（气象学专业论文）青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究.pdf

硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 摘要 本文利用g a m e 试验取得的青藏高原土壤水热观测资料、n c e p n c a r 资 料和气象台站的冻土资料，从高原季节性冻融过程与高原气候及亚洲夏季风之间 年际异常的相互联系入手，通过对观测事实的分析，研究青藏高原季节性冻融过 程与高原干、湿季及东亚夏季风活动之间的联系。 本文选取藏北高原的沱沱河观测站作为研究区域，首先分析了在从冬到夏的 过渡季节土壤冻融过程的水热特征及与高原热力的关系；其次研究了土壤冻融过 程与高原干、湿季转换及湿季降水的可能联系；最后探讨了土壤冻融过程在东亚 夏季风中的作用。 根据分析研究，我们得出了以下主要结论： 1 、在沱沱河区域，土壤升温过程比降温过程慢，但土壤的消融过程较之冻 结过程要快。短暂的天气过程引起的温湿度变化在6 0 c m 深度以上能得到较好的 反映。与高原冻融过程相联系的土壤含水量在冬夏过渡季节的增加幅度大( 小) ， 地表向大气的潜热输送就强，高原的热力作用也强( 弱) 。 2 、土壤融冻引起的土壤增湿时间先于高原降水开始时间，春末夏初高原地 区的土壤融冻过程引起的土壤水分变化在高原地区局地尺度的水分循环中为高 原湿季的开始提供了有利的水汽条件。在雨季，高原土壤湿度的变化主要是高原 湿季降水变化的结果。因此，与冻融过程相联系的土壤湿度的变化在高原地区干 湿季季节转换的水分循环过程中是一个不可忽视的因子。 3 、土壤季节性冻融使得高原地表向大气的潜热输送随季节发生变化。青藏 高原热力程度的变化对局地环流乃至东亚大气环流有重要作用，并与东亚夏季风 的爆发和强弱有联系。该区域冻融强( 弱) ，潜热输送强( 弱) 、热力就强傅) ，东亚 夏季风爆发早( 晚) ，强度也强( 弱) 。因此，高原地表过程中土壤冻融过程在东亚 夏季风的爆发过程中扮演着重要角色。 关键词：青藏高原，冻融过程，土壤水分，高原降水，东亚夏季风 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 a b s t r a c t i nt h i sw o r k ，a n n u a l ya n o m a l yf e a t u r eo fi n t e r a c t i o nb e t w e e nt h es e a s o n a l f r o z e n t h a wp r o c e s so v e rq i n g h a 邙b e tp l a t e a ua n dc l i m a t eo fq i r l g h a it i b e tp l a t e a u ， s e a s o n a lf r o z e n t h a w p r o c e s so v e ro i n g h a i _ t i b e t p l a t e a ua n da s i a ns u m m e r m o n s o o na l ea n a l y z e db yu s i n gt h eg a m e t i b e t ，n c e pa n dt h eo b s e r v a t i o nd a t a , r e l a t i o n s h i po fc o n n e c t e dm e c h a n i s mo ft h es e a s o n a lf r o z e n - t h a wp r o c e s so v e r o i n g h a j b e tp l a t e a ua n dt h ed r y - w e ts e a s o no v e rq i n g h a i _ t i b e tp l a t e a ua l s o s t u d i e d b y o b s e r v a t i o nd a t a , t h ep o s s i b l er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es e a s o n a l f r o z e n - t h a wp r o c e s so v e ro i n g h a t _ t i b e tp l a t e a ua n ds u l n n l e rm o n s o o na c t i v i t ya r e s u t d i e d a sac a s e ，t h et u o t u o h es t a t i o n ( 1 0 c a t e da tn o r t h e r nq i n l g h a 啊b e tp l a t e a u ) a l e a n a l y z e d f i r s t l y , w ea n a l y z e d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h em o i s t u r e - h e a tf l u x t r