青藏高原大气水分循环特征

青藏高原对亚洲季风环流的形成有重要作用,同时作为"世界屋脊"拥有丰富的冰川、积雪、河流、湖泊和地下蓄水层。青藏高原特殊大地形动力和热力作用深刻地影响着亚洲与全球大气水分循环,也对全球气候与环境产生深远的影响。基于青藏高原在亚洲夏季风系统大气水分循环过程的重要地位,从青藏高原对全球大气水分循环重要作用的视角,综述了青藏高原大气水分循环过程中青藏高原局地热力对流、高原的"阶梯式"水汽流爬升"第二类条件不稳定(CISK)"物理模型、青藏高原视热源结构影响及多尺度水汽汇流通道、海洋-青藏高原"水汽源-汇"结构、青藏高原跨半球垂直环流圈水分循环结构、青藏高原大气水分循环综合模型等的相关研究进展,剖析了青藏高原大气水分循环综合模型的研究背景,探讨了青藏高原特殊大地形热力驱动机制及其云水效应,描述出与青藏高原热力驱动的亚洲区域和跨半球垂直环流圈水分循环结构,揭示了青藏高原热力强迫与海洋-大气-陆地水文过程特殊的相互反馈作用。青藏高原发源的亚洲河流水系是为人口众多的亚洲区域供给生活、农业和工业用水的重要水资源之一。因此,认识在全球变暖背景下青藏高原的水分循环及其对水资源变化影响至关重要,仍需深入地探讨青藏高原大气水分循环机制及其全球影响效应。     

有关青藏高原天气和环流研究工作的回顾

1.1959年以前的研究情况关于高原天气与环流的研究,我国早在50年代初期就已经有人作了不少的工作,叶笃正依据极少的观测资料分析了青藏高原大地形对东亚大气环流的影响,并提出了很好的看法,认为它的动力作用使东亚环流的季节变化在全球中具有特点。以后,随着资料的增多,气象学家们开始研究青藏高原的热力影响和高原及其周围的天气状况。     

青藏高原北侧大型天气过程若干天气气候特点

青藏高原是世界上地势最高、范围最大、地形最复杂的一个高原。它的热力和机械动力作用不仅影响着亚洲而且还影响到整个北半球乃至全球的大气环流。高原对东亚环流和天气系统的动力及热     

珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究

青藏高原以其独特的动力和热力作用.影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程.高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征.为研究青藏高原大型山地局地环流系统,2007年5～6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究(HEST2007)强化观测实验,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测.本文采用该实验观测资料,对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演,并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析.研究表明,声学虚温与真实温度之间存在明显的差异,通过反演计算可以有效地减小两者间的差异,绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同.     

青藏高原大地形对冬季东亚大气环流的影响

本文用有限区域的p—σ5层原始方程模式作数值模式,以美国国家气象中心的气候资料及姚兰昌等人计算的1979年1月东亚平均大气加热场作为初始场进行了数值模拟和试验,探讨了青藏高原大地形对冬季东亚大气环流的影响。试验结果表明:(1)冬季东亚加热场的热力作用比青藏高原大地形的动力作用要次一级。(2)冬季青藏高原大地形的动力作用,主要表现在纬向西风过高原的绕流效应和爬坡效应,它们对东亚冬季大气环流平均场的形成具有决定性的贡献。(3)冬季,在东亚地区垂直环流的分布及其强弱基本上取决于青藏高原的动力作用,最强的哈德菜环流出现在西太平洋地区,而不在高原地区。(4)冬季东亚加热场的热力作用主要表现在通过动力作用加强东亚大槽、加强高原南北两侧和日本上空的急流以及东亚地面反气旋。 在冬季,东亚地区的大形势分布主要取决于大地形的动力作用,而冷热源的热力作用则影响着系统的强度。     

“青藏高原加热引起的海陆热力差异对新疆夏季降水的影响机理研究”项目

正一、立项背景青藏高原是世界上最大最陡峭的大地形,其动力和热力作用是形成和维持北半球大气环流的重要原因之一,气流对热源的热力适应形成高原上空近地层低压和中高层的青藏高压,高原上空大尺度大气热源(汇)激发出的热力波及与之相联系的热量、动量传播对周边地区的天气气候有着重要影响。夏季青藏高原对流层低层环绕高原的气旋式环流加强,高原上空盛行上升气流,与之联系的高原北侧有补偿的下沉气流生成,在高原东南侧形成潮湿气候,西北侧形成干旱气候对新疆夏季降水有重要影响的副热带西风急流、南亚高压等大尺度环流系统,均和青藏高原下垫面热力异常     

珠穆朗玛峰北坡局地环流日变化的观测研究

青藏高原地-气间的物质/能量交换是高原与全球大气系统相联系的重要纽带.陡峭的地形和强烈的地表差异在高原山区形成特殊的局地大气环流系统,在地气交换中起着重要作用.为研究珠峰北坡的局地环流系统,于2006年5～6月间在珠峰北坡绒布河谷实施强化观测实验HEST2006,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测,分析了该地区局地环流的日变化过程,包括:(1)地面风场的分布和变化;(2)风场垂直结构;(3)垂直运动及可能的驱动机制.研究表明,该地区局地大气环流是由地形与地表状态调整的大气辐射加热和冷却所驱动,包含多种不同的山地环流成分,与典型山谷风环流不同,具有很强的特殊性,对地气问的交换有重要影响.     

