[科普中國]-青藏高原天氣學(xué)

概念

青藏高原天氣學(xué)是指對青藏高原的地形及氣候特點(diǎn)做出研究、分析以及氣候預(yù)報(bào)的一門學(xué)科。青藏高原是世界上地形最復(fù)雜的大高原，它具有獨(dú)特的天氣氣候特征，更重要的是，它不僅對中國、對亞洲，而且對全球大氣環(huán)流和天氣氣候的形成都有重要的作用。1

研究簡史很早以前，人們就對青藏高原不僅對它自身而且對周圍天氣有重大影響這一發(fā)現(xiàn)而感到疑惑。所以，國內(nèi)外氣象學(xué)家很早就開始研究青藏高原。

早在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初，國外一些探險(xiǎn)家和旅行家們跋山涉水收集了一些零星的氣象資料。由于這些資料是在不同地方、不同高度、不同時間以及各種各樣地形條件下測到的，還不能據(jù)此得出詳細(xì)的具體的科學(xué)概念。直到本世紀(jì)30年代，中國氣象學(xué)、地學(xué)家竺可楨、徐近之等根據(jù)青藏高原建立的幾個有限的氣候站的資料，發(fā)表了早期的幾篇論文，這個時期的研究還只能是對高度本身的天氣氣候的分析。直到40年代開始注意到高原對周圍大氣環(huán)流和天氣氣候的影響，但這些工作主要還是根據(jù)地面上的資料作出的，在某種程度上說還僅僅是一種推論。

高空探測網(wǎng)的建立把青藏高原氣象的研究推進(jìn)到一個新的階段，葉篤正首先發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了青藏高原對西風(fēng)的機(jī)械阻擋所引起的分支現(xiàn)象。在50年代，隨著中國高空氣象探測網(wǎng)迅速建成，他和顧震潮等人在上述基礎(chǔ)上又作了許多工作。陶詩言、葉篤正、朱抱真等從觀測研究和動力研究發(fā)現(xiàn)和證實(shí)了青藏高原對大氣環(huán)流的季節(jié)突變，對常定行星系統(tǒng)的形成、對西風(fēng)帶移動性槽脊的影響等許多事實(shí)。與此同時，廣大業(yè)務(wù)和研究工作者還針對高原特點(diǎn)提出了一套適合青藏高原地區(qū)使用的分析預(yù)報(bào)方法，初步了解到青藏高原天氣系統(tǒng)的特殊性質(zhì)和活動規(guī)律。1

60年代以來，理論研究的主攻方向從高原的機(jī)械動力影響轉(zhuǎn)向熱力影響，特別在數(shù)值摸擬試驗(yàn)的方法被應(yīng)用到探討大氣環(huán)流研究的領(lǐng)域以后，高原影響作為大氣環(huán)流形成的主要因子之一進(jìn)行許多有成效的試驗(yàn)。在這個階段中，初步弄清了青藏高原在冬季是一個冷源，而在夏季是一個強(qiáng)大的熱源，以及作為冷熱源對高原季風(fēng)和東皿季風(fēng)的影響，其中Hohrt和Martabe對東亞夏季風(fēng)的摸擬最成功，從而肯定了青藏高原對東亞季風(fēng)氣候形成的巨大作用。

近十幾年來中國科學(xué)院開展了流體力學(xué)摸擬試驗(yàn)，成功的摸擬出青藏高原的動力影響和熱力影響的許多事實(shí)。此外，在這一階段中天氣學(xué)和診斷分析研究也取得很大的進(jìn)展，陶詩言等首先發(fā)現(xiàn)夏季活動于青藏高原上空的南亞高壓的東西振蕩與西太平洋副熱帶高壓的進(jìn)退有一定的關(guān)系，在這個基礎(chǔ)上所進(jìn)行的一系列的研究，進(jìn)一步確證它的強(qiáng)度、位置、活動對中國東部季節(jié)的轉(zhuǎn)換，汛期降水的多寡，伏旱期的長短等都有密切的關(guān)系。這些研究已應(yīng)用于中長期預(yù)報(bào)，收到了明顯的效果。2

研究內(nèi)容青藏高原天氣學(xué)的主要研究內(nèi)容有：

①青藏高原主要的基本要素場的平均狀態(tài)，即青藏高原天氣學(xué)的事實(shí)基礎(chǔ)；②研究分析青藏高原動力學(xué)，作這部分內(nèi)容是青藏高原天氣學(xué)的理論基礎(chǔ)；③南亞高壓、青藏高原500hPa切變線，青藏高原低渦和西南渦等與青藏高原有關(guān)的特殊天氣系統(tǒng)；④青藏高原對西風(fēng)槽、江淮氣旋、高原東側(cè)切變線和500hPa剮熱帶高壓形成、性質(zhì)及移動的影響，以及對寒潮、降水天氣過程強(qiáng)度的影響。1

目的與意義青藏高原是一個擾動源。影響中國東部的大范圍暴雨、雷暴等惡劣天氣，其初始擾動很多都是在青藏高原產(chǎn)生的；青藏高原又是一個對外來系統(tǒng)的改造場所，所有移近和越過青藏高原的各種尺度的系統(tǒng)都要受到地形的強(qiáng)烈影響。1

因此，在日常業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，不考慮高原影響是不準(zhǔn)確的，事實(shí)上所有有經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)員都把高原影響作為天氣分析預(yù)報(bào)的基本背景來考慮。清楚青藏高原對天氣氣候的影響及其基本原因，就能夠在日常氣象業(yè)務(wù)服務(wù)和科學(xué)研究中自主地考慮它的作用，這將會大大提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

所以，青藏高原不僅要介紹青藏高原本身特殊的天氣系統(tǒng)及其分析預(yù)報(bào)方法，而且要介紹青藏高原對中國東部天氣系統(tǒng)和天氣過程的影響。青藏高原天氣學(xué)不僅僅是研究青藏高原局地地方性天氣，而且是天氣學(xué)理論本身的一個重要組成部分。

天氣學(xué)的綜合分析，診斷分析等常規(guī)研究方法仍然是高原氣象研究的基礎(chǔ)。在掌握大量事實(shí)基礎(chǔ)上，開展理論研究。除掉動力分析方法以外，數(shù)值摸擬和流體力學(xué)摸擬試驗(yàn)是理論研究的主要方法，但它并不排除首先從天氣學(xué)方法入手，進(jìn)一步搞清高原地區(qū)天氣氣候特點(diǎn)和天氣系統(tǒng)演變的特殊規(guī)律，如高原熱源及其年、季變化，高原主要天氣系統(tǒng)的生成發(fā)展機(jī)制等。最后，要進(jìn)一步揭露高原對中國東部天氣和天氣系統(tǒng)的影響，并將這些研究成果廣泛應(yīng)用，以提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率；達(dá)到更好的氣象服務(wù)，趨利避害，是人們進(jìn)行高原研究的最終目的。1