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大地形热力影响与“放大的海陆差异”效应
众所周知,亚洲夏季风(ASM)是世界上最大和最显著的季风,其强度及其云降水变化可能对全球气候和气候系统产生深远的影响,特别是对南亚和东亚的降水型与洪涝灾害产生重要影响。过去大量的研究试图去解释导致亚洲夏季风的变化原因。许多研究表明,青藏高原作为亚洲夏季风的主要驱动力,季风环流的变化能否反映青藏高原热源的变化?研究认为亚洲古气候环境变化中青藏高原隆起是引起“行星波主导型”过渡到“季风主导型”的关键因素。朱抱真、朱乾根和胡江林的模式研究表明,如果青藏高原不存在,季风雨带将被抑制在亚热带低纬地区。因此,青藏高原的地形作用导致了东亚季风降雨时空分布特征。吴国雄指出,东亚大气环流对青藏高原的表面感热加热起着重要作用;Wu 和 Zhang发现青藏高原的动力作用与“热泵”效应同时对亚洲夏季风有影响。
研究青藏高原大地形热力影响的另一关键而现实的问题仍然是:作为一个巨大的高架大陆,青藏高原大地形是一个伸展到自由大气的巨大“热源柱”,这种“中空加热”季节变化是否可影响亚洲季风云降水时空分布变化?东亚区域梅雨雨带的演进是否存在青藏高原到黄土高原“三阶梯”大地形地—气变化过程热力驱动作用,这些关键物理过程是否影响了梅雨带时空的演变?
东亚区域春夏季季风降水最突出的是“梅雨”,日本称“Baiu”,韩国称“Changma”。“梅雨”一词的起源,是因为中国南方梅子成熟季节与雨季来临不谋而合。在梅雨季节,大范围降水覆盖中国东部、朝鲜半岛和日本,并形成跨日本海雨带。亚洲夏季风区域划分成东亚夏季风和南亚夏季风(印度季风) 。许多先前的研究还表明,梅雨锋的时空变化反映了季节转换过程中由于海陆热力差异而产生的影响作用。从春到夏的季节转换,海洋大量水汽输送到东亚,为中国及东亚区域梅雨降雨提供充沛的水汽供应;降雨向北扩张,西太平洋副热带高压控制着梅雨雨带的位置和强度。
东亚夏季风最显著的特点之一是东亚区域梅雨雨带的演进。春、夏季梅雨雨带在中国东南部,季风降雨每年从 3 月开始,雨区逐月向北部和西北部发展且面积扩大。每年 7 月,梅雨影响到中国东北北部,但值得注意的是,盛夏梅雨锋突然停滞,且梅雨带北部前沿与中国西部地形线(青藏高原与黄土高原东缘)相吻合;每年 8 月,雨带开始撤退。高原—平原“三阶梯”地形也存在地—气过程动态变化规律,自每年春季 3—4 月起,地气温差与感热“强信号”(高值中心)首先在青藏高原出现。随着春季向夏季过渡,此“强信号”区域逐月扩展到中国北部和东北部。这种大地形地—气过程热力“强信号”区的时空变化随着季节转换,每年 3—7月,陆地大气温差与感热逐月增强,从青藏高原到黄土高原“三阶梯”大地形向东北方向延伸,梅雨及其云降水带亦同步从东南沿海向西北方高原—平原过渡带(青藏高原与黄土高原边缘)移动,两者似乎可归纳是一种“动态的吸引”综合动态模型。这种大地形地表热力强迫变化和梅雨锋的推进同步响应,在盛夏两者相遇于青藏高原与黄土高原东缘“地形线”。