Q1dp
Cp g
ps [T V • T ( p )k ]dp
pt t
p0 p
（3）
ps 及 pt 分别为地面气压和大气层顶气压(取 100 hPa )。式中 Q1 是整层大气中单位面积气柱内
Q1 的垂直积分。 Q1 为正（负）时，表示气柱中总的是非绝热加热（冷却），也称之为大气
热源（热汇）。
Q1
Q1t
Q1h
Q1w
CP
(
T t
V
T
( p )k
p0
)
p
k R / CP R 287 .05m2 /(s2 K ) CP 1004 m2 /(s 2 K )
T Tt1 Tt 2
t
6h
单位(℃/(6h))
2、视水汽汇表示单位时间内单位质量水汽凝结释放热量引起的增温率。 视水汽汇Q2（大气凝结潜热加热）:
再分析资料(简称NCEP I=NECP/NCAR，NCEP II=NECP/DOE )以 及最新的NECP CFSR；欧洲中期天气预报中心发布的再分析资料(简 称ERA-40，ERA-Interim)。
• 5.6 高原西部低涡的超干绝热生成机制 • 5.7 西南低涡初期发展的超干绝热机制
存疑的问题
对于 Q1 的计算，可以分别用（2）和（3）式两种方法计算，通常将用（2）式直接计算
者称为正算法，可得到大气中热源（汇）不同分量的贡献大小；而用（3）式间接计算者称为倒 算法，只能得到大气中热源（汇）总量的大小。由于正算法需要大气凝结加热、感热及其垂直传 输、辐射平衡等资料，而我们主要关注大气中总热源（汇）的变化，故由再分析资料H+FL ≈FH
60% 30% 10%
• 5.4.2地面热通量的日变化和季节变化
• 5.4.3高原降雨天气过程中总体输送系数 的变化特征（响应）
• 5.4.4地面热源
• 5.4.5高原积雪异常对地面热通量和地面 加热的影响
5.5 大气热源
大气视热源表示单位时间内单位质量空气的增温率 1、 视热源Q1（大气感热加热）:
Q2
Q2t
Q2h
Q2 w
L( q t
V
q
q ) p
潜热系数 L 2.5 10 6 J / Kg
大气热源的计算 对于大气热源（汇）的计算，由热力学方程可得：
Q1
C
p
[
T t
V
• T
(
p p0
)k
]
p
QR
L(c
e)
(S ' ' )
p
（1）
其中， Q1 表示单位质量大气的热源（汇），包含净辐射加热（冷却） QR 、潜热加热和扰动
量储存的通量。
常用（简化）的地面热量平衡方程
RB FS FH FL
倒算法
正算法
5.2 地面热源的定义
• 5.2.1 地面感热FH • 5.2.2 地面蒸发潜热FL • 5.2.3 （净）长波辐射加热RLN
• 辐射加热通量RLN＝（向上的总辐射－地面反 射的太阳辐射）－（向下的总辐射－太阳总辐 射）＝ 地面放出的长波辐射－长波逆辐射
谁是控制南亚季风的主要因子？地形还是高原加热？ Nature, 2010 年 1 月，第 463卷 , 1 - 6
• 高原是热源应该如何理解、感受？ • 高原的基本作用到底是什么？屏障还是加热？ • 与孟湾加热作用相比，高原加热作用算得上强大吗？ • 高原大气加热是独立热源，还是孟湾加热的组成部分？
在印度东北部地区，这种湿热的夏季风气候、丰沛的水汽，加上特殊的地形，造就了 世界“雨极”—乞拉朋齐。旱季，在干燥的冬季风（东北季风）控制下，降水稀少。 乞拉朋齐为什么能下这么多的雨？ （1）因为印度洋是世界最潮湿的地区，那里是大气水汽源地，夏季当西南季风从孟加 拉湾吹向青藏高原时，被高原大地形阻挡，湿空气被强迫产生上升运动，凝结成大量 雨滴，集中降落在乞拉朋齐，使它成为世界“雨极”。 （2）乞拉朋齐距离孟加拉湾约300千米处，是一个地势较低的洼地。雨季时，河水溃 决，这里实际上已变成一片湖泽。当暖气流到达乞拉朋齐之前，西南气流先吹拂到积 水低地之上，故饱含了大量水汽，更使乞拉朋齐的雨量猛增。
