包 浪 ,王 楠 ,倪志耀,盧 濤
1. 成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,成都 610059
2. 中國科學(xué)院成都生物研究所 中國科學(xué)院山地恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生態(tài)恢復(fù)與生物多樣性保育四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610041
青藏高原隆升對中國、亞洲乃至世界的氣候都有著重要影響(周明煜等,2000;Gettelman et al,2004;Ma et al,2006)。目前,有關(guān)青藏高原隆升對西北地區(qū)干旱化的研究已經(jīng)比較成熟。如郭正堂等(1999)研究發(fā)現(xiàn)青藏高原隆升有利于西伯利亞高壓的形成與發(fā)展,并阻擋暖濕氣流進(jìn)而導(dǎo)致干旱化;宋之琛等(2008)通過孢粉資料指出中新世時(shí)青藏高原隆升對東亞季風(fēng)的屏蔽及促成冬季風(fēng)強(qiáng)勁進(jìn)而導(dǎo)致植被荒漠化;湯懋蒼和劉曉東(1995)、劉曉東(1999)認(rèn)為近地層風(fēng)速增大為黃土搬運(yùn)提供了良好的動力條件,并且隨著青藏高原的隆升,黃土正在向南侵蝕(李吉均等,1983)。
我國西南地區(qū)因緊鄰青藏高原、地形地貌復(fù)雜,因此其氣候也呈現(xiàn)出獨(dú)特性。西南地區(qū)氣候主要是受到南亞季風(fēng)(夏季風(fēng)為印度洋西南季風(fēng))、東亞季風(fēng)(夏季風(fēng)為東南季風(fēng))和高原季風(fēng)三個(gè)亞洲季風(fēng)子系統(tǒng)的共同影響(李吉均,1999;齊冬梅和李躍清,2007;宋之琛等,2008)。已有研究表明:當(dāng)青藏高原隆升高度不夠時(shí),不能對周邊地區(qū)的氣候產(chǎn)生顯著的影響。如漸新世時(shí)青藏地區(qū)高度較低,未成為能夠改變氣候與自然分帶的高原(施雅風(fēng)等,1998)。劉曉東(1999)研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)青藏高原隆升高度達(dá)到1500 — 2000 m時(shí),緯向氣流受阻便由爬坡分量轉(zhuǎn)為繞流分量為主,且行星風(fēng)系受到季風(fēng)的影響更為強(qiáng)烈,此時(shí)氣候才會受到影響。因此,從季風(fēng)角度研究青藏高原隆升對西南地區(qū)氣候演化的影響具有重要意義。然而,針對亞洲季風(fēng)各子系統(tǒng)的形成、發(fā)展與青藏高原隆升的相關(guān)性,目前還缺乏系統(tǒng)的分析,這阻礙了對該區(qū)氣候演化過程的清晰認(rèn)識。因此,本文在整理總結(jié)前人相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,從季風(fēng)的角度系統(tǒng)分析了青藏高原隆升這一重大地質(zhì)事件對西南地區(qū)氣候的影響,以期為今后進(jìn)一步深入詳細(xì)地研究區(qū)域氣候演化等問題提供借鑒資料。
亞洲東部和南部受到如此強(qiáng)大的季風(fēng)影響,根本原因就是青藏高原隆升的結(jié)果(Manabe and Terpstra,1974)。已有研究表明:青藏高原隆升對亞洲季風(fēng)和全球氣候的影響一般隨高原高度上升而增大(Kutzbach and Guetter,1989)。然而,目前對青藏高原抬升過程的起始時(shí)間、階段時(shí)間點(diǎn)以及高原隆升的機(jī)制和模式等仍存在爭議。本文對于青藏高原隆升階段的劃分,主要依據(jù)方小敏(2017)的最新研究結(jié)果。其認(rèn)為青藏高原隆升經(jīng)歷了多階段、多幕次、準(zhǔn)同步異幅度以及后期快速隆升的生長過程。其中碰撞早期(55 — 30 Ma),“原西藏高原”(拉薩地體和羌塘地體)抬升至2 — 3 km,南部喜馬拉雅地區(qū)很低,東 — 東北部地區(qū)不超過2 km;到了碰撞中期(25 — 10 Ma),“原西藏高原”基本達(dá)目前海拔,喜馬拉雅地區(qū)也達(dá)到一定高度,東 — 東北部大部分地區(qū)仍然不超過2 km;晚期碰撞(8 — 0 Ma),喜馬拉雅地區(qū)繼續(xù)抬升至今,東北部發(fā)生劇烈隆升。
