青藏高原对我国天气气候影响有多大
最近一段时间，我国北方天气以晴好为主，而长江流域却一直持续阴雨天气。其实，每年3月至5月，冷空气从北方来，暖湿气流从南方来，两者在长江流域以南汇合，形成降水。这与青藏高原关系密切。
在距今大约2.4亿年前，由于地壳板块运动，分离出来的印度板块以较快的速度向北移动、挤压，其北部发生强烈的褶皱断裂和抬升；随着印度板块继续向北插入古洋壳下，到了距今约8000万年前，藏北地区和部分藏南地区脱离海洋成为陆地，最终形成当今地球上的“世界屋脊”——青藏高原。
青藏高原的特点可总结为“五个度”，即尺度、经度、纬度、高度和坡度：它横跨欧亚大陆，位于欧亚大陆东部，处于东西风带交界处、欧亚大陆的副热带地区，高度可达对流层中高层，东部、南部地形陡峭。青藏高原占据中国国土面积的1/4，成功地将中纬度地区和热带地区的气候分离开。青藏高原的高度很高、范围很广，西风带中的气流遇到它就会形成波动，就像在河道里水流遇上石头一样，所产生的波动会影响下游地区，影响范围可以远达美洲大陆。
在气象学中有一个特殊的现象。在副热带地区，如果地面有个巨大的热源，它对空气加热，使低层空气形成一个气旋式环流，而高层则形成反气旋式的环流；如此一来，东面会产生上升运动，形成云，进而形成降水，而西面则是下沉运动，形成干暖天气。这就被称为热力适应。青藏高原平均海拔可达到4000米，矗立在对流层中。由于热力适应作用，低层水汽和污染物就会随着抽吸作用“蹿”到对流层的中上层，甚至可以到达平流层。这在别的地方是很不容易发生的。
在尼泊尔方向，青藏高原坡度极其陡峭，南面平坦的陆地只有几百米高，随后海拔高度便急剧上升，从离海平面不远一下到对流层中高层。如此大的坡度，使得它对空气的加热作用非常巨大。
为何这种加热如此重要？这要从降水开始讲起。大气中的水汽分布很特殊，85%的水汽都集中在近地面3公里的大气中；而云和降水的形成多在3公里以上的大气中。青藏高原的这种抽吸作用会把水汽输送到高空。又由于加热作用，水汽会沿着高原南坡往上“爬”，形成云和降水。
青藏高原到底是如何扮好“感热加热气泵”这个角色，从而影响我国季风气候呢？海洋和大陆的热状况是不同的。可以想像的是，在夏天，光脚踩在太阳照射下的石头上，我们会感觉到烫；在冬天，光脚踩在太阳照射下的石头上，我们会感觉到冷，因为石头储热和释热能力（即热惯性）很低。由于海水热惯性大，当遇到强的太阳辐射时，它可以把热量存起来，而当太阳辐射能量弱时，它会把热量释放出去，所以海水在冬夏季节中的变化不是很大。这就是海陆热力差异。而近地面空气都是从冷的地方跑向热的地方，因为冷的地方气压高、暖的地方气压低。这就形成冬夏两种方向完全相反的盛行风，并给我国带来冬夏明显天气气候的变化，我们称之为季风。
在冬季，青藏高原阻挡了中国低空的西风气流，使之分为南、北两支气流，北支气流经中国西北、华北、东北和华东等地区流向太平洋；南支气流则在流过青藏高原南侧后转变成温度较高、湿度较大的西南气流，影响我国四川、贵州、云南、华南及长江中下游地区。这两支气流最后在青藏高原东部东经110°附近汇合，风速加强，会形成一个西风急流。
