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第3章 气压与季风(1)

我国气候的主要特点是冬冷而夏热,冬干(少雨)而夏雨。这种季节变化十分鲜明的气候,主要是由于我国盛行大陆性季风气候所造成的。即冬季风从大陆吹向海洋,而夏季风由海洋吹向大陆。而季风的形成,主要决定于大范围气压场的分布。因为盛行气流温从高气压区流向低气压区。因此说中国气候需要从气压分布说起。

一、中国冬夏季节气压场的分布和形势

分别就是我国及附近地区,1月和7月平均海平面气压分布。它们分别代表冬季和夏季的气压分布形势。

在1月平均气压场上,可以清楚地看到:在蒙古国及其附近,是一个庞大的高气压,中心气压在1040百帕以上。这个高气压是因为这里经常有从西伯利亚南下的冷空气(高气压)经过和停滞,从而在平均图上显示出来的。它属于冷性高气压(气温愈低,空气密度愈大,气压愈高),因此又称冷高压。

需要说明的是上的气压,并非气象站实测气压。因为我国2/3面积是山区,各站海拔高度几乎都不一样,而气压是随海拔高度的升高而降低的,因此实测气压互相无法比较。都是设法订正到海平面上的1、7月海平面平均气压场的分布形势。青藏高原及其附近(海拔3000米以上),由于海拔过高,订正误差过大,订正的意义不大,因此图上显示空白。

中国及附近地区1月平均海平面气压场分布(单位:百帕)在1月平均海平面气压场上,除蒙古高压外,还有2个大型低压系统。东方的是西北太平洋阿留申群岛附近的阿留申低压,南方是赤道低压(没有完全画出来),两个低压区中心气压都在1000百帕以下。我国冬季中大范围气流走向就决定于这三大气压系统。

所以,我国冬季近地面大气环流的总趋势是西伯利亚空气在新疆地区和蒙古国入境后,除在东北地区以偏西风东进奔阿留申低压外,主流继续东进南下(故华北地区多西北风),大体在北纬30°转向成为东北风经,我国南方奔赤道低压槽而去。冬季中这种北方盛行西北,南方盛行东北气流的形势,在地面图上表现并不明显。主要是因为地面气象站的风向受局地地形影响较大。只是在海上才比较规律:渤海、黄海上多西北大风,东海、南海上则多东北大风。当南下冷空气十分强大时,其南下的东北气流甚至可以向南越过赤道,进入南半球。

中国及附近地区7月平均海平面气压场分布(单位:百帕)到了夏季,情况和冬季正好相反。我国大陆几乎整个被热性低压所盘踞(大陆夏季高温,高温空气密度小气压低,因此形成热低压)。而东方西北太平洋上和南方南印度洋上都有强大的副热带高气压。因此我国夏季中盛行气流都是来自海上风向偏南:东部地区来自西北太平洋上的副热带高压,风向东南;西南地区则来自南印度洋上副热带高压,气流越赤道后由于地转偏向力的作用而风向由东南转变成西南。这就是下面我们分别要介绍的太平洋夏季风和印度洋夏季风。

为什么我国冬夏季节中盛行风向有这样几乎是180°的大变化?

二、中国季风气候及其成因

在气象学中,把冬夏季节盛行风向几乎呈相反方向的这种现象,称为季风。

我国的季风,由于冬季风来自内陆,全年中控制时间也比夏季风长,因此称为大陆性季风(气候)。冬季风既然来自高纬内陆,因此不仅严寒,而且干燥;夏季风既然来自海洋,因此不仅温高而且湿重。这种季风气候不仅使我国气温的季节变化十分鲜明,而且使我国的雨量和空气湿度的季节变化也同样十分鲜明。

但是,我国幅员十分辽阔,季风区内各地气候差异也很大。根据中国科学院高由禧先生的中国季风气候区划,我国东部季风区从北到南可以划分为副热带季风区(从东北到华南南岭一线。因为到达东北地区的夏季风同样来自南方副热带高压,因此也归为副热带季风区)、热带季风区(从南岭到南海中部)和赤道季风区(南海南部)。而西南部地区(包括川西高原和云南高原)则划为青藏高原季风区(因为这里冬季已不属西伯利亚南下的冬季风控制,夏季则受印度洋夏季风控制,风向的季节变化性不明显,但雨量和湿度的季节变化十分鲜明。季风特点和东部地区完全不同)。

同时,我国也有非季风区。即东来的西太平洋夏季风和南来的印度洋夏季风都不能达到,因此成为我国西北内陆干旱区。它和东部西太平洋季风区的分界,大体从内蒙古最东北部,西南下经阴山山脉、贺兰山脉,向西南最终到达甘肃中部的乌鞘岭一带。南则与青藏高原区北缘相邻。在上述区划中本区称为全年西风带区,即全年盛行风向都偏西,没有明显季节变化。