此外,本文采用汪品先(2009)關(guān)于季風(fēng)的定義,即季風(fēng)是近地面層冬、夏風(fēng)向相反的現(xiàn)象。也就是說,必須冬、夏季風(fēng)均出現(xiàn)才能稱之為季風(fēng)。
通常認(rèn)為,季風(fēng)的形成是由于海陸熱力差異季節(jié)性變化造成的。東亞季風(fēng)作為亞洲季風(fēng)中的“超級季風(fēng)”,主要就是由于東亞季風(fēng)區(qū)位于印度-歐亞超級大陸和太平洋之內(nèi)。從全球范圍來看,按照行星風(fēng)系的氣候分帶呈緯向分布,同緯度地區(qū)的撒哈拉沙漠屬于副熱帶高壓控制的干旱氣候,與我國同緯度江南地區(qū)溫暖濕潤氣候形成鮮明的對比,這主要是由于季風(fēng)系統(tǒng)的建立會破壞準(zhǔn)緯向性的氣候分帶。
關(guān)于東亞季風(fēng)的形成時(shí)間,張林源(1981,1995)認(rèn)為,我國早第三紀(jì)基本無季風(fēng),晚第三紀(jì)古季風(fēng)出現(xiàn),第四紀(jì)現(xiàn)代季風(fēng)發(fā)育,并認(rèn)為海陸熱力差異、青藏高原隆升兩大因素才導(dǎo)致現(xiàn)代東亞季風(fēng)的形成。劉東生等(1998)認(rèn)為海陸熱力差異增強(qiáng)以及當(dāng)時(shí)兩極冰蓋的不對稱性,是東亞夏季風(fēng)形成的兩大因素,并認(rèn)為東南季風(fēng)初步形成于漸新世。安芷生等(2006)通過臨夏盆地動物化石出現(xiàn)、花粉類型轉(zhuǎn)變反映的氣候變暖變潮濕特征,推斷東亞季風(fēng)約在21.8 Ma開始發(fā)育。汪品先(2009)認(rèn)為東亞季風(fēng)系統(tǒng)的形成是在漸新世的晚期。張克信等(2013)通過對前人孢粉、分子化石、黏土礦物、磁化率等多種代用指標(biāo),判定東亞季風(fēng)形成于25 — 17 Ma。安芷生和劉曉東(2000)通過不同地形高度數(shù)值實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),即使沒有青藏高原,東亞夏季風(fēng)(偏南風(fēng))因海陸差異的存在就會出現(xiàn);但只有當(dāng)青藏高原隆升至現(xiàn)今的一半時(shí)才會出現(xiàn)冬季風(fēng)(偏北風(fēng))。并對高分辨率的黃土-古土壤-紅粘土序列的磁性地層和替代性季風(fēng)氣候指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)東亞冬季風(fēng)形成于7.2 Ma以前,與青藏高原東北大部分地區(qū)8 Ma左右隆升至約2000 m時(shí)間接近。Liu et al(2017)研究地形的有無在5個(gè)典型新生代地質(zhì)時(shí)期中的作用發(fā)現(xiàn),中緯度東亞季風(fēng)的形成與中新世晚期青藏高原北部的抬升有著強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。因此,可以理解為沒有青藏高原隆升,就沒有東亞季風(fēng),且只有青藏高原隆升到足夠的高度,東亞季風(fēng)才能得以維持。