a n s p o r tc h a r a c t e r so ft h es e a s o n a lf r o z e n t h a wp r o c e s so v e rq i n g h a j b e tp l a t e a u i nt r a n s f e rp e r i o dt h a tf r o mw i n t e rt os u m m e r , a n a l y z i n gt h eo i n g h a i t i b e tp l a t e a u t h e r m o d y n a m i ce f f e c t s s e c o n d l y , t h ep o s s i b l er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h es o i l f r o z e n t h a wp r o c e s sa n dt h et r a n s f e rp e r i o dt h a tf r o md r ys e a s o nt ow e ts e a s o no v e r q i n g h a i t j b e tp l a t e a u ，t h ep r e c i p i t a t i o ni nw e ts e a s o na r es t u d i e d l a s t l y , f o c u st o i m p a c t so ft h es o i lf r o z e n t h a wp r o c e s si nt h ee a s ta s i a ns u m m e rm o n s o o n 1 、i nt h ea r e ao fn o r t h e r nq i n g h a i _ t i b e tp l a t e a u ( t u o t u o h e ) ，a l t h o u g ht h e i n c r e a s i n go fs o i lt e m p e r a t u r e i ss l o w e rt h a nt h ed e c r e a s i n g ，t h et h a wp r o c e s si sf a s t e r t h a nt h ef r o z e np r o c e s s t h ec h a n g eo fs o i lm o i s t u r ea n dh e a ti ss a m ea st i m ew h e n w e a t h e rp r o c e s sa b o v et h ed e p t ho f6 0 c m t h ea m o u n to fs o i lm o i s t u r ec o n n e c tw i t h t h et h a wp r o c e s so v e ro i n g h a i _ t i b e tp l a t e a ui sm o r e ( 1 e s s ) i nt h et r a n s i t i o n a ls e a s o n f r o mw i n t e rt os u m m e r , t h et r a n s p o r t a t i o no fl a t e n th e a t f l u xf r o ms u r f a c et o a t m o s p h e r ei ss t r o n g e r ( w e a k e r ) ，a n dt h et h e r m o d y n a m i ce f f e c to fq i n g h a j t i b e t p l a t e a ui ss t r o n g e r ( w e a k 出 2 、t h es t a r to fs o i lm o i s t u r ei n c r e a s ef r o mt h ef r o z e ns o i lt ot h et h a ws o i li s 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 e a r l i e rt h a nt h eo n s e to fp r e c i p i t a t i o no v e rq i n 曲a i _ b e tp l a t e a u f r o mt h es p r i n ge n d t ot h es u m m e rb e g i n ，t h es o i lm o i s t u r ei n c r e a s i n gf r o ms o i lf r o z e n t h a wp r o c e s so v e r q i n i g h a i _ 啊h e tp l a t e a uc o n t r i b u t et oa t m o s p h e r i ch u m i d i t yi n c r e a s ei nt h el o c a ls c a l e w a t e rc i r c u