关于大气环流型季节特征形成的物理因子的数值试验

本文着重研究大气环流季节特征的成因问题。模式试验中将牛顿强迫项的平衡温度斜压结构作类似冬夏气候特征的变化,且加入南北半球大地形强迫作用,研究大气环流型对冬夏全球热力结构特征以及南北半球大地形强迫效应的响应。     

青藏高原隆升对春、夏季亚洲大气环流的影响

利用全球大气环流谱模式R42L9,进行了有、无青藏高原大地形两种情况的10年积分,通过两个试验结果的比较,研究了青藏高原大地形对春、夏亚洲大气环流的影响。模拟结果表明：春季,青藏高原大地形对低层西风的阻挡引起了绕流,其北支气流加强了北方冷空气在高原东侧的南下;同时,作为一个弱热源,它的热力作用加强了高原南侧的南支西风气流,为华南地区输送了大量的暖湿空气。冷暖空气的交汇,加强了华南地区春季的降水。夏季,青藏高原强热源的存在,引起的低层气旋性环流,加强了青藏高原东侧的东亚夏季风,使其向北发展。盛夏,青藏高原“感热气泵（SHAP）”在南亚地区上空低层造成了负涡度和辐散异常,使南亚地区的夏季降水减少,南亚夏季风减弱;在对流层上层高原上宅形成负涡源,并通过遥相关加强了伊朗高压。     

前言

叶笃正院士是世界著名的气象学家,是中国现代大气科学奠基人之一。他在罗斯贝波的能量频散、大气运动的适应过程、东亚大气环流变化、青藏高原对大气环流和气候的热力效应以及全球气候变化及其适应等研究领域做出了系统而开创性的贡献。     

数值模式中处理地形影响的方法和问题

地球上各种不同尺度的地形对大气中从行星尺度到次天气尺度的各种不同尺度的系统的运动都有着重要影响。许多气象学家对此进行了大量研究。我国西部有世界屋脊青藏高原。它不仅是一些天气系统产生的源地,也影响所有经过它的天气系统,甚至对东亚乃至全球的大气环流都有重要作用。从50年代开始,我国气象学家从天气学分析、诊断研究、理论研究和转盘试验等各个不同角度研究了地形影响问题,做了大量的工作,限于篇幅不在此列举。     

我国东南沿岸及复杂山地后汛期降水日变化的数值研究

利用2009~2017年7~9月福建省逐小时地面加密自动站资料和2015~2017年7~9月厦门站的探空资料,通过K均值聚类法和中尺度数值模式(WRF3.9.1.1版本)理想数值模拟,分析了我国东南沿岸及复杂山地(福建)后汛期降水日变化特征,揭示了地形热力环流以及海陆风环流在热对流降水日变化形成中的作用,探讨了环境温湿廓线及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度和日峰值出现时间的影响。结果发现:我国东南沿岸复杂山地(福建)后汛期降水日变化受地形热力环流和海陆风环流的影响和调制,白天辐射加热在复杂山地形成的局地热力环流激发出对流降雨带,午后受海风环流的影响,对流降雨带组织发展达到峰值,之后随着地形热力环流和海风环流减弱雨带逐渐减弱。武夷山及周边复杂山地的降水日变化主要受地形热力环流的影响,在午后对流降水达到峰值,夜间减弱几近消失。理想数值试验进一步证实了我国东南沿岸复杂山地地形热力环流对对流降雨的触发以及海陆风环流在山地对流雨带组织发展中的作用,环境温湿廓线以及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度以及日峰值出现的时间具有重要影响,其中环境温湿廓线的大气抬升凝结高度、大气可降水量、大气的对流不稳定度以及大气中低层湿度分布的不同,会影响热对流降水日峰值强度,并通过影响山地热力对流触发时间,改变热对流降水日峰值时间,而环境风垂直廓线的低层气流强度和方向、中低层垂直风切变的不同,会影响地形热力对流系统的启动、组织发展和移动等特征,进而影响热对流降水日峰值强度以及热对流降水日峰值时间。     

青藏高原热力状况异常特征及其与长江中下游地区夏季降水的关系

本文首先对青藏高原热力状况特征进行统计分析，得出高原下垫面热力状况分布具有复杂性和多样性，除具有整个高原一致性外，还具有南北反相关及东西反相关等异常的热力对比分布型，不同的下垫面热力分布型能够对大气环产生不同的影响。并针对南北反相现象进行成因及持续性分析，青藏高原下垫面热力状况南北反相关分布型与大气环流的异常有关，分析表明青藏高原下垫面热力状况南北反相关分布型与大气环流的异常有关，青藏高原下垫面热力状况异常实际上可能是亚洲冬季风异常活动的结果；而高原下垫面热力异常状况具有较强的持续性，其与后期大气环流存在密切的联系，通过影响亚洲夏季风进而影响我国夏季降水的分布型，即当青藏高原下同前冬热力状况为南侧偏暖（冷），北侧则偏冷（暖）分布时，对应长江中下游地区夏季易偏旱（涝），反之亦然。     

第2次青藏高原大气科学试验(1994-2000)青藏高原地一气系统物理过程及其对全球气候和中国灾害性天气影响的观测和理论研究

高原地势高耸、地形复杂,称为"世界屋脊”.青藏高原对东亚及全球大气环流的影响是举世瞩目的.青藏高原近地面层及边界层大气物理参数的观删研究与任何地点的观测研究相比,难度更大,而且意义十分重要.     

