm；随着高原隆升西北地区年降水逐步减少，到高原隆升至临界高度时，西北地区降水比高原隆升前约减少了77mm，但仍比现在多约73mm。在不同季节，降水的变化是不尽相同。     

青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(Ⅰ):对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究,对于理解西北干旱区的成因有重要的意义.本文通过三个数值试验,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异.结果表明,青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500 hPa高度场、100 hPa高度场有明显的影响;高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球绝大部分地区海平面气压场、500 hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低.不同季节时,各环流场变化的情况也基本一致.高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响,这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化.     

青藏高原隆升对西北地区降水量变化的影响

青藏高原的隆升是地质历史上一次重大的地质事件,中国对西北干旱气候与环境的形成和演变有着重要的影响.本文利用CCM3模式模拟了高原隆升前和隆升至临界高度时,西北地区的降水与现在的差别,从而初步探讨了高原隆升对西北干旱区气候变化的影响.结果表明,高原隆升对西北地区降水有明显影响.隆升前,西北地区年降水比现在偏多约150 mm;随着高原隆升西北地区年降水逐步减少,到高原隆升至临界高度时,西北地区降水比高原隆升前约减少了77 mm,但仍比现在多约73mm.在不同季节,降水的变化是不尽相同.     

青藏高原隆升作用于大气临界高度的数值研究

利用Ｐ－σ混合坐标系全球大气环流模式研究了青藏高原隆升作用于大气临界高度问题,通过对数值试验结果的分析进一步证实了在高原隆升的过程中存在着一个临界高度,这个高度在夏季约为１５００～２０００ｍ。当高原总体平均高度超过临界高度后,高原周围地区的气流主要以绕流为主,爬坡气流的速度较小,稳定的高原季风开始形成,高原地区范围内为强大的上升运动区,高原南侧和中国东部地区出现一条明显的雨带,随着高原隆升高度的增高,雨带内的降水量逐渐增加,同时高原西侧附近地区形成一个稳定的感热通量大值带     

青藏高原季风对我国西北干旱区气候的影响

基于ERA-Interim逐月再分析资料及同期高原和我国西北干旱区观测站温度与降水资料,分析高原季风与西北干旱区气候的关系,对比高原典型强弱季风年平均大尺度环流和水汽输送条件的差异,探讨高原强弱季风年西北干旱区气候差异形成的原因。研究结果表明:高原季风与我国西北干旱区气候相关关系显著;高原强弱季风年对应的大尺度环流和垂直环流系统存在明显差异;水汽条件和抬升条件好坏与降水量多寡配合得较好,即强高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件更有利于降水,而弱高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件偏差,对应降水量较常年同期偏少。     

青藏高原与中国西北干旱区地面感热季节增强时间的差异及相互关系

利用1982-2015年中国西北干旱区88个、青藏高原中东部70个常规气象站逐日地表感热通量计算资料,分析了青藏高原和中国西北干旱区地表感热的气候差异特征及其相互关系。结果表明：（1）青藏高原在春季感热增强的时间普遍早于中国西北干旱区,干旱区春季感热异常增强时间偏早（晚）的地方,在秋季感热异常减弱的时间也更偏早（晚）。（2）青藏高原感热全年表现为正值,春季感热最强,夏季次之;西北干旱区感热冬季表现为弱的负值,夏季感热最强。春季青藏高原感热呈东部偏弱（强）、西部偏强（弱）的分布时,夏季塔里木盆地及其东北部、甘肃西南部以及宁夏平原等干旱区感热偏弱（强）。（3）当青藏高原感热增强时间呈西北部偏早（晚）、东南部偏晚（早）分布时,中国西北干旱区的塔里木盆地南部以及甘肃北部感热增强时间偏早（晚）,准噶尔盆地感热增强时间偏晚（早）。这一研究结果对进一步认识青藏高原和中国西北干旱区下垫面感热通量及陆气相互作用的时空变化特征,为青藏高原草地生态系统的保护及东亚气候的预测提供理论依据。     

青藏高原北侧地区干湿年夏季垂直环流差异的对比分析及青藏高原的热力影响

为了分析西北干旱的形成原因，本文首先利用高原北侧地区５站历年夏季的降水量资料等，制定了该区的干湿标准，划分了历年夏季的干湿等级。接着又利用ＥＣＭＷＦ的格点资料等对比分析了该区干湿年夏季间垂直环流的差异，也探讨了青藏高原地面热状况与高原北侧干湿状况的联系。其主要结论是：１）文中制定的以降水标准差为判据的干湿标准适合西北干旱区；２）高原北侧干湿年夏季间在高原北侧和高原上的垂直环流存在明显差异；３）青藏高原地面热状况与上列差异有关，也即青藏高原的热力作用是西北干旱的重要成因之一。     