鄭度和姚檀棟(2006)通過大氣環(huán)流模式(GCM R15 L9)的系列數(shù)值試驗(yàn),研究了青藏高原隆升對東亞季風(fēng)的影響。結(jié)果顯示青藏高原隆升至現(xiàn)今高度一半時(shí),青藏高原成為東亞季風(fēng)冬、夏反向的重要因素,同時(shí)指出東亞冬季風(fēng)受到青藏高原隆升的影響相對于東亞夏季風(fēng)要強(qiáng)烈得多。這個(gè)結(jié)果與劉曉東和焦彥軍(2000)利用大氣環(huán)流模式(GCM)數(shù)值試驗(yàn)得出的結(jié)論是一致的。劉曉東和焦彥軍(2000)同時(shí)利用美國大氣研究中心的公用氣候系統(tǒng)模式(NCAR CCSM T31-gx3v4-L26)明確指出青藏高原是東亞季風(fēng)的放大器,當(dāng)高原隆升至一定的高度時(shí),也會因?yàn)楹0芜^高,高原的溫度隨之降低。黃榮輝等(2008)研究發(fā)現(xiàn)青藏高原熱力變化對東亞季風(fēng)系統(tǒng)的變化也有重要影響。安芷生等(2015)則指出,在構(gòu)造尺度上,青藏高原隆升對季風(fēng)的演化與變率起著主要的影響。因此,青藏高原隆升對東亞季風(fēng)的形成、發(fā)展及維持起著至關(guān)重要的作用。
已有研究表明青藏高原隆升不僅僅對東亞季風(fēng)的發(fā)展和維持起著關(guān)鍵性的作用,而且還使得南亞季風(fēng)進(jìn)一步加強(qiáng)。有關(guān)南亞季風(fēng)的形成時(shí)間,目前還有爭議。如劉曉東(1999)通過GCM數(shù)值試驗(yàn)及地質(zhì)記錄分析,得出南亞季風(fēng)在青藏高原隆升之前因?yàn)镻aratethys海退縮引起的海陸分布就已經(jīng)形成。而宋之琛等(2008)認(rèn)為西南季風(fēng)是青藏高原隆升至一定高度阻礙并破壞行星風(fēng)系形成的。劉曉東和Dong(2013)則認(rèn)為南亞季風(fēng)形成與發(fā)展的主要因素是喜馬拉雅山脈的形成與海陸分布。Liu et al(2017)通過綜合高原抬升和板塊運(yùn)動兩大因素的數(shù)值實(shí)驗(yàn)對亞洲和澳大利亞季風(fēng)的影響發(fā)現(xiàn),印度次大陸北移進(jìn)入熱帶北半球并與歐亞大陸拼接時(shí),南亞季風(fēng)就已經(jīng)存在并保持穩(wěn)定,因而認(rèn)為南亞季風(fēng)可能形成于始新世晚期。隨著越來越多的地質(zhì)記錄研究及更準(zhǔn)確、更接近真實(shí)地質(zhì)歷史的數(shù)值模擬,南亞季風(fēng)的形成也更加明確。目前南亞季風(fēng)最長的地質(zhì)記錄約12 Ma(Gupta,2010)。劉東生等(1998)重建的中新世環(huán)境格局中,同樣暗示西南季風(fēng)大約形成于中新世中后期。上述研究結(jié)論與喜馬拉雅山脈主體形成時(shí)間(10 Ma左右)也是比較接近的。
當(dāng)喜馬拉雅山脈及鄰近山脈達(dá)到一定高度后,最直接的影響體現(xiàn)在動力阻擋方面。青藏高原對冬季風(fēng)的阻擋有利于高原冷空氣的聚集,促進(jìn)了蒙古-西伯利亞高壓的形成;而攜帶有大量熱帶海洋水汽的印度洋西南季風(fēng)受阻不能北移,一方面使得溫暖濕潤的西南季風(fēng)不受北方寒冷干燥冷氣流所侵襲,另一方面使得西南季風(fēng)能在喜馬拉雅山脈南部匯集更多溫暖濕潤的氣流,使得南亞夏季風(fēng)獲得更強(qiáng)的驅(qū)動力,進(jìn)而使得南亞季風(fēng)加強(qiáng)。這與李吉均(1999)的觀點(diǎn)也是相互印證的,其認(rèn)為與同緯度的非洲熱帶雨林相比,主要就是由于青藏高原的存在,印度熱帶雨林向北多延伸了18°,一直到喜馬拉雅山麓。需要指出的是,青藏高原隆升后,使得高原熱源加強(qiáng)、亞洲大陸和印度洋之間的熱力差明顯增強(qiáng)(劉曉東和Dong,2013),這在很大程度上又促進(jìn)了南亞季風(fēng)的發(fā)展。可見,青藏高原的存在對西南季風(fēng)有著不可替代的重要作用。
