东亚与北美在环流、降水等方面存在显著差异，被视为典型的季风区

导语：东亚地域辽阔，位于欧亚大陆之东，东临太平洋，全球最大的大陆毗邻最大的海洋，加上西部还有号称“世界第三极”的青藏高原，拥有大尺度的海陆热力对比，风向以及降水的季节性转换都十分显著，于是，出现了大面积季风区。

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了解季风的基本驱动力，水汽可以确定季风降水的强度以及时空分布

季风是随太阳辐射的季节性反转，海陆热力差异反转而出现的各种气候特征相反的现象。经典意义上的季风环流指的就是太阳辐射驱动下的热力强迫及其反馈加强的大型海陆环流系统。水汽过程通过选择性释放水汽能量，最终确定了季风降水的强度和时空分布。

太阳辐射的年循环是季风形成的基本推动力，地表特征比如海陆分布和大地形则决定着局地季风的具体特征，地球自转效应通过地转偏向力，作为一个相对固定量影响季风区域，水循环过程通过热力、辐射等反馈过程影响季风环流的形成与维持。

1、太阳辐射的年循环

地球是一个存在着黄赤交角的球体，地球上不同地区接收到的太阳辐射能量均出现了年循环转变的特征。假如地球黄赤交角为0°，这意味着到达南北半球同一纬圈上的太阳辐射一致，各纬圈上的太阳辐射只有日变化，没有年变化，大气环流也将没有年变化，全球各地冬季、夏季也没有风向的转变以及干湿的转变，自然不存在季风一说。

经典意义上的季风环流指的就是太阳辐射驱动下的热力强迫及其反馈加强的大型海陆环流系统。学者们研究发现正是太阳辐射的年循环使得全球大气环流、越赤道气流即南北两半球的相互作用出现季节性变化。

2、海陆分布包括大地形的地表特征

太阳辐射的年循环导致了海陆热力差异出现季节性反转，学者们关于海陆热力差异在季风环流形成中的重要性做了很多工作。从很大程度上来说，季风的地理分布取决于海陆分布，因为南美洲大陆从赤道往南、往北面积均变得狭窄，所以该地没有出现季风现象。

其中，热带季风的形成主要由南北向的海陆经向热力差异决定，而副热带季风则与东西向的海陆纬向热力差异有关。同时，次尺度海陆分布虽然面积较小，但其海陆热力差异同样重要，它叠加于大尺度海陆热力差异之上，对季风的形成起着一定的增强促进作用。

海温常常用来表征海洋表层热力状况，和大地形影响陆面情况类似，可以通过影响海陆热力梯度，进而影响环流的形成与变化，最终影响季风的爆发与维持。另外，季风的地理分布很大程度上取决于海陆分布，而局地季风的具体特征受到了大地形的影响。

地球上的大地形对季风的影响显著，比如东亚的青藏高原、北美的落基山脉以及南美的安梯斯山等。20世纪50年代学术界强调动力作用，以观测事实为依据，亚洲季风区的冬夏转变特征和青藏高原关系密切，正是高原的阻挡作用使得北半球中高纬西风急流遇到青藏高原之后，出现向南、向北两支分支气流。

早期，通过较简单的大气环流模式，学者们将研究理论在模式中得以验证，并进一步发展，不同模式的“有山”、“无山”系列试验虽然存在差异，但都揭示了大地形的存在对季风发展的重要性，研究表明随着山脉的抬升，季风区域均出现在山脉附近，且大气定常行星波以及季风环流都出现了较大的改变。

此外，强弱不同的气流经过大地形时，根据大地形的水平尺度和垂直尺度的不同，其热力、动力等响应也会存在差异。学者们通过分析其热力，动力的非线性作用，认为大气对大地形存在一个或者几个临界高度，且该临界高度是纬度和水平尺度的函数。

随着山脉的隆升，北美与东亚大气对落基山脉和青藏高原的高度变化呈现平行的变化特征，无论加热、垂直运动还是低层风向的变化都十分相似，只是青藏高原隆升带来的幅度更大。近期，随着模式的不断发展和完善，学者们采用改进的数值模式对大地形在季风气候变化中的作用进行评估，但研究多集中于亚洲季风与青藏高原。

研究发现大地形的存在对季风的爆发地点有重要的锚定作用。只有当青藏高原隆升超过临界高度，才能引起大气格局的改变，夏季，青藏高原热源引起的气旋性差值环流将加强高原东南侧的西南气流。

且夏季青藏高原强烈的热源作用，使得东亚东西向海陆热力反转提前出现，且梯度幅度增强，同时中低层太平洋副热带高压增强，高压后部的西南气流增强，最终二者的协同作用使得亚洲夏季风增强并且北上。

3、水气湿过程

水汽是大气循环的结果也是大气循环的主要驱动力之一，降水所致的潜热是大气运动以及发展的主要能源，所以学者们纷纷强调了水汽湿过程的潜热反馈在季风形成中的重要作用。季风潜热释放作为全球平均非绝热加热热量的主要部分，将该数值输入模式之中能大致模拟出实际的平均环流。

降水潜热释放是形成并决定副热带高压强弱的关键要素之一，所以，降水可以通过影响副热带高压最终影响季风的形成。一方面水汽通过与大范围降水有关的凝结潜热释放加热大气，增强海陆之间的热力对比，从而增强季风环流。另一方面大气湿过程通过对能量的存储、再分配以及选择性释放，最终决定了季风降水的强度与位置。

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地表感热增强会引起表层内能增加，同时气压降低，从而产生偏南风

随着北美大陆向南移动，高层高压显著增强并控制北美大部，高空出现了增强的偏北越赤道气流，中低层大西洋副热带高压加强西伸至北美东部，低空出现了增强的偏南越赤道气流。因此，对流层高、低层的大气环流配置为北美夏季降水提供了有利条件。高层辐散中心和低层辐合中心均位于北美大陆西侧，这可能与落基山脉有关。

在南移试验中，北美西部的落基山脉也随北美大陆南移，低层西风气流遇到落基山脉之后风速出现强的辐合，并且被迫抬升，北美西部上升运动较强，低层辐合较强且偏西；同时，随着北美大陆南移，受落基山脉影响的高层高压也逐渐增强。随着北美大陆向低纬度地区移动，夏季陆地感热加热增强。

在热带和副热带地区，地面低压偏向于地表热源的西侧，从而产生偏南风。从热力学的角度出发，可知地表感热增强会引起表层内能增加，同时气压降低，等熵面出现下凹，低层生成暖性的气旋性涡度，为了满足涡度平衡。

这将激发北美低层偏南风的出现与建立，即偏南风带来负的地转涡度平流与正的气旋性涡度平衡。因此，来自低纬度的偏南风将持续向北美大陆输送暖湿空气和不稳定能量，从而对维持北美“西暖东冷”的温度分布具有正反馈加强作用。

结语：东亚与北美在环流、降水等方面存在显著差异，东亚的低层盛行风和降水都呈现出明显的季节性转换，为典型的季风区，而北美低层无论冬、夏均盛行偏西风，且全年降水均匀，没有干湿季的转变。进一步探究发现，东亚的经向、纬向海陆热力梯度随季节转变。