青藏高原大气热源

1、青藏高原大气热源内容梗概大气热源定义大气热源直接算法大气热源间接算法视水汽汇 青藏高原作为“地球第三极”，其地表位于大气对流层中部，它以感热、潜热和辐射加热的形式成为一个高耸进入对流层中部大气的热源，对全球大气环流有着重要的影响。 青藏高原热力作用不仅对亚洲季风和降水变率有重要影响，而且还通过激发大尺度波列，影响着北美和欧洲以及南印度洋的大气环流和气候。春、夏季青藏高原加热异常通过北太平洋副热带高压、Hadley环流和ITCZ，影响中低纬海-气相互作用，调制着热带厄尔尼诺-南方涛动发展。大气热源定义 大气热源：在某个月或某一时段内，某个地区的大气柱内有净能量的收入（通过运动从侧边界流出的能量不

2、计内），则在这个月这个地区的大气称为热源；有净能量支出，称为冷源。 大气热源是各种物理过程中构成热力过程的总体表现，它是感热传输、潜热传输、大气辐射以及其他热力过程的总的集合。 冷热源的计算方法很多，大致可归纳为直接计算法（也称为正算法）和间接计算法（通常也称倒算法）。直接计算法 热量源汇的直接计算法需分别计算大气加热场的各个分量，包括长、短波辐射，水汽相变以及湍流热交换作用。 地面湍流感热输送； 地面的有效辐射； 当地的降水凝结潜热； 太阳的短波辐射； 大气顶的向外长波辐射；根据湍流交换理论，地面感热通量为： 当地的降水凝结潜热： 为蒸发潜热系数， 为降水量。 地面向大气输送能量的另一种方式

3、为有效辐射（地面长波辐射与大气长波逆辐射之差）。 估算公式为： 上式中, 为地面辐射系数； 为斯蒂芬-波尔兹曼常数； 为近地层绝对湿度（毫米）； 为地面实测总云量； 适合高原主体的系数A=0.5591，B=0.0193，C=0.0204 大气顶的向外长波辐射（OLR）可以通过大气顶向外的辐射通量计算： 其中a=204Wm-2，b=2.17Wm-2K-1为经验常数。 K0=3.81Wm-2K-1 为某纬度带收到的太阳辐射； 为全球平均温度； 为该纬度带的行星反照率，与下垫面性质有关。 大气对太阳辐射的吸收主要由大气水汽含量、云量和云状、地表反照率等因子决定，但通常用参数化方案或结合经验公式求出。

4、 短波吸收公式： 天文辐射， 为地表总辐射， 、 依次为行星和地表反射率。 行星反射率因为各地云量和冰雪分布情况不同，各地区差别较大，赤道地区的行星反射率约为0.2甚至更小，而极地为0.6甚至达到0.95。目前，认为全球的行星反射率数值可取0.3。 几次青藏高原考察中实际观测得到的地表反射率，高原东部地区夏季地表反射率约18%, 冬季则在23% 左右; 由此向西, 随着地表覆盖状况的改变, 地表反射率逐渐增大, 高原西部夏季为25% 27% ,冬季可达30% 以上; 在藏北高原,下垫面类型与高原西部大致相似, 故其地表反射率夏季为23%左右, 冬季可达30%以上。 到达大气上界的平均天文辐射强

5、度可以采用下式计算： =1353Wm-2，为太阳常数。 为日地平均距离订正因子； 为相对可照时间，等于昼长与一天时间（24小时）长度之比； 是太阳天顶角余弦的平均值。 由于实际观测资料缺乏，在目前的情况下，直接计算大气热源的三维分布显然是很困难的。但是用降水、地面温度、风场资料和卫星观测的资料能估算各分量在大气中的总（垂直积分）加热或冷却。因此用大气冷热源的计算方法多采用正算法进行。 大气热源的倒算法是利用大尺度观测的物理量（温度、湿度和风场），在等压坐标或等熵坐标下，带入热力学方程间接算出大气各高度层热量源汇。这种方法可给出热源的三维结构，但计算结果的可靠性依赖于观测资料间接计算法 间接计算

6、热源的公式如下：这里我们假设对流层顶 =0。将上式进行整层大气积分，得到 式中 指的是1000hp， 指的是100hpa。 正算法计算出来的大气热源是从地面积分到大气层顶，而倒算法计算出来的大气热源是从地面积分到对流层顶。 叶笃正等（1957）最早对青藏高原大气热源进行了研究，他们首次计算了青藏高原对流层的大气视热源，得出青藏高原在夏季是热源而冬季是冷源的重要结果。随着资料的增多，陈隆勋等（1965）利用正算法计算了青藏高原整个对流层的 ，指出就全年平均而言，青藏高原大气是个热源。 长期以来关于青藏高原大气加热的性质一直有不同的看法。LUO和Yanai(1984)通过计算青藏高原上的 和视水汽汇 ，指出高原西部以感热为主，而东部潜热和感热同等重要。 视水汽汇 在对于大气热源的讨论中，往往伴随着潜热的计算，视水汽汇 能很好地衡量大气中潜热的变化。 方法1为： 方法2为： 为凝结潜热，c为单位质量空气凝结比率，e为云雨的蒸发比率。 对其积分可得整层大气视水汽汇： 青藏高原上空的水汽对高原的热源影响很大，干燥期最大加热率只有13/d，而在湿润期可增加到5/d。因此，高原上空的水汽变化可直接引起高原热源的异常。 1998年TIPEX观测资料表明，干季整个高原的潜热通量