湯懋蒼等于1962年在甘肅省氣象學(xué)會年會上首次提出“高原季風(fēng)”一詞,該詞指高原主體因高原與大氣之間的熱力作用,冬季呈冷高壓,夏季呈熱低壓,高原氣流也具相反性的年變化(施雅風(fēng)等,1998)。高原季風(fēng)形成的直接原因是青藏高原隆升,該觀點(diǎn)目前已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。只有高原隆升至斜壓大氣地轉(zhuǎn)適應(yīng)的臨界尺度,高原季風(fēng)才開始形成。湯懋蒼和劉曉東(1995)根據(jù)高原水平尺度擴(kuò)展過程的曲線,計(jì)算得出斜壓大氣地轉(zhuǎn)適應(yīng)的臨界尺度曲線交匯點(diǎn),確定高原季風(fēng)形成于漸新世初期。
隨著青藏高原繼續(xù)隆升并達(dá)到“動力臨界高度”(1500 — 200 m)后,原本以爬越高原為主的氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@流為主(劉曉東,1999)。當(dāng)青藏高原進(jìn)一步隆升至水汽凝結(jié)高度,高原因凝結(jié)大量水汽,并伴隨著高原的擴(kuò)展使得高原熱源作用顯著增強(qiáng)。由于高原季風(fēng)是隨著青藏高原的隆升逐漸形成的,因而其也隨著隆升由無高原季風(fēng)到淺薄高原季風(fēng),最后形成穩(wěn)定的高原季風(fēng)。根據(jù)湯懋蒼和劉曉東(1995)的研究結(jié)論,深厚的高原季風(fēng)形成是第四紀(jì)開始的標(biāo)志。因此,可以認(rèn)為穩(wěn)定高原季風(fēng)大約形成于第四紀(jì)初(2.6 Ma BP),這個(gè)時(shí)間與青藏高原主體及高原東北地區(qū)隆升高度超過2000 m后達(dá)到動力臨界高度和水汽凝結(jié)高度相呼應(yīng)。
根據(jù)李吉均(1999)的研究成果,當(dāng)代東亞季風(fēng)中夏季風(fēng)可分為兩支:一支由于南北半球季節(jié)差異,澳大利亞處于冬季,產(chǎn)生高氣壓向北低氣壓流動,當(dāng)越過赤道之后,由于北半球處于夏季,印度-歐亞大陸為低氣壓,氣流再從南海進(jìn)入大陸,屬于熱帶季風(fēng);另一支東亞夏季風(fēng)則是由于夏威夷高壓,氣流從西太平洋副熱帶向歐亞大陸侵襲,呈現(xiàn)為東南方向氣流,屬于亞熱帶季風(fēng)。
東亞冬季風(fēng)來自亞洲北部蒙古-西伯利亞高壓偏北氣流向南侵襲,由于青藏高原及秦嶺高海拔阻擋,我國東北地區(qū)及部分東部地區(qū)處于冬季風(fēng)被迫偏東形成的西北風(fēng)影響范圍內(nèi),同時(shí)由于阿留申低氣壓的存在,朝鮮半島、日本均遭受西北風(fēng)侵襲;西北風(fēng)越過秦嶺一帶下海時(shí)又轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北風(fēng),并與北半球東北信風(fēng)帶疊加吹向赤道(圖1、圖2)。因此,現(xiàn)今大多數(shù)觀點(diǎn)是東亞季風(fēng)的影響地區(qū)主要是我國東部、朝鮮半島以及日本。
圖1 850 h Pa亞洲及周邊區(qū)域季風(fēng)風(fēng)場環(huán)流(流線)(據(jù)安芷生等(2015)修改)Fig.1 Circulation patterns (streamlines) of the monsoonal and nonmonsoonal winds at Asian and its surrounding region(the circulation patterns are modif i ed from An et al (2015))
圖2 南亞和東亞季風(fēng)示意圖:冬季(a),夏季(b)Fig.2 Schematic diagrams of South and East Asia monsoons in winter (a) and summer (b)
