季风影响因子、机制

早在十七世纪Hadley就提出季风的原动力是海陆热力特性差异。1686年哈莱(Halley)在英国皇家学会会刊上发表了一篇著名的文章,提出季风是由太阳对海洋和陆地加热差异形成的。他认为,海陆加热差异导致大气中气压的差异,这种差异只能通过由高压吹向低压的风来平衡。夏季风由冷洋面吹向暖大陆;冬季正好相反,由冷大陆吹向暖洋面。后来,哈得莱(Hadley, 1735)又对哈莱的季风模型进行了补充和修正。他指出,按照哈莱的理论,阿拉伯海至印度的季风应该是夏季吹南风,冬季吹北风,但实际观测到的却是夏季吹西南风,冬季吹东北风。显然,哈莱在他的模型中漏掉了什么重要的因子。哈得莱认为,气流从南半球跨越赤道进入北半球时,由于地球的自转效应,受到一个向右的惯性力作用。这个力称为地转偏向力,也称科里奥利力(Coriolis force)。地转偏向力在北半球指向运动方向的右边,在南半球指向左边。哈德莱的季风模型能很好地解释南亚季风的风向及其变化特征。这一经典提法一直为后人所承认并加以补充和修正。后来,随着人们对季风研究的不断深入,一些科学家又提出,大气中的湿过程也是驱动季风的机制之一。空气中的水汽的相变过程能够储存和重新分配热带和副热带大部分地区接受到的太阳能,并且有选择地释放这些能量,从而决定季风降雨的强度和地域。到50年代,人们已从大气环流的动力、热力变化来研究季风的季节变化,认识到季风的建立是辐射变化、海陆分布、大气环流调整和地形等各种因素综合作用的结果。

我国气象学家指出,东亚季风和南亚季风的特点和成因不尽相同,东亚季风主要由海陆差异因素引起,而南亚印度季风则以行星风带的季节变化为主因。此外,东亚季风按地理纬度又可分为热带季风,副热带季风和温带季风等。

季风的成因主要有以下几方面:

一是海陆影响。由于海陆间热力差异季节发生变化,冬季大陆为冷高压,海洋为暖低压,风从大陆吹向海洋。夏季大陆为热低压,海洋为冷高压,风从海洋吹向大陆。

二是由于大尺度行星环流影响,在表面均匀的地球,行星风带基本上是纬向的。即热带为东风带,中高纬西风带。冬夏之间,这些行星风带有显著的南北位移,强度也有很大变化。在两支行星风带交替的区域,行星环流发生季节转移。盛行风往往近于相反。这种现象称为行星季风。这种现象在低纬区30°N-30°S最为显著。

三是高原大地形影响,巨大而高耸的青藏高原与周围自由大气之间同样存在着季节性热力差异。必然产生类似于季风的现象,冬季高原是冷源,高原低层形成冷高压,盛行反气旋环流,其东南侧盛行北-东北风,与东亚冬季风一致。在夏季高原是热源,低层形成热低压,盛行气旋性环流,其东侧出现西南风,使夏季西南风加强。夏季青藏高原巨大的热源有助于高层南亚高压和东风急流的形成、维持。这与印度西南季风爆发有直接关系。

上述几种因素共同作用。使得南亚-东亚地区成为世界最著名的季风气候区。