1、青藏高原大氣熱源內(nèi)容梗概大氣熱源定義大氣熱源直接算法大氣熱源間接算法視水汽匯 青藏高原作為“地球第三極”，其地表位于大氣對(duì)流層中部，它以感熱、潛熱和輻射加熱的形式成為一個(gè)高聳進(jìn)入對(duì)流層中部大氣的熱源，對(duì)全球大氣環(huán)流有著重要的影響。 青藏高原熱力作用不僅對(duì)亞洲季風(fēng)和降水變率有重要影響，而且還通過(guò)激發(fā)大尺度波列，影響著北美和歐洲以及南印度洋的大氣環(huán)流和氣候。春、夏季青藏高原加熱異常通過(guò)北太平洋副熱帶高壓、Hadley環(huán)流和ITCZ，影響中低緯海-氣相互作用，調(diào)制著熱帶厄爾尼諾-南方濤動(dòng)發(fā)展。大氣熱源定義 大氣熱源：在某個(gè)月或某一時(shí)段內(nèi)，某個(gè)地區(qū)的大氣柱內(nèi)有凈能量的收入（通過(guò)運(yùn)動(dòng)從側(cè)邊界流出的能量不

2、計(jì)內(nèi)），則在這個(gè)月這個(gè)地區(qū)的大氣稱為熱源；有凈能量支出，稱為冷源。 大氣熱源是各種物理過(guò)程中構(gòu)成熱力過(guò)程的總體表現(xiàn)，它是感熱傳輸、潛熱傳輸、大氣輻射以及其他熱力過(guò)程的總的集合。 冷熱源的計(jì)算方法很多，大致可歸納為直接計(jì)算法（也稱為正算法）和間接計(jì)算法（通常也稱倒算法）。直接計(jì)算法 熱量源匯的直接計(jì)算法需分別計(jì)算大氣加熱場(chǎng)的各個(gè)分量，包括長(zhǎng)、短波輻射，水汽相變以及湍流熱交換作用。 地面湍流感熱輸送； 地面的有效輻射； 當(dāng)?shù)氐慕邓Y(jié)潛熱； 太陽(yáng)的短波輻射； 大氣頂?shù)南蛲忾L(zhǎng)波輻射；根據(jù)湍流交換理論，地面感熱通量為： 當(dāng)?shù)氐慕邓Y(jié)潛熱： 為蒸發(fā)潛熱系數(shù)， 為降水量。 地面向大氣輸送能量的另一種方式

3、為有效輻射（地面長(zhǎng)波輻射與大氣長(zhǎng)波逆輻射之差）。 估算公式為： 上式中, 為地面輻射系數(shù)； 為斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)； 為近地層絕對(duì)濕度（毫米）； 為地面實(shí)測(cè)總云量； 適合高原主體的系數(shù)A=0.5591，B=0.0193，C=0.0204 大氣頂?shù)南蛲忾L(zhǎng)波輻射（OLR）可以通過(guò)大氣頂向外的輻射通量計(jì)算： 其中a=204Wm-2，b=2.17Wm-2K-1為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 K0=3.81Wm-2K-1 為某緯度帶收到的太陽(yáng)輻射； 為全球平均溫度； 為該緯度帶的行星反照率，與下墊面性質(zhì)有關(guān)。 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收主要由大氣水汽含量、云量和云狀、地表反照率等因子決定，但通常用參數(shù)化方案或結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式求出。

4、 短波吸收公式： 天文輻射， 為地表總輻射， 、 依次為行星和地表反射率。 行星反射率因?yàn)楦鞯卦屏亢捅┓植记闆r不同，各地區(qū)差別較大，赤道地區(qū)的行星反射率約為0.2甚至更小，而極地為0.6甚至達(dá)到0.95。目前，認(rèn)為全球的行星反射率數(shù)值可取0.3。 幾次青藏高原考察中實(shí)際觀測(cè)得到的地表反射率，高原東部地區(qū)夏季地表反射率約18%, 冬季則在23% 左右; 由此向西, 隨著地表覆蓋狀況的改變, 地表反射率逐漸增大, 高原西部夏季為25% 27% ,冬季可達(dá)30% 以上; 在藏北高原,下墊面類型與高原西部大致相似, 故其地表反射率夏季為23%左右, 冬季可達(dá)30%以上。 到達(dá)大氣上界的平均天文輻射強(qiáng)

5、度可以采用下式計(jì)算： =1353Wm-2，為太陽(yáng)常數(shù)。 為日地平均距離訂正因子； 為相對(duì)可照時(shí)間，等于晝長(zhǎng)與一天時(shí)間（24小時(shí)）長(zhǎng)度之比； 是太陽(yáng)天頂角余弦的平均值。 由于實(shí)際觀測(cè)資料缺乏，在目前的情況下，直接計(jì)算大氣熱源的三維分布顯然是很困難的。但是用降水、地面溫度、風(fēng)場(chǎng)資料和衛(wèi)星觀測(cè)的資料能估算各分量在大氣中的總（垂直積分）加熱或冷卻。因此用大氣冷熱源的計(jì)算方法多采用正算法進(jìn)行。 大氣熱源的倒算法是利用大尺度觀測(cè)的物理量（溫度、濕度和風(fēng)場(chǎng)），在等壓坐標(biāo)或等熵坐標(biāo)下，帶入熱力學(xué)方程間接算出大氣各高度層熱量源匯。這種方法可給出熱源的三維結(jié)構(gòu)，但計(jì)算結(jié)果的可靠性依賴于觀測(cè)資料間接計(jì)算法 間接計(jì)算

6、熱源的公式如下：這里我們假設(shè)對(duì)流層頂 =0。將上式進(jìn)行整層大氣積分，得到 式中 指的是1000hp， 指的是100hpa。 正算法計(jì)算出來(lái)的大氣熱源是從地面積分到大氣層頂，而倒算法計(jì)算出來(lái)的大氣熱源是從地面積分到對(duì)流層頂。 葉篤正等（1957）最早對(duì)青藏高原大氣熱源進(jìn)行了研究，他們首次計(jì)算了青藏高原對(duì)流層的大氣視熱源，得出青藏高原在夏季是熱源而冬季是冷源的重要結(jié)果。隨著資料的增多，陳隆勛等（1965）利用正算法計(jì)算了青藏高原整個(gè)對(duì)流層的 ，指出就全年平均而言，青藏高原大氣是個(gè)熱源。 長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于青藏高原大氣加熱的性質(zhì)一直有不同的看法。LUO和Yanai(1984)通過(guò)計(jì)算青藏高原上的 和視水汽匯 ，指出高原西部以感熱為主，而東部潛熱和感熱同等重要。 視水汽匯 在對(duì)于大氣熱源的討論中，往往伴隨著潛熱的計(jì)算，視水汽匯 能很好地衡量大氣中潛熱的變化。 方法1為： 方法2為： 為凝結(jié)潛熱，c為單位質(zhì)量空氣凝結(jié)比率，e為云雨的蒸發(fā)比率。 對(duì)其積分可得整層大氣視水汽匯： 青藏高原上空的水汽對(duì)高原的熱源影響很大，干燥期最大加熱率只有13/d，而在濕潤(rùn)期可增加到5/d。因此，高原上空的水汽變化可直接引起高原熱源的異常。 1998年TIPEX觀測(cè)資料表明，干季整個(gè)高原的潛熱通量