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关于亚洲热带陆地和青藏高原(以下简称高原)对亚洲夏季风及越赤道气流的影响已有大量研究,然而对于多个亚洲热带陆地的不同地表特性(如:地形、海陆分布和地表摩擦)与高原地形在亚洲夏季风及越赤道气流形成和维持中的相对重要性如何,仍缺乏定量、系统且细致的分析。本文利用分辨率约100公里的大气环流模式开展有无地形、有无海陆分布和有无地表摩擦的数值试验,首先比较了海洋性大陆、中南半岛和印度半岛的不同地表特性和高原在越赤道气流形成与维持中的作用。然后分别研究了海洋性大陆、中南半岛和印度半岛的地形、地表摩擦与海陆热力对比对亚洲夏季风环流和降水的相对贡献,以及亚洲三个热带陆地并存时对亚洲夏季风的影响。最后定量分析了亚洲热带陆地组合与高原对亚洲夏季风的相对重要性,以及海洋性大陆、中南半岛和印度半岛的不同地表特性在亚洲热带陆地组合影响亚洲夏季风中的相对贡献。主要结论如下:
1.亚洲热带陆地和高原对越赤道气流的相对贡献。相比于中南半岛和印度半岛,海洋性大陆对南海、西里伯斯岛和新几内亚越赤道气流的作用最显著。海洋性大陆的地表摩擦主导这三支越赤道气流在澳大利亚北部形成,地形主要增强、加深西里伯斯岛越赤道气流,并控制着新几内亚越赤道气流的纬向位置。此外,高原地形和亚洲热带陆地组合对索马里急流的作用相反,前者显著加深、增强索马里急流,而后者则使其减弱。
2.海洋性大陆对南亚夏季风的影响。海洋性大陆的海陆分布相比于其地形更能显著影响南亚夏季风,可造成南亚季风区降水减少约1/4。一方面,海岛的存在削弱和阻碍准双周振荡向西传播至印度半岛,使该地的对流被抑制。另一方面,可通过调节南海地区的降水间接影响南亚夏季风。海岛存在时造成的水汽供给能力下降可直接削弱亚澳越赤道气流,使南海降水减少约60%。南海降水减少导致潜热释放减少,空气冷却,在其西侧孟加拉湾低空诱发一个反气旋环流发展、并加强,从而抑制南亚地区的对流活动。同时,由于南亚地区降水与索马里急流之间存在正反馈关系,降水减少将使索马里越赤道气流减弱,导致向印度和孟加拉湾输送的水汽进一步减少。
3.中南半岛对亚洲夏季风的影响。中南半岛可大幅削弱低层西风急流和南支槽,使纬向水汽通量辐合减少,导致中南半岛-西北太平洋地区的夏季平均降水减少约40%(局地可达70%),其中由海陆分布引起的降水异常占总降水变化的75%。中南半岛北部-西北太平洋地区大幅减少的降水导致潜热释放减少,有利于在加热中心左侧的高层生成气旋式环流异常(低层出现反气旋式异常),整层上升运动减弱。这种异常环流配置可进一步抑制中南半岛-西北太平洋地区的对流活动。同时,中高层的气旋式环流异常会削弱南亚高压并使之西移,不利于华南-西北太平洋地区产生降水。此外,中南半岛的海陆分布还可通过加强经向水汽通量辐合使中南半岛南部-南海地区的降水增多约30%。
4.印度半岛对亚洲夏季风的影响。印度半岛的地形使印度夏季风显著增强,孟加拉湾夏季风减弱:通过加强风-地形间的相互作用,造成西高止山脉西侧降水增加约40%;通过阻碍水汽向东输送,导致印度半岛东部-孟加拉湾地区的降水减少约50%。此外,其陡峭地形还可削弱中国中东部地区200hPa高空的西风急流和上升运动,造成该地降水减少20%。