关键词：总体输送系数，感热，潜热，热源，超干绝热
• 讨论青藏高原地面热力作用的主要分量 的定义、计算方案；
• 人们对青藏高原地面热源和大气热源性 质、构成和变化规律的认识以及这方面 研究的新进展。
5.1 地面热源和地面热量平衡
• 4.1 地面热量平衡方程 RB FS FH FL FP FA
正算法 VS 倒算法
• 正算法（直接计算）计算大气热源的局限性 • 1）青藏高原上直接观测资料的获取非常困难，大气热源/汇的三维
分布难以计算，用降水、地面温度、风场资料和卫星观测的资料仅 能估算各分量在大气中的总热量源/汇。 • 2）计算感热通量时所用的湍流交换系数和感热交换系数的难以确定 ，参数的选取不一，所估算的热源强度差别很大，这也是结果正确 与否的关键。 • 因此，采用正算法计算大气热量源/汇，虽然各分量物理意义明确， 但具体计算仍存在不少问题。
世界“雨极” —乞拉朋齐
➢ 月降水量— 9300mm（印度乞拉朋齐，1861.7）
➢ 年降水量— 26461mm（印度乞拉朋齐，1860.8-1861.7）
➢ 年平均降水量—10869mm（印度乞拉朋齐，49年平均）
四川“雨城”—雅安
雅安地处内陆，在水汽不如沿海充沛的条件下，每年却 降下了比沿海许多地方还多得多的雨水，年均降雨量 1800mm左右，是四川降雨量最多的区域，有“雨城”、 “天漏”之称。
产生垂直感热输送， c 表示凝结率， S ' 表示扰动感热通量， ' 表示扰动垂直速度，其他均为常
用符号。对（1）式用质量权重对整层大气积分，有：
1
Q1 g
ps pt
Q1dp
1 g
ps pt
QR dp
L g
ps pt
(c
e)dp
1 g
(S ' ' ) p ps
（2）
Q1
1 g
ps pt
第五章 青藏高原的热力作用
• 地球大气运动的能量从根本上讲来源于太阳辐射。 • 但太阳短波辐射只有很少一部分真正被大气直接吸收，
而主要为地球表面所吸收，然后再通过地面长波辐射、 湍流输送等形式传输给大气。 • 因此，大气运动的根本能源来自太阳，直接能源来自 地面。 • 如果按热力学的观点，整个大气可看作一部巨大的热 机（尽管其效率很低，约为0.7%）。 • 这部热机是靠地球表面受热不均匀来推动和维持的。 一般将这种推动力称为热力作用或加热作用。 • 热力作用和动力作用都属于外源强迫，两者在实际大 气过程中很难加以区分。 • 热力学方程中的强迫项就属于热力作用（加热作用）， 通常称为非绝热加热项。
• 间接计算称为倒算法，能得到大气中热源总量的大小，研究也主要 关注大气中总的热源汇的变化，所以大都采用了倒算法计算。
• 倒算法不仅能计算整层大气视热源(垂直积分)，也可计算大气加热率 的垂直分布。因该方法计算视热源相对较为方便，目前很多学者都 采用倒算法进行计算。
• 但是其结果的可靠性很大程度上取决于气象常规资料。 • 当前使用最多的气象常规资料是美国NCEP/NCAR第一套和第二套
• 其中
RB RSD RSU RLU RLD
RB:辐射平衡（或称净辐射、辐射差额） • RSD:地面吸收的太阳短波辐射（也称太阳总辐射） • RSU:反射的太阳辐射 • RLU:地面放出的长波辐射 • RLD:长波逆辐射，两者的差称为地面有效辐射RLN • FS:地表层土壤热交换通量 • FH:地面（湍流）感热通量 • FL:土壤（蒸发）潜热 • FP:地面植被光合作用和其它各种热量转换的通量 • FA:地面动植物新陈代谢引起的热量转换和植物组织内部及植冠层中热