信息动态

2016年2月是我国现代大气科学奠基人之一、国际著名气象学家——叶笃正先生的百年诞辰.为纪念叶笃正先生对我国和国际大气科学和全球气候变化研究发展的重大贡献,我们特此出版《叶笃正先生百年诞辰纪念专刊》. 叶笃正先生的一生是为现代大气科学和全球气候变化研究努力奋斗的一生.他在国际上首先创立了大气长波的频散理论和东亚大气环流理论,不仅为大气动力学理论的发展做出了卓越贡献,而且为天气预报和短期气候预测奠定了理论基础;他提出大气运动适应过程的尺度理论,推动了大气中大尺度环流动力学的深入研究,开辟了中、小尺度环流系统动力学研究的新途径;他在国际上率先提出了青藏高原对亚洲季风(特别是东亚季风)产生和变异的热力和动力作用,从而奠定了青藏高原气象学基础,开辟了青藏高原气象研究之路.     

模式大气中青藏高原对环流E—P通量特征的影响

利用有青藏高原地形存在及没有青藏高原地形存在时的数值模拟结果，对比分析了它们环流E—P通量特征的差异。结果表明，这些差异与大地形对西风气流的阻挡、抬升作用有关；也与大地形在夏季季年环流中所起的热力作用有关。同时青藏高原对中纬度地区上传的E—P通量有激发作用。     

南亚海陆热力差异及其对热带季风区环流的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了亚洲热带季风区海陆分布所造成的热力差异,以及空间非均匀加热对热带季风区环流特别是初夏过渡季节环流的影响.在大尺度环流背景下,次大陆地形对亚洲热带地区环流的影响主要表现在对低层环流的热力作用,其中感热加热对冬、春季环流的影响明显,对秋季环流的作用相对较小.中南半岛和印度半岛之间的热力差异及其对环流的影响受到青藏高原的调配作用.在初夏过渡季节,高原热力强迫作用于低纬低层环流,使低纬约90 (E以东出现南风加强、以西出现北风加强,从而增强了中南半岛上空的潜热加热,减弱了其低层的感热加热,印度半岛地区还加强了低层的感热加热.多尺度、各种性质的加热共同作用于低纬大气,形成了亚洲热带地区独有的环流特征.     

夏季青藏高原上空热力异常与其上下游大气环流联系的研究进展

围绕夏季青藏高原热力异常与其上、下游大气环流在年际尺度变化上的联系,对最新的研究成果做了简要介绍。通过观测资料分析与数值试验,指出在年际尺度上夏季青藏高原热力异常与同期亚洲-太平洋涛动（APO）具有显著且稳定的联系,前者可能通过调节亚洲和中东太平洋热带外大尺度垂直环流异常影响后者。另外,夏季青藏高原热力异常对高原上空及更大范围上对流层温度的年际变化也有一定贡献,进而通过对上游大尺度环流的调节作用影响到同期西非萨赫勒地区的降水。夏季青藏高原热力异常只是导致其上、下游大气环流年际变化的一个原因,其他影响效应尚需进一步探讨。      

海陆分布和地形对大气垂直环流影响的诊断研究

本文利用GFDL10年平均的气候资料,分析了海陆分布和地形对大气中经圈和纬圈垂直环流的影响。文中提出了用运动学方法分别在P和σ坐标系中计算大气垂直运动ω或W的新方法。讨论了欧亚非洲季风的垂直环流特征,并与非季风区相应垂直环流围进行了比较。结果表明,在具有明显南北向海陆差异的经度上（如欧亚大陆所在处）,垂直的季风经圈环流具有较大的强度,且有明显的季节变化。而在只有海洋的经度上,垂直经圈环流较弱,季节变化不明显。在纬圈方向,垂直环流圈在海陆差异较大的北半球中高纬度带也比海陆差异较小的低纬和赤道地区复杂得多。地形的作用迭加于海陆热力差异的作用之上,加强了地形区和自由大气间的热力差异,使青藏高原和落基山脉所在的经度带内的垂直环流圈变得更加复杂,季节变化更明显。     

青藏高原地表对大气红外冷却廓线的影响

青藏高原地表对大气红外冷却廓线的影响ＥｒｉｃＡ．Ｓｍｉｔｈ；ＬｅｔＳｈｉ（佛罗里达州立大学气象系和巨型计算研究所）１引言青藏高原对大气环流的动力和热力影响是众所周知的。很多学者对青藏高原作为一个巨大的、抬高的热源对大气的影响做过深入的研究。这些研究重...