季风问题一直都是大气科学界经典话题之一,

导语：北美季风是否出现对大陆所处的纬度非常敏感，且当北美大陆向南移动一定纬度时，北美大部分区域转变为季风区。随着北美大陆南移，陆地从春至夏提前出现了强而持久的感热加热，纬向海陆热力梯度增强，从而偏南风增强，低层辐合增强，最终引起较强的上升运动。

01深入理解季风形成及本质，季风异常容易引发的洪涝等灾害，需重视

1、季风的概述

季风作为大气环流的背景场以及环流系统的重要组成员，其强弱、爆发时间以及其向北推进的快慢等与整个大气环流系统紧密相连。因此，季风相关问题的研究一直都是大气科学界经典话题之一。季风区内，冬季干燥少雨，夏季潮湿多雨，风与雨的季节性转变与人民的生产、生活紧密相连。

季风异常作为全球大多数国家气象灾害的主要元凶，可以直接引发旱涝、冰冻、雨雪等气象灾害及多种灾害性气候，包括极端事件（热浪等）发生的强度以及频次。所以，季风的变化与发展对全球大部分地区，尤其是季风区域国家、地区的国民经济发展及人民生存安全等具有举足轻重的作用，影响了区域乃至全球的可持续化发展进程。

据不完全统计，仅我国而言，平均每年气象灾害给人民和国家造成了数亿元人民币的直接经济损失，其中70％以上的灾害为季风异常引发的洪涝等灾害，季风影响面积之广，灾害之严重引起了科学界的重视。

目前，关于季风的研究虽然已经取得了很多成果，但其成因与机制仍然存在争议。同时，深入理解季风形成及本质，面对由季风引发的各种天气、气候灾害，提高气象部门预报的准确性，增强应对的防御能力，一定程度上减少季风灾害带来的风险与破坏是我国乃至全球防灾减灾的迫切需求。

2、季风的发展

季风一词源远流长，英文里“monsoon”一词起源于阿拉伯语“mausim”或者马拉西亚语“Monsin”最早的记忆来源于诗词。诗歌总集《南风》和《诗经》作为最早的文献，先人们在描述情感以及环境的时候，出现了很多描绘东亚夏季风的风、雨特征的句子。由此可见，早在年以前，中国的祖先对于东亚季风有了一些基础的认识。

中世纪，人们开始注意到季风气候对生产、生活的影响，于是，有了最初的观测和研究。阿拉伯航海家根据航海经验及观测，指出在印度与东非间的海域，冬夏会交替出现东北风与西南风两种不同方向的风。年，阿拉伯籍科学家Sidi-Ali根据印度洋的50个台站观测资料大致总结出了该地季风开始与结束的时间。

科学家们这些前期的观测、记录和分析等前期的基础铺垫工作，有利于后来季风的进一步研究与深入。传统意义上的季风通常指的是近地面冬夏盛行风向相反且伴随着干、湿气候特征变化的现象。

全球而言，在亚洲、非洲和澳洲的热带、副热带地区等地区都出现了大面积季风区域。北美季风作为全球季风的一员，指的是美国西南部以及墨西哥西北部的狭窄地区出现的季风环流，其伴随着旱季和湿季的交替，具备与亚洲季风相似的特征。

北美夏季风时期是指7月到9月（7-8月为最强时期），此期间季风区降水较强，其中墨西哥西北部，即西马德雷山脉西部山麓上空降水最强，并通过美国西南部发出减弱的气象信号（即亚利桑那州，新墨西哥州和内华达州）。

02地面感热是低层大气的能量来源之一，夏季西半球副热带存在高压带

1、大陆经向位置的变化对环流场的影响

随着北美大陆的向南移动，大气环流背景发生了怎样的变化，它们为季风气候的形成提供了怎样有利的背景条件？NOSA试验中，夏季西半球副热带地区存在一个高压带，北美南部为反气旋性环流，北美东部受高压前部偏北气流控制，而西部受高压后部偏南气流控制。

副热带地区没有显著的越赤道气流，只有低纬度地区（10°N）存在东北向的越赤道气流，并在越过赤道后转为西北风。MS10试验中，副热带高压带范围扩大，北美西部出现较小的高压中心，整个北美受高压带的控制，东部地区位于高压前部偏北气流中。

MS18试验中副热带高压带范围继续扩大增强，高压中心由北美中西部延伸至太平洋中部，北美大部以偏北风为主；高层强高压对应强辐散，为垂直运动提供了有利条件，有利于降水的发生。另外，高压前部的部分东北风持续向南，跨越赤道后在15°S附近转为偏西/西南风，表征了南北半球的相互作用。

2、大陆经向位置的变化对水汽输送的影响

从整层水汽输送可以看出，NOSA试验中北美地区的水汽输送较弱，主要为大西洋水汽向西北方向输送至北美南部地区。一般地，水汽输送通量的辐合、辐散和向外长波辐射的空间分布一致，是表征季风降水的重要物理量。

NOSA试验中北美主要为水汽辐散区域。北美大陆南移10个纬度后低层偏南风增强，北美上空水汽输送增强，北美上空水汽辐合增强。MS18试验中到达北美地区的水汽输送显著加强，并伴有两支水汽输送带：一支是沿大西洋副热带高压西南侧强南/东南风带来的充沛水汽。

另一支是来自南半球的湿气流越赤道之后转为西南气流，流经墨西哥西部向北美上空输送水汽。两支水汽输送带在北美中南部汇合后分别向东、西流去。此时，北美上空出现了大面积的水汽辐合区，辐合中心位于北美西部沿海。

综上可见，北美大陆南移之后，大陆上空水汽充沛，盛行偏南气流，水汽输送以经向输送为主，且伴有大面积的水汽辐合，有利于季风降水的出现。地面感热作为非绝热加热量的一部分，是低层大气的重要能量来源之一，维系着地表的能量平衡，其在水平方向的分布以及随时间的演变可以直接影响中低层大气环流的维持和演变。

随着夏季降水的出现，增强的大气对流使得到达地表的太阳辐射减弱，造成地表感热通量迅速减小。随着北美大陆的南移，地面感热通量增强；当南移18个纬度时，北美东部地区提前出现了强而持久的感热加热，从而影响北美上空的温压场和环流场。

结语：另一方面，增强的偏南气流和向北越赤道气流将低纬度海洋的水汽不断输送至北美大陆，同时配合有对流层中高层的“热力适应”双反馈机制，最终，北美季风环流得以加强与发展。同时落基山脉背风坡一侧的下沉运动增强，配合以减弱的水汽输送，有利于冬季干旱气候的形成。