夏季西北干旱气候形成的数值模拟——高原地形和环流场等的影响

为了进一步检验和修改本文部分作者先前初步提出的影响夏季西北干旱气候形成的因子及如何相互作用形成西北干旱气候的物理图像,本文继续用一全球大气环流谱模式,设计了5组试验,利用ECMWF 的格点分析值资料,进行了数值模拟。结果表明,青藏高原隆升和环流差异是形成西北干旱气候的重要因子,已提出的西北干旱气候形成的物理图像大体是正确的。     

青藏高原的抬升和夷平过程对气候与环境的影响

系统地讨论了高原隆起的早第三纪至现代青藏高原的７次抬升过程对气候和环境的影响，应用气象学理论分析了当时气候形成的原因，主要结论；（１）高原隆起前的干热气候是由于隆起全球地势平坦，致使大气热机效率很低之效；（２）渐新世初高原的水平尺度达到斜压大气地转适应的临界尺度，大气环流从南北两极“两涡对峙”突变成地球三极的“三涡鼎立”气候发生突变；（３）分析了２．５Ｍａ时高原抬升到２０００ｍ这一重要临界高度后大     

西北干旱区感热异常对中国夏季降水影响的模拟

利用最新版的RegCM3模式通过增加西北干旱区地面向大气的感热输送,模拟了西北干旱区春、夏季感热异常对中国夏季降水的影响。结果表明:西北地区地面向大气的感热输送增加后,西北干旱区低层空气温度升高,空气密度减小使得空气有上升运动距平,减弱了空气的下沉运动,从而在新疆地区降水增加。西北地区下沉气流减弱使得高空气压更强,形成反气旋气流距平,导致高原地区上升气流减弱,在青藏高原降水减少。高原地区上升气流减弱导致在长江中下游和东北北部分别有负的气压距平中心,使得这里有气旋式距平环流,降水增加;而在华南、西南、华北南部和东北南部降水减少。     

青藏高原积雪日数与高原季风的关系

利用青藏高原50个气象台站1960-2004年的积雪日数、NCEP/NCAR再分析资料、青藏高原地面加热场强度距平指数和高原季风指数资料,采用EOF、滑动t检验以及相关分析等方法分析了近60年来青藏高原季风的变化特征和近45年来青藏高原积雪日数的变化特征以及二者之间的关系;分析了青藏高原季风与青藏高原高度场和青藏高原地面加热场之间的相关性。结果表明:当初冬(11月)青藏高原地面加热场强度强时,隆冬(12月~1月)的青藏高原冬季风弱,次年春季(4~6月)的青藏高原地面加热场强度弱;当青藏高原夏季风强(弱)时,有利于唐古拉山地区积雪日数的增加(减少),班戈地区和青海东北部积雪日数的减少(增加);当青藏高原冬季风强(弱)时,有利于青海北部和西藏南部积雪日数的减少(增加),喜马拉雅山和唐古拉山积雪日数的增加(减少)。     

论青藏高原隆起作用于大气的临界高度

在以前工作的基础上，从大气动力学、热力学及气候学的角度，进一步论证了在青茂高原隆起过程中存在一个临界高度ｈｃ（－１．５－２ｋｍ）。当高原隆起突破这一临界高度时才开始对大气产生强烈的作用，从而造成大气环流、大气热力结构、亚洲区域以及全球气候等一系列巨大转变。     

青藏高原东侧初夏旱涝的季风环流分析

利用NCEP／NCAR1958—1999年5～6月各标准等压面层网格点资料，采用合成法和对比分析等方法，对初夏青藏高原季风和东亚季风环流异常进行了分析。结果表明：四川盆地初夏干旱的季风环流特征是高原季风偏弱，高原季风低压偏西，我国东部地区东亚季风偏弱，东亚季风槽偏南；而多雨年则反之。四川盆地初夏干旱年，极涡向亚洲大陆发展，强度偏强，东亚大槽偏强且稳定；而多雨的年份，极涡萎缩在极地区域，强度偏弱，东亚大槽偏弱。     

青藏高原隆升影响夏季大气环流的敏感性试验

本文用球带范围的大气环流耦合模式，模拟了青藏高原隆升过程中大气环流的变化。模拟的结果表明，高原对大气的加热作用随着高原地形的升高而加强，而其中潜热加热的贡献占据第一位。高原隆升加剧了高原上空大气的上升运动，使高低空的高低压系统得到了加强，增强了南亚和东亚的季风强度，并且引起高原地区降水明显增加，地表面平均温度剧烈下降。尽管如此，青藏高原的隆升并没有从根本上改变大气环流形势，海陆分布才是形成当代大气环流及季风的根本因子。因此，要模拟地质历史时期气候状况，除了高原地形外，还须考虑更多的因子，尤其是海陆分布的变化。     