l a t i o ni nw h o l eo ft h ew e ts e a s o no fq i n g h a i t i b e tp l a t e a u i nw e ts e a s o n ， t h es o i lm o i s t u r ec h a n g ei sm a i n l yc a u s e db yt h ep r e c i p i t a t i o ni nw e ts e a s o no f q i n g h a i b e tp l a t e a u s ot h es o i lm o i s t u r ec h a n g er e l a t et ot h ef r o z e n t h a wp r o c e s s c a nn o tb en e g l e c t e di nt h em o i s t u r ec i r c u l a t i o np r o c e s sd u r i n gt h et r a n s i t i o n a lp e r i o d f r o md r ys e a s o nt ow e ts e a s o ni nq i n g h a i - q i n g h a j j _ i b e tp l a t e a u 3 、a st h es o i ls e a s o n a lf r o z e n t h a wp r o c e s s ，t h ee x c h a n g eo fl a t e n th e a tf l u x b e t w e e ns u r f a c ea n da t m o s p h e r ec h a n g e df o l l o wt ot h es e a s o nc h a n g eo f t h e t h e r m o d y n a m i ce f f e c tc h a n g eo v e rq i n g h a i b e tp l a t e a up l a y sa ni m p o r t a n tr o l eo n t h el o c a la n de a s ta s i a na t m o s p h e r i cc i r c u l a t i o n ，a n di ta f f e c t st h eo n s e ta n dt h e i n t e n s i t yo fe a s ta s i a nm o n s o o n i ft h ef r o z e n - t h a wp r o c e s si ss t r o n g e r ( w e a k e r ) t h e e x c h a n g e o fl a t e n th e a ti s s t r o n g e r ( w e a k e r ) ，t h et h e r m o d y n a m i c e f f e c ti s s t r o n g e r ( w e a k e r ) ，t h eo n s e t o fe a s ta s i a nm o n s o o ni se a r l i e r ( 1 a t e r ) ，a n dt h ei n t e n s i t y o fe a s ta s i a nm o n s o o ni ss t r o n g e r ( w e a k e r ) a l li na 1 1 t h ef r o z e n t h a wp r o c e s so f o i n g h a i _ t i b e tp l a t e a ui s a l li m p o r t a n tf a c t o ri nt h eo n s e to fe a s ta s i a ns u m m e r m o n s o o n k e yw o r d s ：q i n g h m _ t i b e th a t e a u ； p r e c i p i t a t i o no v e rq i n g h a i _ b e tp l a t e a u ： f r o z e n t h a w p r o c e s s ；s o i lm o i s t u r e ； e a s ta s i a ns u m m e rm o n s o o n 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的 成果、数据、观点等，均己明确注明出处。除文中已经注明引用的内 容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对 本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：垄玺囱 日期：玉! ：! 