夏季青藏高原大气热机效率及热源特征研究取得新进展
发表日期:2024-01-14来源：
放大缩小
整个地-气系统是一部宏伟而庞大的热机，它的根本驱动力是来自太阳源源不断的持续加热。大气热机系统无处不在且类型多样。对大气热机系统中能量源汇及其转换问题一直是大气科学研究的核心关键。对大气热机效率的准确定义、计算和解释是大气能量学与地-气相互作用研究的基本观测和理论中最重要的问题之一。
现有研究结果表明，夏季青藏高原大气热机平均效率≈1.6%，远超很多大气热机系统，甚至比热带地区大五倍左右，凸显了青藏高原地区在全球地气耦合中的特殊性和重要性。但是，目前对高原热机效率的时空演变特征、归因及其对区域和全球气候变化及灾害性天气的影响还缺乏认识。
中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队使用MOD08数据及ERA5再分析资料，计算了2000-2020年夏季（取5-9月）青藏高原的大气热机效率、青藏高原地面热源和大气热源。研究发现，2000-2020年间夏季青藏高原大气热机效率呈缓慢下降趋势，表明青藏高原地-气系统能量转换能力在下降；2000-2020年夏季青藏高原平均热机效率小于前人研究结果（1.6%），5月与9月热机效率高于夏季三个月份(6月、7月、8月)（图1），表明季风转换时段地-气耦合效率较高；夏季青藏高原降水凝结潜热作为大气热源最重要的分量，也是大气热机能量耗散的重要过程之一；夏季热机效率和地面热源呈正相关，即在夏季高原热源强大且能量转换效率高，这也佐证了夏季青藏高原对我国甚至东亚夏季气候变化有至关重要的影响。（图2）。该项研究为全面理解夏季青藏高原地-气热机系统（图3）提供了一个全新视角，也为进一步分析青藏高原热力和动力状况及其对中国、东亚乃至全球气候的影响打下了重要基础。该研究的方法论对于其他地气热机系统的分析和研究具有指导意义。
该成果以“夏季青藏高原大气热机效率及热源特征研究”为题发表于《中国科学：地球科学》2024年第54卷。西北研究院博士生李瑜洁为论文第一作者，高晓清研究员为论文通讯作者。该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究和中国气象局气候系统模式研发项目联合资助。
图1 2000-2020年5-9月青藏高原大气热机效率逐月变化（单位：%）
图2 5-9月青藏高原地面热源、大气热源与大气热机效率相关系数分布
(a)5月、(b)6月、(c)7月、(d)8月、(e)9月
图3 青藏高原地-气热机系统（正热机）
附件
扫一扫在手机浏览