5.海洋性大陆、中南半岛、印度半岛和高原对亚洲夏季风的相对重要性:高原和中南半岛的海陆热力对比对西北太平洋夏季风的作用相当,分别使该地降水减少10%左右。高原地形对增强印度夏季风和孟加拉湾夏季风的影响更大,分别贡献印度半岛和孟加拉湾地区约50%和20%的夏季平均降水。同时,印度半岛的陡峭地形在增强印度夏季风中也不容忽视。中南半岛的海陆分布在削弱中南半岛-南海夏季风中的作用最突出,但其地形的单独作用在亚洲热带三个陆地并存时被显著放大,海陆分布的单独作用则大幅减弱。海洋性大陆对海洋性大陆局地气候的影响最显著,同时中南半岛的海陆热力对比可使海洋性大陆北部降水增多约14%。
1.亚洲热带陆地和高原对越赤道气流的相对贡献。相比于中南半岛和印度半岛,海洋性大陆对南海、西里伯斯岛和新几内亚越赤道气流的作用最显著。海洋性大陆的地表摩擦主导这三支越赤道气流在澳大利亚北部形成,地形主要增强、加深西里伯斯岛越赤道气流,并控制着新几内亚越赤道气流的纬向位置。此外,高原地形和亚洲热带陆地组合对索马里急流的作用相反,前者显著加深、增强索马里急流,而后者则使其减弱。
2.海洋性大陆对南亚夏季风的影响。海洋性大陆的海陆分布相比于其地形更能显著影响南亚夏季风,可造成南亚季风区降水减少约1/4。一方面,海岛的存在削弱和阻碍准双周振荡向西传播至印度半岛,使该地的对流被抑制。另一方面,可通过调节南海地区的降水间接影响南亚夏季风。海岛存在时造成的水汽供给能力下降可直接削弱亚澳越赤道气流,使南海降水减少约60%。南海降水减少导致潜热释放减少,空气冷却,在其西侧孟加拉湾低空诱发一个反气旋环流发展、并加强,从而抑制南亚地区的对流活动。同时,由于南亚地区降水与索马里急流之间存在正反馈关系,降水减少将使索马里越赤道气流减弱,导致向印度和孟加拉湾输送的水汽进一步减少。
3.中南半岛对亚洲夏季风的影响。中南半岛可大幅削弱低层西风急流和南支槽,使纬向水汽通量辐合减少,导致中南半岛-西北太平洋地区的夏季平均降水减少约40%(局地可达70%),其中由海陆分布引起的降水异常占总降水变化的75%。中南半岛北部-西北太平洋地区大幅减少的降水导致潜热释放减少,有利于在加热中心左侧的高层生成气旋式环流异常(低层出现反气旋式异常),整层上升运动减弱。这种异常环流配置可进一步抑制中南半岛-西北太平洋地区的对流活动。同时,中高层的气旋式环流异常会削弱南亚高压并使之西移,不利于华南-西北太平洋地区产生降水。此外,中南半岛的海陆分布还可通过加强经向水汽通量辐合使中南半岛南部-南海地区的降水增多约30%。
4.印度半岛对亚洲夏季风的影响。印度半岛的地形使印度夏季风显著增强,孟加拉湾夏季风减弱:通过加强风-地形间的相互作用,造成西高止山脉西侧降水增加约40%;通过阻碍水汽向东输送,导致印度半岛东部-孟加拉湾地区的降水减少约50%。此外,其陡峭地形还可削弱中国中东部地区200hPa高空的西风急流和上升运动,造成该地降水减少20%。
5.海洋性大陆、中南半岛、印度半岛和高原对亚洲夏季风的相对重要性:高原和中南半岛的海陆热力对比对西北太平洋夏季风的作用相当,分别使该地降水减少10%左右。高原地形对增强印度夏季风和孟加拉湾夏季风的影响更大,分别贡献印度半岛和孟加拉湾地区约50%和20%的夏季平均降水。同时,印度半岛的陡峭地形在增强印度夏季风中也不容忽视。中南半岛的海陆分布在削弱中南半岛-南海夏季风中的作用最突出,但其地形的单独作用在亚洲热带三个陆地并存时被显著放大,海陆分布的单独作用则大幅减弱。海洋性大陆对海洋性大陆局地气候的影响最显著,同时中南半岛的海陆热力对比可使海洋性大陆北部降水增多约14%。