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定， 同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版， 允许论文被查阅和借阕；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和 汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰问大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：交盘蓝导师签名：硅! i 妊期：a 益! 硕士学位论立：青最高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 第一章绪论 1 1 青藏高原热力过程的研究现状 青藏高原地势高耸，主体海拔在4 0 0 0 m 以上，伸展至对流层中部；范围广 大，南邻副热带，北至中纬度，南北方向约1 0 0 0 k i n ，东西跨度超过2 5 个经度， 约2 5 0 0 k i n ，在_ 中国境内的面积达2 0 0 x 1 0 4 k i n 2 ，占我国陆地而积约四分之一。许 多地理学家、气象学家和探险家把它与南极、北极台称为“地球三极”，同时被人 们誉为“世界屋脊”。 由于独特的地形。青藏高原具有特殊的环流和天气气候特征，它在影响我国 天气气候的同时对整个亚洲乃至全球的大气环流演变都有极其重要的影响【“】。 因此，对青藏高原的研究一直受到地理学家和气象学家的高度重视。我国在1 9 7 9 年和1 9 9 8 年分别进行了第一次青藏高原气象科学实验( 0 x p m e ) ( ) 和第二次青 藏高原气象科学实验( 1 1 p e x ) ，并多次与国际合作进行了高原观测实验，获得 了大量宝贵的实测资料。通过对所得资料进行分析研究，学者们揭示了青藏高原 地区的一些现象及高原对大气环流的影响。 2 0 世纪5 0 年代前，对青藏高原的研究主要集中在大地形的机械强迫作用， 即动力作用l s - 5 。这种作用主要是通过地形迫使气流爬越它或绕过它而产生的， 其影响范围宽广，从局地环流到长波以至超常波都受地形牵制。1 9 5 7 年，叶笃 正、罗四维和朱抱真川的研究第一次用数学方法说明了青藏高原的热源作_ i = i 。他 们指出，高原地区在夏季是一个热源；在冬季，高原东南部是热源区，而其它部 分可能是个冷源区。h o l m 8 j 通过研究也得出夏季青藏高原是一熟源的结论。此后， 越来越多的学者开始对青藏高原热力作用进行研究，研究内容主要集中在两个方 面：关于高原大气热性质及结构的研究和高原热力作用对大气环流及气候系统相 互影响的研究。 叶笃正和高由禧【l 】估计了高原上月平均的大气热源，指出高原最强加热在6 月，而西部具有较大的感热通量。杨伟愚【91 等分析高原地区温度场和加热场指出， 高原是强烈的热涩区，且在高原上存在两个加热中心。y a n a i l ”1 研究得出高原上 硕士学位论文：青藏高原冻融过稃与东亚豆季风关系的研究 空大气比同纬度同高度大气的温度要高；同时，感热加热是高原大气加热的主要 热源，但在高原东部地区，潜热加热的贡献也很重要。季国良( i j j 等利用观测资料 计算得到了青藏高原北部地区的大气加热场强度，得出高原北部地区4 8 月大 气加热场为热源，1 0 月到次年2 月为冷源，3 月和9 月为转换时期；同时指出高 原北部的火气加热场强度的年际变化主要由地面感热输送的年际变化所决定。段 安民1 1 等基于月平均的n c e p n c a r 再分析资料研究结果表明，4 - - 6 月期间高 原是一个单独的热源，其感热加热性质与周边地区完全不同。李国平【1 3 】等利用连 续观测的近地层梯度资料计算出地面感热和潜热通量，发现在青藏高原西部4 i 论 冬夏地面皆为热源，且热源强度具有明显的季节变化。李栋梁1 1 4 等通过分析高原 地面气象站常规观测资料得出，1 9 6 1 2 0 0 0 年期问，冬季高原北部和西部地区 地面感热有减弱趋势，而高原中部和东南部呈明显的上升趋势：夏季高原主体及 东部地区感热通量不断加强而高原西部地区则相反。 目前，国内外许多研究都强调了高原加热对亚洲季风环流的重要贡献。叶笃 正和张建捷i l q 通过转盘试验说明，春季高原的加热作用达到一定程度时，高原近 低层出现热低压，对流层项和平流层底层出现暖高压，南亚上空东风急流建立， 即正是由于青藏高原的加热作用造成了南亚高压的形成和维持。【j 和y a n a i l l 6 j 的研究指出，高原加热可使其上大气柱每天增温3 。c 左右，引起空气上升叭及周 边大气向高原的汇合，这有利于热带暖湿气流北上，最终引起季风爆发。w u 和 z h a n g l l7 】把高原白春季开始增强的地面加热与亚洲夏季凤的爆发联系起来，认为 高原持续的感热加热以平流方式导致高原东部的升温，低层气流向高原东部的辐 合为亚洲夏季风最早在盂加拉湾东北部爆发提供了有利的背景条什。吴国雄和张 永生1 1 8 - 1 9 1 研究还说明青藏高原地表的感热加热对夏季环流的形成和维持起着重 要作用，高原加热强迫作用的季节变化驱动了北半球大气环流的季节变化，并虽 终引发了亚洲夏季风的爆发。z h a o 和a l e n 【捌对观测资料的分析结果表明夏季高 原热源强( 或弱) 的年份，在高原及其邻近地区的对流层中，低层为偏差气旋环流 ( 或反气旋环流) ，在中国长江流域低层为异常的西南风( 或东北风) ，对应着东亚 强f 或弱) 的夏季风。