环境场对东海登陆热带气旋陆地路径的影响

采用合成分析的方法，对比分析了在华东南部沿海登陆，维持较短陆地路径和维持较长陆地路径的两类热带气旋的环境场变化，结果表明：环境场对登陆热带气旋的陆地路径的维持有重要影响。当西北太平洋副热带高压迅速加强西伸；中低层低压环流迅速减弱；中低层环境热力条件差，海洋水汽输送中断；高层水平流场呈纬向型，青藏高原反气旋环流相对较弱而西北太平洋副热带高压反气旋环流强大，中纬带西风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围的高层水平辐散弱并衰减，低层水平辐合弱并衰减，热带气旋的对流被抑制，仅能维持较短路径很快就减弱消亡。反之，当西北太平洋副热带高压减弱东退，西风槽南压；低层低压环流长时间维持；中低层环境热力条件好，海洋水汽输送通畅；高层水平流场呈经向型，青藏高原反气旋环流相对强大而西北太平洋副热带高压反气旋环流减弱东退，中纬带西风急流较弱，低空东南风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围高层水平辐散强并维持，低层水平辐合强并维持，热带气旋的对流通畅，能维持较长生命史和较长的路径。     

陆面过程模式SSiB在中国西北典型干旱区使用性能的检验

利用2000年5月25日～6月15日敦煌试验加强期的观测资料，检验了SSiB模式在我国西北典型干旱区的使用性能。结果表明，在无降水强迫的情况下，模式对净辐射、感热、潜热和地表温度有较好的再现能力；但当加入降水强迫时，模式输出的模拟值与实测值有较大的差别，究其原因这可能与该模式对干旱区土壤水运动过程描述不准确有关。因此，要将此模式应用于典型干旱区，需要做进一步的改进工作。     

青藏高原地面感热对北半球大气环流和中国气候异常的影响

在青藏高原地面感热通量的基本气候特征以及异常变化的空间结构和时间演变趋势研究的基础上,进一步就高原地面感热异常对北半球大气环流和中国气候异常的影响进行诊断研究,并利用IAP2-LAGCM对青藏高原地面感热异常的影响进行了数值试验.结果表明:冬季地面感热在青藏高原西部、藏南谷地、横断山地区异常偏强,中、东部异常偏弱时,可使北半球500 hPa高度场表现出较明显的EU型和PNA型;高原西部、青海中北部异常偏弱,高原中部及东南部异常偏强时,使北半球100 hPa高度场的年际差异加强;西部、南部为正,柴达木及青海东部地区为负时,则新疆南部、西北东部及江南地区少雨,全国大部地区气温偏高.夏季高原地面感热通量距平特征为西南、藏南谷地、横断山区偏强,高原大部(中心在青海南部)异常偏弱时,则500"a高度场上青藏高原南部(孟加拉湾)高度偏高,高原北部高度偏低,负值区在帕米尔;当感热通量距平特征为高原西南、藏南谷地、横断山区偏弱,高原大部异常偏强时,有利于南亚高压的建立与维持;当地面感热通量呈南正北负距平差异时,长江上游、黄河源头及西北地区东部和东北部分地区降水量比常年偏多,气温偏低,中国东部、南部降水偏少,气温偏高.通过数值模式进行的敏感性试验证实了大气环流及区域气候变化对青藏高原地面感热总体异常的响应.       

冷空气对两例高原低涡移出高原影响的分析

利用NCEP再分析资料对2002年8月12~20日托勒涡及2003年7月12~14日诺木洪涡两例高原低涡在冷空气影响下移出高原的斜压性和温度平流进行诊断分析,结果表明:(1)受切变线影响的托勒低涡移出高原时主要受东北方冷空气不断伸入涡区的影响,西风槽前的诺木洪低涡主要受西北方冷空气伸入涡区的影响。(2)高原低涡是在600 hPa以上涡柱内斜压性较强、500 hPa涡区内斜压性加强情况下移出高原的。不同的是:托勒低涡移出高原,涡柱内对流层中上层斜压性、500 hPa涡区内斜压性都比诺木洪低涡弱;托勒低涡涡柱内北冷南暖现象比诺木洪低涡强。(3)高原低涡是在低涡区内大部分受冷平流控制,涡区西部冷平流比东部强时移出高原的;低涡西部的冷平流加强将会使低涡发展加强,在高原以东持续。不同的是:受切变线影响的托勒低涡移出高原时低涡西部冷平流区强度比受西风槽前诺木洪低涡弱;而托勒低涡区冷平流区比诺木洪低涡移出高原时大。