青藏高原能量、水分循環(huán)影響效應(yīng)
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“亞洲水塔”水循環(huán)模型及其區(qū)域－全球尺度大氣能量、水汽交換
有關(guān)文獻(xiàn)對北半球夏季青藏高原大地形機(jī)械屏障和抬升熱源的作用有了更深刻的認(rèn)識。例如，青藏高原的“感熱氣泵”效應(yīng)，不僅對亞洲夏季風(fēng)的維持有重要作用，也通過激發(fā)?Rossby?波列對全球氣候產(chǎn)生影響。上述研究結(jié)果描述了熱源驅(qū)動效應(yīng)為跨半球水汽輸送提供了強(qiáng)迫源動力機(jī)制。從跨赤道經(jīng)向環(huán)流的視角，研究發(fā)現(xiàn)，夏季南、北半球跨赤道氣流低層強(qiáng)偏南、高層強(qiáng)偏北氣流出現(xiàn)在東亞地區(qū)和北美區(qū)域兩大地形對應(yīng)的赤道區(qū)，這?2?個跨赤道極值區(qū)均與亞洲的青藏高原和北美的落基山位置相對應(yīng)（圖?5a?和?b）。但青藏高原高低層反向經(jīng)向跨赤道氣流較落基山顯著得多，這印證了地球上大地形隆起狀況亦與全球行星尺度垂直環(huán)流特征存在某種關(guān)聯(lián)性。
如圖?5c?所示，北半球在夏半年時，位于亞洲的青藏高原和位于北美洲的落基山，這兩大地形均為北半球最為顯著上升支區(qū)，青藏高原與落基山東側(cè)均有一顯著的東—西緯圈環(huán)流；其中，青藏高原東側(cè)環(huán)流圈呈顯著的跨半球尺度特征，落基山東側(cè)環(huán)流尺度相對小得多。另外，計(jì)算結(jié)果亦可描述高原區(qū)域?yàn)閺?qiáng)上升支，呈南—北經(jīng)圈環(huán)流，青藏高原南側(cè)低層呈跨赤道強(qiáng)偏南氣流，高層則呈顯著的偏北氣流，且該支氣流下沉區(qū)位于南印度洋（圖?5d）。青藏高原形成了顯著的南—北跨半球尺度經(jīng)圈環(huán)流，在跨半球尺度能量、水分循環(huán)的交換、輸送過程中起著關(guān)鍵作用。
Xu?等基于青藏高原在亞洲季風(fēng)系統(tǒng)大氣水分循環(huán)過程重要地位，進(jìn)一步以東亞、全球水循環(huán)視角來認(rèn)識青藏高原跨半球環(huán)流結(jié)構(gòu)及其全球尺度海洋與大氣水循環(huán)結(jié)構(gòu)，描述出青藏高原類似全球“水塔”功能及其海洋—大氣—陸地—水文過程特殊的相互作用過程。上述青藏高原“亞洲水塔”關(guān)鍵驅(qū)動因素（視熱源）及整層水汽通量相關(guān)矢“匯流”特征（圖4a）、青藏高原大地形南側(cè)低層跨赤道偏南氣流（圖5a）和跨半球南北向垂直環(huán)流（圖?5d）可綜合描述出在青藏高原地區(qū)源自低緯海洋乃至跨半球水汽流低層強(qiáng)“匯流”與高層強(qiáng)“外流”結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)成了一個“亞洲水塔”跨半球水循環(huán)“供水”體系，為青藏高原地表數(shù)以千計(jì)的冰川和星羅棋布的湖泊群的形成，以及著名的江河源提供了豐富的水汽條件，從而造就了這“世界屋脊”的龐大“蓄水池”系統(tǒng)。而青藏高原的“三江源”等江河源亦可作為“輸水管道”系統(tǒng)，使高原冰川、湖泊與濕地“蓄水池”系統(tǒng)通過江河“輸水管道”聯(lián)接下游區(qū)域、包括南亞、東南亞等廣闊的陸地水文系統(tǒng)乃至太平洋、印度洋。
通過青藏高原低云量與全球低云量的相關(guān)場分析（圖?5e）亦可發(fā)現(xiàn)夏季青藏高原低云活動與北極、太平洋中部，跨洋至北美洲南部低云量呈顯著相關(guān)區(qū)空間分布，尤其由圖?5c?可發(fā)現(xiàn)青藏高原低云活動高相關(guān)區(qū)延伸跨赤道至南半球的印度尼西亞、澳大利亞與南美洲等。研究描述出青藏高原對流活動與全球大氣云降水活動亦存在顯著關(guān)聯(lián)性，這進(jìn)一步揭示出上述青藏高原緯向與經(jīng)向環(huán)流圈結(jié)構(gòu)與區(qū)域－全球大氣環(huán)流相關(guān)機(jī)制，印證了“世界屋脊”隆起大地形的“熱驅(qū)動”及其對流活動在全球能量、水分循環(huán)中的作用。上述高層“世界屋脊”特殊跨半球的緯向、經(jīng)向大氣垂直環(huán)流圖亦描述了“亞洲水塔”通過高層將能量、水汽向外部周邊及全球區(qū)域輸送渠道，其反映青藏高原對全球能量、水分循環(huán)亦具有強(qiáng)反饋及其重要影響作用，從而支持了“世界水塔”的概念。圖?6?綜合描述了青藏高原“世界水塔”及其地球上一個完整的行星尺度陸地—海洋—大氣水分循環(huán)物理圖像。青藏高原與全球大氣水分循環(huán)過程具有重要的互反饋?zhàn)饔谩Ｇ嗖馗咴鳛椤笆澜缢保浯髿猓倪^程對亞洲乃至全球自然和氣候環(huán)境將會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
圖 5 青藏高原云結(jié)構(gòu)及其跨半球尺度環(huán)流區(qū)域、全球影響效應(yīng)
圖 5 青藏高原云結(jié)構(gòu)及其跨半球尺度環(huán)流區(qū)域、全球影響效應(yīng)
（ a ） 1948 — 2010 年 30 ° E — 30 ° W 平均氣壓 850 hPa 下不同經(jīng)度（ 30 ° 間隔）的夏季經(jīng)向風(fēng)速；
（ b ） 1948 — 2010 年 30 ° E — 30 ° W 平均氣壓 200 hPa 下不同經(jīng)度（ 30 ° 間隔）的夏季經(jīng)向風(fēng)速 ;
（ c ） 1948 — 2006 年 6 — 8 月青藏高原平均夏季 27 . 5 ° N — 35 ° N 緯度帶緯向風(fēng)速和垂直速度的高度－經(jīng)度剖面圖（彩色陰影為緯向風(fēng)速和垂直速度的矢量模）；
（ d ） 80 ° E — 110 ° E 經(jīng)度帶經(jīng)向風(fēng)速和垂直速度的高度 - 緯度剖面圖（彩色陰影為經(jīng)向風(fēng)速和垂直速度的矢量模）；（ e ） 1979 — 2014 年夏季青藏高原站點(diǎn)平均低云量與全球低云量相關(guān)系數(shù)場