刘新i 圳等通过诊断分析夏季青藏高原的非绝热加热与北半球 环流系统的年际变化的联系得出，夏季青藏高原加热强( 弱) 的年份，高原及邻 近地区的上升运动、下层辐合及上层辐散均增强( 减弱) ，使高原加热对周边地 区低层暖湿守气的抽吸效应和对高原大气向周边地区的排放作用加强( 减弱) ， 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 从而影响着高原和周边地区的环流及亚洲夏季风区大尺度环流系统。 总之，青藏高原作为全球气候研究的重点，尽管在不同的工作中，人们对高 原热源强度的认识并不统一，但夏季青藏高原相对于大气是个强的热源，且高原 加热异常可以导致大气环流和亚洲气候异常的事实已被众多学者所接受。 1 2 青藏高原冻融过程的研究现状 凡温度为负温或零温，并含有冰的各种土和岩石均称为冻土。冻土是在岩石 圈一土壤一大气圈系统热交换过程中形成的，它是大气圈和岩石圈热量平衡的产 物，也是对气候响应的产物。在冻土形成的过程中，土壤温度和土壤含水量是两 个最为重要的参量。温度对冻土来讲是外因条件，而土壤的性质和含水量是内因。 杨梅学【2 2 2 3 1 等分析得出土壤温湿度对土壤冻融过程及其热量的时空分布有较大 影响。 当土壤温度降低到0 以下或升高到0 以上时，土壤中的水含量和相态随 之变化，土壤发生冻融，冻土层中冰、水的共存改变了土壤的水力学性质：温度 梯度引起土壤液态水运移，冻结引起非冻区的土壤水向冻结区移动并结冰；冰的 存在减小了导水率，进而影响地表水的分配，同时土壤层中冰的存在改变了土壤 的热力学性质；含冰量高的土壤比含有相同液态水的土壤有更高的热传导率，含 冰量高的土壤热容量低；由于冻结土壤中所含的冰是土壤水分的另一种存在方 式，在土壤冻结和融化时会释放或吸收大量的潜热能量，影响能量在土壤层的分 配，也改变了地气间的能水循环，从而对气候产生反馈作用。 人们很早就注意到了土壤水分和气候之间的关系。n a m i a s 掉2 5 】最早发现土壤 水分的季节性异常对大气环流季节性变化有重要作用。m a i l a b e 2 6 - 韧的早期研究 对陆面水文过程和气候的关系进行了探讨。s h u k l a 【冽等利用数值模式对干、湿土 壤的影响进行了对比，得出于、湿土壤对后期降水和气温的影响有较大差异。刘 永强1 2 9 - 3 0 1 等通过对短期气候持续异常性的理论分析和数值试验，说明了土壤水分 和热力状况及与地气能水交换的过程，指出了在影响短期气候异常持续性的过程 中，土壤水分状况比土壤热力状况起着更为重要的作用。a t j a s l 3 l 】等的研究表明 土壤湿度对于区域气候有着重要影响。马柱国1 3 2 等在研究了土壤湿度与气候的关 3 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 系后，指出土壤湿度和降水的关系呈正相关关系，与气温呈反相关关系，且不同 层次不同区域，这种关系有显著差异。 青藏高原是气候系统变化中显著的强迫外源，其上存在总面积约为 1 4 9 3 1 0 4 1 u n 2 的多年冻土和季节冻土。青藏高原季节冻土和多年冻土活动层的季 节变化与高原近地层的热状况直接鞋系，下垫面的物理属性和物理状态决定着高 原对大气的非绝热加热影响，它不但通过改变地表与大气的感热、潜热、动量和 长波辐射对区域气候产生显著影响，而且通过水导系数和土壤水容量的变化会改 变地表径流和土壤渗透，直接影响其自身的水文过程，使得地表参数发生改变， 从而进一步影响气候。李述- i 1 1 1 1 3 3 - j 4 1 等在研究土壤在冻融过程对地气系统能量交换 的影响后得出，冻融作用使相应过程表层温度梯度加大，地气系统热交换强度加 强，同时吸热和放热的过程也发生了改变。 我国在冻融过程与气候之间关系的研究开始较早，但大部分研究集中在冻土 对气候的响应。冻融过程对气候系统的反馈作用还未引起人们足够的重视，研究 不是很多。简单地说，青藏高原的冻融过程直接影响地面与大气的水热交换，从 而影响上空的大气运动，进而对区域和东亚大气环流的变化产生影响，而东亚大 气环流的变化将影响我国夏季降水的发生和强度。王澄海 3 5 1 等的研究发现，青藏 高原土壤的季节冻融过程对青藏原上空及东亚大气环流有显著的影响，并与中国 夏季降水之间有着较好的相关。因此，研究青藏高原冻融过程和气候相互影响的 程度，不仅有利于增强我们对气候和环境变化的预测能力，也有利于我们对气候 与环境的恶性演变预先作出判断并及时采取有效的措旌。 综上所述，研究青藏高原冻融过程对我国天气、气候的影响机制及其演变规 律，对提高我国灾害性天气预报的准确率具有重要的意义。 l 3 本文的研究目的和内容 在本文中，我们将从资料分析入手，探讨青藏高原冻融过程对高原干、湿季 及对东亚夏季风影响的作用和事实，为正确认识高原气候及东亚夏季风的形成和 变化提供一些事实依据。 本文的研究内容主要有以下几个方面： 4 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 1 青藏高原是中纬度地区面积最大的冻土区，也是全球热力状况、天气系 统日变化和季节性交化最显著的地区之一。通过对实测资料进行分析，以求给出 青藏高原冻融过程和高原热力的变化特征及它们之间存在的关系。 