但最新研究表明,東亞季風(fēng)同樣會對我國西南地區(qū)的氣候產(chǎn)生影響。據(jù)宋之琛等(2008)的研究結(jié)果,我國西南地區(qū)廣泛分布著新近紀(jì)煤層,且這些煤層均含有楓香屬(Liquidambar)花粉,而這被認(rèn)為是東亞季風(fēng)侵襲過的證據(jù)(黃翡和宋之琛,2002)。蔡演軍等(2001)研究發(fā)現(xiàn)貴陽地區(qū)降雨δ18O值的加權(quán)平均值處于西南季風(fēng)、東亞季風(fēng)控制區(qū)之間。彭子成等(2002)對貴州七星洞石筍δ18O值的研究也同樣表明該區(qū)處在兩季風(fēng)控制區(qū)之間。柳鑒容等(2007)通過降水同位素δ18O示蹤數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn):云南省受到南海通道(即東亞季風(fēng)夏季風(fēng))水汽的影響;胡菡和王建力(2015)通過1986 — 2003年我國夏季和冬季風(fēng)矢量圖分析判定云南也受到了東亞季風(fēng)的影響。韋小雪等(2015)則發(fā)現(xiàn):東亞季風(fēng)活動及強(qiáng)弱因季節(jié)性變化導(dǎo)致西南地區(qū)往往出現(xiàn)連旱現(xiàn)象。秋季東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度常偏弱,導(dǎo)致西南地區(qū)水汽不足,降雨量少及溫度往往持續(xù)增高,進(jìn)而出現(xiàn)干旱;緊接著在冬季,冬季風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng),加重了西南地區(qū)的干燥程度;春季受到強(qiáng)冬季風(fēng)和弱夏季風(fēng)的共同影響,降水處于較少的狀態(tài);夏季,東亞夏季風(fēng)通常增強(qiáng),給西南地區(qū)攜帶大量水汽。此外,齊冬梅等(2016)圍繞西南地區(qū)干旱與東亞冬季風(fēng)的相關(guān)性研究也發(fā)現(xiàn):西南地區(qū)低溫主要受東亞冬季風(fēng)月內(nèi)尺度準(zhǔn) 1周、準(zhǔn)2周時(shí)間尺度振蕩的影響。因此,東亞季風(fēng)夏季風(fēng)是能夠侵襲至我國西南地區(qū),并對區(qū)域氣候造成影響的,其主要使得西南地區(qū)夏季呈現(xiàn)溫暖濕潤的特征。
與對東亞季風(fēng)的研究相比較,目前圍繞西南季風(fēng)的研究還非常薄弱(薛濱等,2016)。我國西南地區(qū)及印度半島一帶的西南季風(fēng),由于夏季氣壓帶、風(fēng)帶匯合處的熱帶輻合帶(intertropical convergence zone —— ITCZ)北移,南半球的東南信風(fēng)夏季北移越過赤道并移至印度半島,在地轉(zhuǎn)偏向力影響下向右偏轉(zhuǎn)而成為西南方向的南亞夏季風(fēng)(郭正堂,2017);而冬季氣壓帶、風(fēng)帶向南移,赤道低氣壓帶移至南半球,由于強(qiáng)大的亞洲大陸冷高壓,風(fēng)由蒙古-西伯利亞吹向印度,在地轉(zhuǎn)偏向力影響下成為東北方向的亞洲南部冬季風(fēng)。鑒于夏季西南風(fēng)強(qiáng)于冬季東北風(fēng),故該季風(fēng)稱西南季風(fēng)(圖1、圖2)。
西南地區(qū)夏季風(fēng)主要是受到西南季風(fēng)的影響,尤其當(dāng)從印度南端(孟加拉灣中部)經(jīng)中南半島氣流與阿拉伯海,經(jīng)過孟加拉灣北部的氣流在西南地區(qū)匯合時(shí),西南季風(fēng)勢力最強(qiáng)(徐嘉行和馮國柱,1982)。因此,無論是冬季還是夏季,如果不是由于青藏高原的隆升在一定程度上阻礙了季風(fēng)的遷移,并增大了海陸熱力差異,西南地區(qū)就不會形成現(xiàn)在的氣候格局。在夏季,西南季風(fēng)雖然受到喜馬拉雅山脈的阻擋,但是由于在西南部地區(qū)發(fā)育著不少水汽通道,如雅魯藏布江大峽谷、怒江、瀾滄江和金沙江等向南開口的南北向谷地(李吉均,1999),這使得南亞溫暖濕潤印度洋氣流由孟加拉灣和阿拉伯海向北推進(jìn)時(shí),沿著青藏高原東部南北走向的橫斷山脈流向我國的西南地區(qū),使得西南地區(qū)夏季溫暖濕潤;而在冬季,受到干冷的冬季風(fēng)影響,西南季風(fēng)又使得西南地區(qū)變得相對寒冷干燥。因此,西南季風(fēng)通過水汽輸送對我國西南地區(qū)的生態(tài)與氣候有著重要的影響(洪冰等,2004)。
