《高原气象学进展》课件cha5 青藏高原的热力作用.ppt

第五章 青藏高原的热力作用,地球大气运动的能量从根本上讲来源于太阳辐射 但太阳短波辐射只有很少一部分真正被大气直接吸收，而主要为地球表面所吸收，然后再通过地面长波辐射、湍流输送等形式传输给大气 因此，大气运动的根本能源来自太阳，直接能源来自地面 如果按热力学的观点，整个大气可看作一部巨大的热机（尽管其效率很低，约为0.7%） 这部热机是靠地球表面受热不均匀来推动和维持的一般将这种推动力称为热力作用或加热作用 热力作用和动力作用都属于外源强迫，两者在实际大气过程中很难加以区分 热力学方程中的强迫项就属于热力作用（加热作用），通常称为非绝热加热项关键词：总体输送系数，感热，潜热，热源，超干绝热,讨论青藏高原地面热力作用的主要分量的定义、计算方案； 人们对青藏高原地面热源和大气热源性质、构成和变化规律的认识以及这方面研究的新进展5.1 地面热源和地面热量平衡,4.1 地面热量平衡方程 其中 RB:辐射平衡（或称净辐射、辐射差额） RSD:地面吸收的太阳短波辐射（也称太阳总辐射） RSU:反射的太阳辐射 RLU:地面放出的长波辐射 RLD:长波逆辐射，两者的差称为地面有效辐射RLN FS:地表层土壤热交换通量 FH:地面（湍流）感热通量 FL:土壤（蒸发）潜热 FP:地面植被光合作用和其它各种热量转换的通量 FA:地面动植物新陈代谢引起的热量转换和植物组织内部及植冠层中热量储存的通量。

常用（简化）的地面热量平衡方程,正算法,倒算法,5.2 地面热源的定义,5.2.1 地面感热FH 5.2.2 地面蒸发潜热FL 5.2.3 （净）长波辐射加热RLN 辐射加热通量RLN（向上的总辐射地面反射的太阳辐射）（向下的总辐射太阳总辐射） 地面放出的长波辐射长波逆辐射 HS=FH+FL+RLNFH+FL FH,60%,30%,10%,5.4.2地面热通量的日变化和季节变化 5.4.3高原降雨天气过程中总体输送系数的变化特征（响应） 5.4.4地面热源 5.4.5高原积雪异常对地面热通量和地面加热的影响,5.5 大气热源,大气视热源表示单位时间内单位质量空气的增温率 1、 视热源Q1（大气感热加热）:,单位(/(6h),2、视水汽汇表示单位时间内单位质量水汽凝结释放热量引起的增温率 视水汽汇Q2（大气凝结潜热加热）:,潜热系数,正算法 VS 倒算法,正算法（直接计算）计算大气热源的局限性 1）青藏高原上直接观测资料的获取非常困难，大气热源/汇的三维分布难以计算，用降水、地面温度、风场资料和卫星观测的资料仅能估算各分量在大气中的总热量源/汇 2）计算感热通量时所用的湍流交换系数和感热交换系数的难以确定，参数的选取不一，所估算的热源强度差别很大，这也是结果正确与否的关键。

因此，采用正算法计算大气热量源/汇，虽然各分量物理意义明确，但具体计算仍存在不少问题间接计算称为倒算法，能得到大气中热源总量的大小，研究也主要关注大气中总的热源汇的变化，所以大都采用了倒算法计算 倒算法不仅能计算整层大气视热源(垂直积分)，也可计算大气加热率的垂直分布因该方法计算视热源相对较为方便，目前很多学者都采用倒算法进行计算 但是其结果的可靠性很大程度上取决于气象常规资料 当前使用最多的气象常规资料是美国NCEP/NCAR第一套和第二套再分析资料(简称NCEP I=NECP/NCAR，NCEP II=NECP/DOE )以及最新的NECP CFSR；欧洲中期天气预报中心发布的再分析资料(简称ERA-40，ERA-Interim)5.6 高原西部低涡的超干绝热生成机制 5.7 西南低涡初期发展的超干绝热机制,存疑的问题,高原是热源应该如何理解、感受？ 高原的基本作用到底是什么？屏障还是加热？ 与孟湾加热作用相比，高原加热作用算得上强大吗？ 高原大气加热是独立热源，还是孟湾加热的组成部分？,谁是控制南亚季风的主要因子？地形还是高原加热？ Nature, 2010 年 1 月，第 463卷 , 1 - 6,月降水量 9300mm（印度乞拉朋齐，1861.7）,年降水量 26461mm（印度乞拉朋齐，1860.8-1861.7）,年平均降水量10869mm（印度乞拉朋齐，49年平均）,世界“雨极” 乞拉朋齐,四川“雨城”雅安 雅安地处内陆，在水汽不如沿海充沛的条件下，每年却降下了比沿海许多地方还多得多的雨水，年均降雨量1800mm左右，是四川降雨量最多的区域，有“雨城”、“天漏”之称。

在印度东北部地区，这种湿热的夏季风气候、丰沛的水汽，加上特殊的地形，造就了世界“雨极”乞拉朋齐旱季，在干燥的冬季风（东北季风）控制下，降水稀少 乞拉朋齐为什么能下这么多的雨？ （1）因为印度洋是世界最潮湿的地区，那里是大气水汽源地，夏季当西南季风从孟加拉湾吹向青藏高原时，被高原大地形阻挡，湿空气被强迫产生上升运动，凝结成大量雨滴，集中降落在乞拉朋齐，使它成为世界“雨极” （2）乞拉朋齐距离孟加拉湾约300千米处，是一个地势较低的洼地雨季时，河水溃决，这里实际上已变成一片湖泽当暖气流到达乞拉朋齐之前，西南气流先吹拂到积水低地之上，故饱含了大量水汽，更使乞拉朋齐的雨量猛增。