《大自然寻真》
第24章 对各种重要气象问题的本质解释-3
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24.6 青藏高原对大气环流的影响
在北半球,高空西风急流除了经常在60°N附近(即乌拉尔山脉一带的纬度)上空活动之外,也经常南摆到25~40°N的青藏高原附近活动。这时,急流的中下部就会被高原破开分为南北两支,尤其冬春季节最为明显。当东移过来的急流波动伸到较低纬度时,低压槽也会被高原切开为南北两段。南段低压槽一般都成了比较短浅的小槽,顺着高原南侧的南支急流较快速东移,常给南岭以南的中国各省带来不少降水。这种小低压槽被叫做南支槽,或者南支波动。南支波动虽然没有在地面上造成冷空气堆积而产生地面冷空气过程,但它其实也是一种高空冷空气活动过程。在24.3已经讲过,“向南气流与下沉相联系,向北气流与上升相联系”。所以,在南支槽的后部是急流中的冷空气被向南输送和向低空下压。到了波动底部时,急流依靠运动惯性就会将这些冷空气继续向南和向下甩开,然后,拐了弯转向东北时,又会将波动底部南侧的较暖空气吸进低槽中,并往东北方向输送和上抬,使水汽凝结,所以南支波动才会带来了不少降水(参见图24.6-1)。因为这种南支槽的活动实际上就是高空冷、暖空气的搅混行为,所以也可以称其为高空(冷、暖空气)小扰动。以往一般天气预报员都知道南支有小槽东移就要下雨,但都不太去理会其中的物理机制。
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图24.6-1:南支槽流场示意图
西风急流被高原破开分为南北两支的现象,实际上是指高空中低层的情况,急流在高空中层偏上及上层的部分并没有被破开。不过,没有被切断为南北两段的上层高空低压槽爬上了高原之后都会减弱,有时就见不到了(高原上的观测记录也太少而使它不容易被发现)。在24.3就说过了水平气流爬上了山就形成了高压脊。按照这个道理,当然低压槽爬上了山就是被减弱或填平啦。低压槽滑过了高原后又会重新加强,甚至在低层850、700百帕层次还经常被加深到出现了“低涡”(参见图24.6-2)。随着低压槽的东移跨上了高原,急流中的冷空气就会被向下压和向南拖,直接与高原上很不平坦的地表面强烈地摩擦而过,将急流中的软弹力势能尽量多的归还给地球自转。在地面天气图上几乎无法见到高原上有像彩图24.4那样明显的冷高压环流系统,但可以见到正变压区。如果高原上出现了成片的正变压区,那就说明了高原上已经有低压槽经过和冷空气到达高原。这种情况跟北面来的冷空气并不一样,它的速度非常快,冷空气很快就会影响到广东沿海,并引起了海面大风。这是因为冷空气一离开高原之后,就会有如猛虎下山,所以速度快得很。擦过了高原地表面而向正东方向移动的冷空气,会在“低涡”附近强烈旋转下沉。“低涡”起到快速将冷空气抽吸到地面的“管涌”作用,同时也激烈搅动了周围的暖空气上升。一般地说,不仅下沉了多少冷空气就会相应上升了同量暖空气,而是由于地面对于下沉动力的反冲作用所产生的惯性,还会拉动了更多得多的暖空气上升,从而才逐渐释放掉能量;“低涡”对四周空气的负压吸集作用,又会使周围暖空气向中心汇集而上升;上升暖湿空气的水汽凝结释放了潜热,也会使上升空气更加上升(24.7会进一步讲请这些道理)。所以,“低涡”会给四川及其以东地区带来了很多降水。
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从24.3~24.6可显见,较高纬度的乌拉尔一带的山脉影响了,酝酿了中国境内冷空气和寒潮的暴发。青藏高原也影响了高空急流,造成了小股而快速的冷空气从正西路影响了中国的南方,还产生了南支波动和“低涡”等,带来了不少降水。这些都充分说明了地形对大气环流的影响是非常巨大的。