2 青藏高原冻融过程对局地气候有较大的影响，而与冻融过程相联系的土 壤水分的变化已被证实与区域气候有密切的关系。通过对藏北高原沱沱河观测站 土壤水分变化与该区降水关系的研究，试图给出青藏高原冻融过程与高原区域气 候的关系。 3 青藏高原冻融过程与热力作用关系密切，而热力作用对东亚大气环流具 有重要影响。通过研究，讨论青藏高原冻融过程与东亚大气环流异常的相互关系。 明确青藏高原冻融过程与东亚夏季风之间的关系。 本文分五章讨论上述问题，具体章节安排如下： 第一章：绪论。 第二章：青藏高原冻融过程与高原热力关系的研究。 第三章：青藏高原冻融过程与高原干湿季关系的研究。 第四章：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究。 第五章：总结和展望。 硕士学位论文：青藏高原礞融过程与东亚夏季风关系的研究 参考文献 1叶笃正，高由禧青藏高原气象学科学出版社1 9 7 9 2 章基嘉朱抱真，朱福康等青藏高原气象学进展科学出版社1 9 8 8 3 戴加洗青藏高原气候气象出版社，1 9 9 0 4 孙鸿烈青藏高原形成演化与发展广东科技出版社，1 9 9 8 5 c h a r n e y j ga n d a e l l a s s e n ，a n u m e d a l m e l h o d f o r p r e d i d i n g t h e p e r t u r b a t i o n so f t h e m i d d l e l a t i t u d ew e s t e r l i e s a l u s ，1 9 4 9 ，1 ( 2 ) ：3 8 5 5 6 y e ht u - c h e u g t h ec i r c u l a t i o no ft h eh i g hl ! r o p o s p h e r eo v c r 蛐ai nt h ew i n t e ro f 】9 4 5 1 9 4 6 t e l l u s ，1 9 5 0 ，2 ( 3 ) ：1 7 3 1 8 3 7 叶笃正，罗四维，朱抱真西藏高原及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡 j 】气 象学报，1 9 5 7 ，2 8 ：1 0 8 1 2 1 8 h o l m ，h c o n t r i b u t i o n st oam e t e m l o g yo fo i n g h a i _ t i b e t a nh i g h l a n d a t m s c i ，p a p e r ， n 0 1 3 0 ，c o l o r a d os t a t eu n i v ，f t c o l l i n s 9 杨伟愚，叶笃正，吴国雄夏季青藏高原熟力场何环流场的诊断分析一环流场稳定维持 的物理机制【j 】大气科学1 9 9 2 1 6 ( 4 ) 4 0 9 - 4 2 5 1 0 y a n a i m a n d c l i m e c h a n i s m o f h e a t i n ga n d t h e b o u n d a r y l a y e r o v e r t h e q i n g h a it i b e t a n p l a t e a u m o n w e ar e v ，1 9 9 4 。1 2 2 ( 2 ) ：3 0 5 3 2 3 】1 季国良，顾本文，吕兰芝青藏高原北部的大气加热场特征【j 】高原气象，2 0 0 2 ，2 1 0 ) ： 2 3 8 2 4 2 1 2 段安民，刘屹岷，吴国雄4 6 月青藏高原热状况与盛夏东亚降水和大气环流的异常 川中国科学，2 0 0 3 ，3 3 ( 1 0 ) ：9 9 7 - - 1 0 0 4 1 3 李国平，段廷扬，吴贵芬青藏高原西部的地面热源强度及地面热量平衡p 1 地理科学 2 0 0 3 ，2 3 f 1 ) 1 3 一1 8 1 4 李栋梁，李维京，魏目厅等青藏高原地面感热及其异常的诊断分析【j 】气候与环境研究， 2 0 0 3 ，8 ( 1 ) ：7 1 8 3 ， 1 5 叶笃正，张建捷青藏高原加热作用对夏季东亚大气环流影响的初步模拟试验【j 】中国 科学1 9 7 4 ，3 ：3 0 1 3 2 0 1 6 l i c h e n g f e n ga n d m y a n a i t h eo n s e ta n d i n t e r a n n u a l v a d a b i l i l yo f t h e a s i as u m m e r m o n s o o n i nr e l a t i o nt ol a u d s e at h e r m a lc o n t r a s t a i m a t e ，1 9 9 6 ，9 ：3 5 8 3 7 5 1 7 w u g u o x i o n g ，z h a n g y o n g - s h e n g o i n g h a i b e t a n p l a t e a r f o r c i n ga n d t h e m o h s o o ho n s e t