实际上,西北干旱区(有热缺水),青藏高原区(有水缺热),和东部季风区(雨热同季,农业发达),也正是组成我国自然地理(气候)的三大单元。

我国大陆性季风的成因,一般都认为主要是海陆热力差异(海水和陆地的比热不同),因此称为海陆性季风。

海陆性季风的形成过程大致是这样的。

在相同纬度上,海陆得到的太阳热量虽然一样多,但因为海陆比热不同,所以海陆实际温度常常相差很大。夏季里,陆地因为比热小而温度升得比海洋高,冬季里陆地则又会降得比海洋低。温度越低,空气密度越大,气压就越高。因此冬季里陆地气压高于海洋,而夏季则正好相反。于是,冬季里在大陆上形成冷高气压,而海洋上形成暖低气压,气流从陆地流出进入海洋,这就是冬季风。相反,在夏季里,内陆形成热低气压,而凉爽的海洋上则形成高气压,夏季风从海洋进入内陆。这种一年中盛行风向呈季节性相反变化的自然现象,就是季风。

当然,除了海陆热力差异外,季风的形成还有别的原因。否则,不会出现美国的地理位置和我国相似,但美国东部却没有形成季风气候的情况。究其原因,20世纪中叶气象学家们进行了数值模拟试验,发现青藏高原的存在,对东亚季风有决定性影响。因为只要在数据模拟试验中去除了青藏高原,东亚便没有明显季风现象。后来的一些研究也支持这个观点。例如青藏高原上的积雪量与我国东部地区夏季风雨带的向北移动特点有明显关联性。

但是,世界上季风气候并非我国所独有。研究指出,世界上仅有一个明显季风区,大体从东亚向西南,经中南半岛、印度半岛,一直到北非。此区内的冬夏盛行气流方向基本上都是相同的。只是由于所处纬度及海陆位置等的不同,形成的季风气候各自有各自有趣的特点。

它们主要是:东亚季风制造了冬冷夏热世界第一,南亚季风制造了冬少雨、夏多雨世界第一,北非季风制造了冬干夏湿(相对湿度)季节变化世界第一。

东亚季风制造了冬冷夏热世界第一

东亚季风的冬季风来自北半球冬季的寒极西伯利亚,它使我国成为冬季中世界同纬度上最寒冷的地方。而大陆性气候的夏热又使我国成为同纬度上比较热的地方。

下面我们来进行北纬45°、40°、30°和25°上冬夏季节中我国与世界同纬度地区平均温度的比较。

从上表我们可以看到,在我国北京和哈尔滨的纬度上,1月平均气温都在—5℃~—20℃之间,可以滑冰滑雪;而7月平均气温又在23℃~26℃之间,又适宜游泳。这样冬冷夏热的气候在世界上是不多见的。这里顺便说说,1995年春新华社报道,哈尔滨市决定不再使用“冰城”的别名,并正式通知国内各大传媒。其主要原因是,这个别称会使人对哈尔滨市产生寒冷和萧条的误会,“不利于城市今后发展”。此报道一出,即遭到了批评,批评文章中举出,冰岛名字虽冷酷,但经济照样发展,而格陵兰名字虽好听(意为绿色的土地),却是南极以外最大的真冰岛的例子。其实,哈尔滨市的考虑并没有错,因为世界上绝大部分地区冬夏温差比较小,人们想象不到冬季冷得像寒带似的哈尔滨,竟会有像亚热带那样的能游泳的夏天。我也专门写了文章,《黑龙江日报》、《北京晚报》上都登了,题目就是“冰城易名并非无理”。

在北纬30°上,武汉1月平均气温仅2.8℃,比世界同纬度平均低了11.9℃之多。这是因为武汉是西伯利亚冷空气南下的主要通道。在我国东部地区同纬度上,武汉冬季也是最冷的,甚至白天最高气温也能降到0℃左右,加上空气潮湿,因而常使人感到十分阴冷。可是到了夏季,7月平均气温达29℃,又是我国长江中下游“三大火炉”之一。天气闷热,汗流浃背,过一个夏天要瘦掉好几斤肉,俗称“疰夏”。

在北纬25°上,1月份世界同纬度平均18.3℃,已是无冰无雪的热带气候,可是桂林1月平均气温只有7.9℃,最冷时也曾出现过—4.9℃的低温。纷纷扬扬的大雪下在碧绿的常绿阔叶树上,又是一派世界同纬度上难得见到的奇异风光。

南亚季风制造了冬少雨夏多雨世界第一

南亚地区大体包括中南半岛和印度半岛及其附近地区。这里夏季盛行来自南印度洋副热带高压带北部的东南信风,越过赤道后转变成的西南季风;冬季则盛行从亚洲内陆冷高压发出的东北季风。为区别于(东亚)太平洋季风,这里又常称为(南亚)印度洋季风。

由于夏季风气流经过广阔的赤道和热带印度洋洋面,水汽特别丰富,因此降雨量极大。印度阿萨姆邦的乞拉朋齐藉迎风地形年雨量更是高达11437毫米,但其中绝大部分降在夏季,其中6月~7月两个月月平均雨量分别高达2875毫米和2456毫米。可是由于冬季风来自亚洲内陆,气流十分干燥,乞拉朋齐全年雨量最少的12月份,平均雨量只有5毫米。所以乞拉朋齐年雨量虽然比世界年雨量冠军夏威夷考爱岛(11458毫米)略少21毫米,但夏威夷考爱岛冒纳罗亚山年雨量几乎均匀分配在四季各月之中。因而乞拉朋齐冬少雨夏多雨,冬夏雨量相差幅度之大,绝对是真正的世界冠军!

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