湯懋蒼(1998)通過對地面盛行風(fēng)的流線圖進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)由于行星西風(fēng)的掩蓋,高原季風(fēng)主要出現(xiàn)在地勢相對平坦且較低的地區(qū),如高原內(nèi)部平坦地區(qū)、云貴高原、黃土高原等。這一點(diǎn)也得到白虎志等(2004)的印證,他們對我國各地降水量差異研究表明:高原雨季主要集中在高原東南部,多雨日集中在高原東側(cè)、四川盆地及云南高原等地。而高原季風(fēng)通過促進(jìn)低層對流層季風(fēng)的增強(qiáng),使得對流層中層的行星氣壓帶和行星風(fēng)帶遭到破壞(齊冬梅和李躍清,2007),進(jìn)而形成高原氣候特征。
由于西風(fēng)和高原季風(fēng)的共同影響,使得青藏高原具有不同于其它地區(qū)的獨(dú)特氣候。冬季,高原氣候主要受到冬季北半球西風(fēng)帶南移遇高原向北分支的西風(fēng)急流影響(白虎志等,2004)。這支西風(fēng)急流繞過新疆正好與南下的大陸冷氣團(tuán)匯合,一方面形成更為寒冷強(qiáng)勁的西北氣流,另一方面也加強(qiáng)了高原地面冷高壓(高原冬季風(fēng)),使得高原更加干冷。夏季,青藏高原上因熱低壓(高原夏季風(fēng))的存在,呈現(xiàn)暖濕的特征。此時(shí)西風(fēng)帶北移雖不能直接影響高原氣候,但卻促成了西南季風(fēng)的形成與東南季風(fēng)的北進(jìn)。此外,西風(fēng)北移在一定程度上也為高原夏季風(fēng)提供了水汽,使得青藏高原90%以上的降水出現(xiàn)在夏季(羅華,2015)??梢?,西風(fēng)對青藏高原氣候起主導(dǎo)作用,并且由于西風(fēng)的存在,加強(qiáng)了高原季風(fēng),使得高原干濕季節(jié)更加明顯。
高原季風(fēng)在對流層中下層呈現(xiàn)冬季冷高壓,夏季熱低壓的特征。因此,高原東南部地區(qū)相應(yīng)受到高原冬、夏季風(fēng)的影響(圖3)。因青藏高原熱源強(qiáng)迫促進(jìn)了對流層底層氣旋環(huán)流、低渦的形成與發(fā)展,進(jìn)而增強(qiáng)了季風(fēng)環(huán)流,使得西南地區(qū)降水發(fā)生變化(華明,2003)。冬季由于高原冬季風(fēng)增強(qiáng)了高原周圍的反氣旋式環(huán)流,北方大陸性冷高壓中心的冷干偏北氣流向西南地區(qū)侵襲,使得西南地區(qū)冬季干冷;夏季高原周圍成氣旋式環(huán)流,由于羌塘高原處于熱低壓,來自低緯海洋性暖濕偏南氣團(tuán)流經(jīng)西南地區(qū)流向高原,使得西南地區(qū)呈現(xiàn)夏季溫暖濕潤的氣候特征。王穎和李棟梁(2015)研究表明:高原季風(fēng)強(qiáng)度與中心經(jīng)度對西南地區(qū)的氣溫、降水、日照等多種氣象要素有著重要的影響。當(dāng)高原季風(fēng)強(qiáng)度增加時(shí),西南地區(qū)降水量增加,氣溫變化較小,日照較短;當(dāng)高原季風(fēng)中心位置偏東時(shí),降水較少,氣溫較高;而高原季風(fēng)強(qiáng)度和中心經(jīng)度的變化也是西南地區(qū)日趨干旱化的原因之一。
圖3 高原季風(fēng)環(huán)流示意圖Fig.3 Circulation patterns for plateau monsoon