o v e rs o u t l la s i aa n ds o u t h e r nc h i n as e a m o nw e ar e v ，1 9 9 8 ，1 2 6 ：9 1 3 - - 9 2 7 1 8吴国雄，张永生青藏高原的热力和机械强迫作用以及亚洲季风曲爆发i 爆拉地点 j 】大气科学，1 9 9 8 ，2 2 ( 6 ) ：8 2 5 - - 8 3 8 6 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 1 9 吴国雄，张永生青藏高原的热力和机械强迫作用以及亚洲季风的爆发i i 爆发时间 【j 】大气科学，1 9 9 9 ，2 3 ( 1 ) ：5 1 - - 6 1 2 0 z h a op ，c h e r tl x i n t e r a n n u a lv a r i a b i l i t yo fa t m o s p h e r i ch e a ts o u r c e s i n ko v e rt h eo i n g h a i - - x i z a n g ( o i n g h a i _ t i b e t a n ) p l a t e a ua n di t sr e l a t i o nt oc i r c u l a t i o n a d v a n c e si na t m o s p h e r i c s c i e n c e s ，2 0 0 1 ，1 8 0 ) ：1 0 6 - - 1 1 6 2 1 刘新，李伟平，吴国雄夏季青藏高原加热和北半球环流年际变化的相关分析【j 】气象 学报，2 0 0 2 ，印( 3 ) ：2 6 7 - - 2 7 7 2 2 杨梅学，姚檀栋，勾晓华青藏公路沿线土壤的冻融过程及水热分布特征【j 】自然科学 进展，2 0 0 0 ，1 0 ( 5 ) ：4 4 3 - - 4 5 0 2 3 杨梅学，姚檀栋，何元庆青藏高原土壤水热分布特征及冻融过程在季节转换中的作用 【j 】，山地学报，2 0 0 2 ，2 0 ( 5 ) 5 5 3 - - 5 5 8 2 4 n a m i a sj p e r s i s t e n c eo fm i d - t r o p o s p h e r i cc i r c u l a t i o nb e t w e e na d j a c e n tm o n t h sa n d s e a s o n s r o s s b ym e m o r i a lv o l u m e ，r o c k e f e l l e ri n s t i t u t ep r e s sa n do x f o r du n i v e r s i t yp r e s s ， 1 9 5 8 ：2 4 0 2 4 8 2 5 n a m i a sj s u r f a c e - a t m o s p h e r ei n l c m c t i o n sa sf u n d a m e n t a lc a u s e so fd r o u g h t sa n do t h e r c l i m a t i c f l u c t u a t i o n s a r i d z o n e r e s e a r c h v o l 2 0 c h a n g e s o f c l i m a t e p r o c o f r o m e s y r u p ， u n e s c o 7 5 7 0 0p a r i s ，f r a n c e ，1 9 6 3 ，3 4 5 - - 3 5 9 2 6 m a n a b e ，s s m a g o r i n s k y j ，s t r i c k e r r j s i m u l a t e dc l i m a t o l o g y o f a g e n e r a l d r c u l a t i o n m o d e lw i t hah y d r o l o g i c a lc y c l e m o nw e ar e v ，1 9 6 5 ，9 3 ：7 6 9 - - 7 9 8 2 7 m a n a b e ，s c l i m a t ea n dt h eo c e a nc i r c u l a t i o n ：1 ，t h ea t m o s p h e r i cc i r c u l a t i o na n dt h e h y d r o l o g yo ft h ee a r t h ss u r f a c e d o nw e nr e v ，1 9 6 9 ，9 7 ：7 3 9 - - 7 7 4 2 8 s h u k l aj ，m i n t zy t h ei n f l u e n c eo f l a n d - s u r f a c ee v a p o r a t i o no nt h ee a r t h sc l i m a t e s c i e n c e 1 9 8 2 ，2 1 5 ：1 4 9 8 1 5 0 1 2 9 刘永强，叶笃正，季劲钧土壤湿度和植被对气候的影响1 短期气候持续异常性 的理论分析【j 】中国科学辑) ，1 9 9 2 ，4 ：4 4 1 - - 4 4 8 3 0 。