没了青藏高原,西北地区会变鱼米之乡吗中

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本期嘉宾：中国科学院院士吴国雄采访人：中国气象报实习记者张艺博主要观点：欧亚大陆与青藏高原两个逆时针环流嵌套，叠加合成很强的南风，带来了温润的水汽，由此给亚洲带来了季风性降水。青藏高原低涡东移会引发我国南方地区暴雨。如果移走青藏高原，我国西北的降水不但可能不会增加，连长江中下游的降水也将大幅减少。在电影《不见不散》中，葛优饰演的刘元做了这样一个设想：保留世界屋脊，给喜马拉雅山炸一个口子，让印度洋的暖风穿过，气候环境的改变就会让当地一改贫瘠面貌，变成鱼米之乡。真的会这样吗？更进一步说，如果移除青藏高原，我国的天气气候又会发生怎样的变化呢？它是东亚季风和冷空气的“幕后推手”青藏高原是世界上最高最大的高原，西起地中海与伊朗高原连接，东至长江中游，横跨欧亚大陆，占我国国土面积的四分之一。从经度上看，青藏高原横跨欧亚大陆，位于大陆中东部。夏季的大陆是一个热源，大气受热抬升，会在欧亚大陆低层形成一个范围较大的逆时针环流。而夏季的青藏高原同样是一个巨大的热源，会形成一个范围相对较小的逆时针低层环流。两个环流叠加，在欧亚大陆东部合成很强的南风，带来了温润的水汽，由此产生了季风性降水。当然，两个热源叠加不一定总能带来降水，比如位于北美大陆西部的落基山脉，两个热源在北美西部叠加造成该处北风加强，空气干燥。洛杉矶附近的熊熊山火正与此有关。从纬度来看，青藏高原地处副热带，冬夏环流差异大，会对季节性气候变化产生影响。它的存在明显阻隔了西风带，冬季西风带以最大风速对吹青藏高原，在此受到阻挡后因地形应力产生高原以北反气旋式、以南气旋式的相反位相的环流模式，这种环流模式也被称为偶极子环流。此时，青藏高原西部以北内陆地区盛行南风，带来暖的空气，而以东靠近沿海地区则盛行北风，带来中高纬的一股股冷空气。因而，在冬季，青藏高原西部会出现反常的内陆气温高于沿海地区的现象。西风急流绕过高原后，汇合成非常强的东亚急流，显著影响我国东部、朝鲜、日本等地。在夏季，高原表面如同一个巨大的感热气泵，是热源，大气向内辐合上升，加强东亚向北的水汽输送，增加季节降水；在冬季是冷源，气泵将大气向外排放，加强东亚冷空气。此外，青藏高原海拔较高，可直达中高对流层。近地面空气在低层辐合上升，经过垂直方向从对流层进入平流层后，借助大尺度环流向全球输送。这也成为低层物质向全球平流层传输的重要通道。青藏高原南部和东部极其陡峭，特别是在南坡，有非常强的加热效应，产生强烈上升运动，形成“气泵效应”——将空气“泵”到上层。大气中85%的水汽在近地面3公里以下，而云和降水的形成则要高于3公里，高原这种气泵效应就会将近地表3公里以下的水汽“泵”到高空，形成云和降水。它是我国南方地区极端性降水天气的“帮凶”青藏高原位于我国华南西南地区天气系统上游，对我国长江流域、江淮流域、华南的降水影响显著。夏季，青藏高原低涡是影响我国广大地区产生暴雨、大暴雨等灾害性天气的重要天气系统之一。在一定的引导条件下，青藏高原低涡会东移出高原。由于东移过程中地形引起气柱平均厚度产生变化，将地表空气向上输送，这一上升过程就会引发华南暴雨，影响年、年长江流域，年淮河流域洪涝灾害等持续性暴雨。因此中国东部地区除了受冷空气及西太平洋副热带高压影响之外，从青藏高原东移而来的低涡也加剧了暴雨的形成。冬季，西风带在青藏高原东侧辐合形成位势涡度（PV）源，辐合东传过程中，上层移动不断加强，在长江流域形成很强的辐合抬升过程，引发强降水天气。最后，当南风和西风的效果抵消掉以后，一次暴雨过程就结束了。年春节前，我国西南地区一场严重的冻雨事件，就与高原东侧气流辐合上升，气旋东移而加剧有关。如果没有它，我国的降水为什么不会增加呢？回到最开始的问题，如果保留世界屋脊的高度，只是给青藏高原炸开一个口子，印度洋带来的温润水汽会将贫瘠之地变为鱼米之乡吗？其实，在上个世纪70年代以前，科学界普遍认为青藏高原的存在挡住了印度洋的温润空气吹向我国西北地区，因此才会设想如果没有青藏高原，西北将会是一番新面貌。当时美国科学家对这一设想进行模拟，但非常奇怪的是，把青藏高原移掉以后，西北的降水不但没有增加，而且连长江中下游的降水也大幅减少，雨带退缩到了印度洋和沿海地区，原本的鱼米之乡也不复存在了。随着科学的发展，我们认识到青藏高原的热力抽吸作用是造成这一现象的根本原因。退而求其次，如果保留青藏高原，仅在高原上炸一个浅通道呢？实际上，大气中的水汽85%都集中在离地表三公里高度内，即使在青藏高原高处炸开一个通道，也不会出现预期增雨的效果，因为这一高度水汽非常稀薄，本质上就是杯水车薪。当然，工程操作性也很低。如果挖一个深达水平面的大通道，将青藏高原一劈为二行吗？这时，由于大地形的热力作用造成了东西部低空各有一个逆时针环流，通道西边是南风，东边是北风，在通道中形成狭窄的顺时针反气旋式流场，水汽向北输送需要有热力差异形成气压差引起的南风发展，而通道中并不存在这种动力。随着科技发展，越来越多的科学家采用计算机对相关构想进行模拟。数值实验结果表明，这个通道也不能将水汽从印度洋向北输送。关于青藏高原奥妙的猜想从没有停止过，欢迎大家一起来探索！