2013年10月2日

換個角度看季風

作者/王嘉琪(任教文化大學大氣科學系)

一直以來,所有的課本在解釋季風成因時都會由海陸風開始講起,解釋完海陸風的成因後,便把海陸加熱差異造成的溫差及後續的氣壓差,直接放大應用到季風的解釋上,而且認為冬季季風與夏季季風都可以用同樣的理論解釋。海陸加熱特性的差異無疑地加強了季風的強度,但是這真的是形成季風最根本的原因嗎?十多年前,我的碩士論文研究的主題是「亞洲夏季季風肇始時的能量轉換特徵」,論文口試中,口試委員問了「季風與海陸風最大的差異是什麼?」這個看似只有高中程度的問題其實讓許多科學家傷透了腦筋。由於篇幅限制,在這篇文章中我們僅討論夏季季風。

傳統觀點

先來說說「標準」答案。季風由於受到海陸分佈的影響,夏季時面積廣大的亞洲大陸受到輻射加熱,在陸地上形成大範圍的低壓系統,南邊的印度洋則形成高壓系統,氣壓差驅動大尺度環流往陸地上吹,並加上科氏力的影響讓風向轉變。富含水氣的氣流受到地形抬昇形成降雨,降雨會放出大量潛熱加熱大氣,因此形成正回饋機制,讓季風環流可以持續一整個夏季。因此季風與海陸風之間的差異,除了在空間與時間尺度上大小不同外,季風還受到科氏力影響,並伴隨著大量的潛熱釋放及後續引發的正回饋機制。海陸風由於缺乏大量潛熱釋放引起的正回饋機制,只要空氣流動消除海陸之間的氣壓差後就會很快停歇,也就是說海陸風是受控於負回饋機制。

其他觀點

既然夏季季風屬於正回饋機制,為什麼降雨系統只維持一個季節便逐漸消失,難道是水氣用完了嗎?當然不是,是因為季風的移動會受到太陽輻射的影響,北半球夏季過後,隨著太陽逐漸往南半球移動,整個季風系統也跟著南移。所以當我們把視野由亞洲擴大到包含南半球時(圖一),就會發現夏季季風並沒有消失,只是移動到南半球變成澳洲季風了,因此,有些學者認為亞洲與澳洲季風是同一個系統,可以合併稱為「亞澳季風」。【更詳細的內容,請參閱第526期科學月刊】
圖一:亞澳季風系統,兩圖分別代表南北半球夏季情形。
圖中細實線為200 hPa 氣流線,箭頭為850 hPa 風場,
顏色部份為雲頂放出的長波輻射量(W m-2),
輻射量小表示雲頂較高,屬於會帶來大量降水的深對流。
(圖片來源:美國國家海洋大氣總署)

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