刘永强，叶笃正，季劲钧土壤湿度和植被对气候的影响_ 2 短期气候持续异常性 的数值试验【j 】中国科学( b 辑) ，1 9 9 2 ，5 ：5 5 1 - - 5 6 0 3 1 a r i a se ta 1 t h ee f f e c t o f s s t a n ds o i l m o i s t u r e a n o m a l i e s o n g l a m o d e ls i m u l a t i o n so f t h e 1 9 8 8u s s u m m e rd r o u g h t j c l i m a t e ，1 9 9 3 ，6 ：2 0 3 4 - - 2 0 4 8 3 2 马柱国，魏和林，符淙斌中国东部区域土壤湿度的变化及其与气候变率的关系【j 】 气象学报，2 0 0 0 ，5 8 ( 3 ) ：2 7 9 - - 2 8 7 3 3 李述训，南卓铜，赵林冻融作用对系统与环境间能量交换的影响【j 】冰川冻土，2 0 0 2 ， 2 4 ( 2 ) ：1 0 9 - - 1 1 5 ， 3 4 李述训，南卓铜，赵林冻融作用对地气系统能量交换的影响分析【j 】冰川冻土，2 0 0 2 ， 7 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 2 4 ( 5 ) ：5 0 6 - - 5 1 1 3 5 王澄海，董文杰，韦志刚青藏高原季节冻融过程与东亚大气环流关系的研究 j 】地球 物理学报，2 0 0 3 ，4 6 ( 3 ) ：3 0 9 3 1 6 8 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 第二章高原冻融过程与高原热力关系的研究 提要 对1 9 9 7 年9 月到1 9 9 9 年9 月藏北高原地区沱沱河观测站土壤温度和土壤湿 度的季节性变化特征进行研究，并分析在土壤冻融前后高原感热和潜热的变化。 结果表明：在沱沱河区域，土壤升温过程比降温过程慢，但土壤的消融过程较之 冻结过程要快。短暂的天气过程引起的温湿度变化在6 0 c m 深度以上能得到较好 的反映。高原地区土壤的温湿状况随着季节性冻融过程的发生存在显著的变化， 这种变化与高原热力作用存在着联系。与高原冻融过程相联系的土壤含水量在从 冬到夏的过渡季节的增加幅度大( 小) ，地表向大气的热力输送就强( 弱) ，高原的 热力作用也强( 弱) 。 2 1 引言 冻土是气候变化的敏感指示器1 1 j 。其中季节性冻结和融化层( 活动层) 在温度 年变化层的上部，更接近地表，对气候的变化更为敏感，反应更为迅速。当地面 净曰支出热通量为正时，土壤冻结加大，当地面日净支出通量为负时，土壤冻结 面退缩【2 j 。 青藏高原有大量的多年冻土和季节冻土，它是中、低纬度地带温度较低的地 区，高原大面积持续性低温可以抑制或减慢土壤升温，而土壤温度与土壤水分之 间存在联系，土壤水分的变化将引起高原地面和大气之间的水热交换。因此，青 藏高原的冻土也指示了高原陆气问的水热交换作用。已有的研究表明，与2 0 世 纪7 0 年代相比，高原上的年平均气温普遍降低了，0 2 一o 46 c ，尤其是冬季气温 升值幅度较大，表现为季节性冻结深度减小，融化深度增大f ”】。过去对冻土的 研究主要集中在多年冻土方面睁，然而冻土的季节变化与高原近地层的热状况 直接联系，而近地层与大气的热交换将会影响区域气候和东亚大气环流的变化。 青藏高原土壤的冻融状况可以反映高原地面和大气的水热交换的作用 9 - 1 2 】， 9 硕士学位论文：青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究 地气间的水热交换又会对高原热力作用产生影响，而高原的热力作用对区域气候 和东亚气候系统的变化有重要的作用【1 3 1 5 。因此，研究高原土壤的冻融状况及与 高原热力作用的关系有助于我们认识青藏高原以及亚洲气候的变化。 2 2 资料和观测地点 本文利用“青藏高原综合观测研究站定点监测研究资料”，对沱沱河观测站 1 9 9 7 年9 月到1 9 9 9 年9 月5 个深度( 4 c m 、2 0 c m 、6 0 c m 、l o o c m 、1 6 0 e r a ) 处的土 壤温度和土壤含水量变化特征进行分析。同时比较在土壤冻融前后高原热力的变 化状况。感、潜热资料、向外长波辐射l r ) 资料、位势高度资料和气温均取自 n c e p n c a r 再分析资料。其中感、潜热资料水平分辨率为1 8 7 5 。1 8 7 5 。高斯网 格，o l r 资料、位势高度资料和气温资料水平分辨率为2 5 。x 2 5 。 沱沱河观测点地理位置为3 4 。1 3 n ，9 2 。2 6 e ，海波高度4 5 3 3 m ，在沱沱河南 岸一级阶地上，地表平坦，半干旱草原景观，土壤为和流相沉积物，由粗砂、细 砂和粉砂组成，各粒级较均匀【儿i 。 土壤湿度( 含水量) 和温度观测系统( s m l n v l s ) 主要是由6 个时域反射仪( t d r ) 和1 0 个白金地温探头( p t ) 及数采仪( d