1957年，叶笃正先生和他的合作者在全球第一次提出青藏高原热力作用会影响全球气候这一现象，并建立了青藏高原气象学。在叶笃正先生发现这一现象后，我国气象学家针对青藏高原感热气泵效应开展了大量研究。他们在模式中对青藏高原地形进行加热、部分加热、不加热，模拟周围风场和垂直风场。模拟试验发现，对青藏高原完全加热，除了高原地区有上升运动外，周围地区（阿拉伯海、孟加拉湾）的空气都会流到高原上，从而会增加上升运动，形成辐合；当对高原顶部不加热而保留侧面加热时，仍然可以将周围大气抽吸到高原上，形成很强的上升运动，而未加热的顶部就没有上升运动；当只对高原顶部加热时，上升运动只发生在顶部，周围大气不受任何影响。由于对高原的侧面加热，低层大气会带着水汽向上运动从而形成云和降水。这就是青藏高原加热气泵效应。
夏季，在欧亚大陆上空10公里至16公里处有南亚高压，这是夏季地球上最强的高压。观测统计发现，南亚高压中心要么出现在青藏高原上空，要么出现在伊朗高原上空。陶诗言先生等科学家先后发现南亚高压的位置分别在东、西两个方向上空出现时，造成的降水分布也不一样：如果南亚高压出现在伊朗高原上空，我国东部及日本便会少雨，青藏高原南部和印度北部雨水增加；如果其出现在青藏高原上空，青藏高原南部和印度北部就会少雨，我国东部及日本则会多雨。南亚高压中心位置的这种变化主要就是由青藏高原的加热作用改变形成的，异常高压中心形成后就向西移动并逐渐消失，过一段时间之后，又会有新的异常高压中心生成，再向西移动，如此反复作准双周振荡，所以才会出现我国夏季一段时间多雨，一段时间少雨的现象。这是青藏高原和海洋共同作用对于气候短期变化的影响。
大家都知道厄尔尼诺现象和拉尼娜现象。在厄尔尼诺年，夏季风暴发都偏迟，因为海洋太暖和了，海陆状态要转换成南冷北暖的夏季型难度太大；而如果是拉尼娜年，海水本来就比较冷，所以变成夏季型比较容易。这就是青藏高原和海洋对于气候年际变化的影响。
那么青藏高原和气候年代际变化有何关系呢？对上世纪50年代至本世纪初我国降水分布及青藏高原热力作用的研究发现，上世纪80年代至世纪末青藏高原的热力作用逐年减弱时，我国东部雨带逐渐向南方移动，南涝北旱；自上世纪90年代末至本世纪初，夏季青藏高原热力作用逐渐增强，我国夏季东部的雨带也逐渐北抬。这两者有一定的因果关系。
随着对青藏高原的研究逐渐增多，我们发现青藏高原上的观测数据资料实在是太少了。因此中国气象局从今年开始，准备用十年的时间，联合青藏高原周边的省在高原上增加气象和气候的观测布点，使国家级地面气象观测站达453个、区域自动气象观测站达6754个、土壤水分观测站达460个。不仅如此，在“风云”系列气象卫星研制上也下大力气，增强对青藏高原的空基观测能力。与此匹配，国家自然科学基金委员会在2013年也论证通过并启动了为期十年的重大研究计划“青藏高原地－气耦合系统变化及其全球气候效应”。这些措施将会有力推动 青藏高原研究的进展，提高天气气候的预报预测能力。
青藏高原是控制大气环流的重要因子，它通过全球能量和水分循环影响着区域和全球的气候及其变化。未来，气象学者将充分利用新建的高原及周边气象科研-业务综合探测，认识青藏高原地-气耦合过程、青藏高原云降水和水循环过程以及对流层-平流层相互作用过程，建立青藏高原资料库和同化系统，完善青藏高原区域和全球气候系统数值模式，揭示青藏高原影响区域与全球能量和水分循环的机制，把我国青藏高原大气科学研究进一步推向世界舞台，并处于国际领军地位。
本文来源：《中国气象报》2014年4月10日一版
撰文:吴国雄 中国科学院院士
