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探秘世界最高火炉对大气和大气环流的加热作用 2015-3-9 世界最高峰—珠穆朗玛峰以接近九千米的海拔高度兀立于地球之巅，它是地球上最接近太阳的地方。中国科学院冰川冻土沙漠研究所寇有观等曾经在珠穆朗玛峰北坡海拔6300米处观测到了太阳直接辐射强度达到每平方厘米1.82卡。如果是在珠穆朗玛峰顶峰观测，我想，它所接收的太阳辐射应该是地球表明最大的地方。那么，珠峰大火炉到底能够给大气多少热量呢？根据我们在珠峰地区的观测资料，按照地面与空气交换热量的公式，计算结果表明，在珠峰地区大约5千平方千米的范围内，4～7月向大气输送的总热量可达1.5亿至2.0亿千瓦，接近我国长江三峡水电站每月的总发电量。珠穆朗玛峰地区如此巨大的加热量对于大气和大气环流有什么影响呢？ ?一、对下游的加热作用 在野外寒夜中烧火取暖，有经验的人们往往喜欢位于篝火的下风方向。这是人们熟知的普通生活常识。珠峰以其特有的高度，经常把它从太阳辐射吸收的热量再传播四方，温暖着人类赖以生存的空气。春夏秋三季，珠峰吸收太阳光热量，再将大量热量向四周传送，温暖四方。受益最大者是位于珠峰下风方向的空气；这与前面提到的位于篝火下风方向受热最大的道理是相同的。根据这种思路，我想，如果选择珠穆朗玛峰上游和下游一定距离内的高空气象观测站，比较高空不同风向时的大气温度，会发现一些有趣的现象。最后，选择位于珠峰东西两侧600千米处、相同纬度的两个高空气象观测站，分析它们1971～1975年4～7月的5年月平均资料，发现了一个有趣的现象（图1、2a、b）。图1.珠峰东西两侧600千米处4～7月平均气温差随高度分布（单位：℃）图2a珠峰西侧600千米处4～7月平均风随高度变化（单位：米/秒）图2b珠峰东侧600千米处4～7月平均风随高度变化（单位：米/秒）?由图1、2可见，春季（4～5月），珠峰地区上空盛行强劲的西风，在位于其东侧600千米处，在海拔6～10千米高度内的平均空气温度要比位于其西侧600千米处、相同高度上的空气温度高出摄氏2～3摄氏度。夏季（7月），珠峰地区上空转为盛行偏东风，情况完全变了。位于其西侧600千米处海拔6～10千米高度内的空气温度反比位于其东侧600千米处、相同高度的空气温度高出摄氏1度左右。这就说明，在春夏季，凡是处于珠峰下风方向的空气温度都要比其上风方向、同高度的气温要高，尤其是春季，由于西风风速大，下游600千米处不同高度的气温更比上游各相同高度上的气温高。后来，我们同样发现，在春、夏季节，青藏高原对于下游大气仍然有类似的加热作用，只不过加热作用比珠穆朗玛峰的小。对南支西风急流中心高度的影响问题的由来 1966～1968年，我和队友沈志宝、沈如金、吕位秀先后在珠穆朗玛峰北坡及其西南侧地区科学考察，发表了八篇论文。其中一篇由我主笔的论文“青藏高原对大气环流和天气系统影响的初步探讨”中，用1962～1966年五年平均的气象资料，发现了一个有意义的现象（图3、4）。由图3可见，沿着东经85度的南北向剖面上，南支西风急流最大风速中心的高度在珠穆朗玛峰北侧60千米处的定日气象站上空最低，为海拔高度11千米，而在定日站南北两侧的西风急流最大风速中心高度要比定日站上空高出1.5千米许。由图4还可以看出，沿着青藏高原南缘、喜马拉雅山脉北侧，南支西风急流最大风速中心的海拔高度仅仅为11.2～11.4千米，而在这一带的南北，即，青藏高原以南和唐古拉山南侧的西风急流最大风速中心的海拔高度都在12千米以上。图3.沿东经85经度的南支西风急流中心平均海拔高度（千米）曲线图4.青藏高原南缘及其南北两侧西风急流最大风速中心海拔高度分布（千米）??知识链：所谓南支西风急流也叫副热带西风急流，它是位于北纬20～30度西风风速最大的区域，一般在海拔高度9～12千米范围。叶笃正先生考虑到青藏高原对于副热带西风急流的分支左右，被分支到青藏高原南侧的副热带西风急流又叫南支西风急流。?上述这种现象是什么原因呢？1972年9月的一天上午，由叶笃正老师主持，中国科学院大气物理所在三楼礼堂召开了“文化大革命”以来我所的第一次学术报告会，北京地区的高等院校和军队气象系统都来人参加，可以容纳500人的大礼堂挤得满满的。我被安排第一个报告，题目是“青藏高原对大气环流和天气系统影响的初步探讨”，其中，给出了前面的两个图，提出青藏高原会影响南支西风急流中心高度，但不知道是什么原因。当天下午，叶笃正老师让我去他的306办公室，讨论这种现象形成的原因。陶诗言老师和叶老师同一个办公室，一起参加了讨论。讨论进行了一个多小时。叶笃正老师先后提出了三种情况来讨论，并在我的笔记本上留下了一幅讨论图（图5）。图5.叶笃正老师提出南支西风急流中心高度在珠穆朗玛峰北侧降低的可能原因（图中的台地表示青藏高原，图左下脚是我的手迹）?在讨论的前一段时