綜上所述,青藏高原隆升是亞洲季風(fēng)形成與發(fā)展的重要因素,并對我國西南地區(qū)的氣候有著重要的影響。青藏高原對季風(fēng)的影響主要可歸結(jié)為熱力作用和機(jī)械阻擋作用兩個(gè)方面(吳國雄等,2005),且相較于機(jī)械阻擋作用,迄今為止多數(shù)學(xué)者認(rèn)為熱力作用對亞洲季風(fēng)的影響更為重要。如有研究發(fā)現(xiàn):冬、春季,青藏高原機(jī)械阻擋和屏障作用顯著影響周邊天氣及大陸冷空氣南下(喬鈺等,2014);而在夏季,熱力作用比機(jī)械阻擋作用更為重要(吳國雄等,2005;Wu et al,2007)。王同美等(2008)對青藏高原緯向偏差流場研究則發(fā)現(xiàn):高原動力和熱力作用也有隨季節(jié)變化的特點(diǎn),從冬季到夏季,環(huán)流受高原動力作用的影響逐漸減弱,而高原的熱力作用逐漸增強(qiáng)。Wu et al(2012)基于數(shù)值試驗(yàn)、模擬,發(fā)現(xiàn)青藏高原對亞洲夏季風(fēng)起主導(dǎo)作用的是熱力強(qiáng)迫作用,而不是機(jī)械強(qiáng)迫作用。然而,Boos and Kuang(2010)和Molna et al(2010)的研究則表明:相比青藏高原的熱力作用,高原南部喜馬拉雅山對印度次大陸暖濕氣流的阻隔,對于南亞季風(fēng)有著更加顯著的控制作用。不過宋靜和劉屹岷(2014)則指出Boos and Kuang(2010)通過去除青藏高原主體后進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)中實(shí)際上仍保留了青藏高原南坡加熱的影響。
可見,盡管關(guān)于青藏高原隆升對亞洲季風(fēng)的影響研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展,但爭議依然存在。主要原因是數(shù)據(jù)質(zhì)量還不夠高,因此需要更多、更為精確的數(shù)值數(shù)據(jù)與模擬實(shí)驗(yàn)才能加以證明。在青藏高原及其周邊地區(qū)布設(shè)更多的地面氣象觀測站點(diǎn)和探空站點(diǎn),以及發(fā)展雷達(dá)和衛(wèi)星遙感信息反演技術(shù),以獲取更為準(zhǔn)確、精密的數(shù)據(jù),將有助于上述問題的解決。
(1)亞洲季風(fēng)各個(gè)子系統(tǒng)的形成時(shí)間與相應(yīng)青藏高原隆升有著直接的聯(lián)系。東亞夏季偏南風(fēng)形成時(shí)間約22 Ma,此時(shí)高原主體隆升已達(dá)足夠高度;東亞冬季風(fēng)形成于7.2 Ma以前,即青藏高原東北大部分地區(qū)已達(dá)到約2000 m時(shí)。南亞夏季風(fēng)形成時(shí)間約在12 Ma左右,與喜馬拉雅山脈及臨近山脈形成時(shí)間接近;南亞冬季風(fēng)與東亞冬季風(fēng)均源于蒙古-西伯利亞高壓,所以也應(yīng)是7.2 Ma以前形成的。高原季風(fēng)形成于漸新世初(約36 Ma),與高原主體達(dá)到2000 — 3000 m時(shí)間同樣很接近。
(2)青藏高原的隆升是導(dǎo)致我國西南地區(qū)呈現(xiàn)現(xiàn)有氣候特征的直接因素。正是由于青藏高原的隆升,使得東亞季風(fēng)得以發(fā)展與維持,南亞季風(fēng)進(jìn)一步加強(qiáng),并導(dǎo)致高原季風(fēng)的形成與發(fā)展。西南地區(qū)受到東亞季風(fēng)、南亞季風(fēng)及高原季風(fēng)三大季風(fēng)的共同影響。東亞夏季風(fēng)使得西南地區(qū)呈現(xiàn)溫暖濕潤的特征;南亞夏季風(fēng)攜帶了大量的水汽進(jìn)入西南地區(qū),使得該區(qū)濕潤氣候形成;高原季風(fēng)進(jìn)一步加強(qiáng)了西南地區(qū)冬夏季干冷與濕潤的變化。