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,它所接收的太阳辐射应该是地球表面最大的地方。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?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,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。
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。
1、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。
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。2、设计观测方案。
1975年春,经主持国务院工作的邓小平副总理批准,国家体育运动委员会与中国科学院联合组织珠穆朗玛峰登山科学考察,我作为大气物理组组长和国家登山队气象组副组长同时参加了珠穆朗玛峰北坡的气象科学考察和攀登珠穆朗玛峰的气象预报工作。根据攀登珠穆朗玛峰气象预报的实际需要,利用工作的方便,我向中国登山队政委王富洲同志提出,“为了保障登山气象预报,建议在攀登顶峰的期间加密无线电探空的观测次数”。
3、观测中的风风雨雨。1975年春,在珠穆朗玛峰北坡绒布寺(大本营),30多顶班帐篷整整齐齐地排列在大本营的东西两侧,我们称为“珠穆朗玛峰大街”。在大街的最南端,高高耸立着一根10米高的旗杆,每天早晨和傍晚都有升降国旗的仪式。登山队员必须做早操。在晴空万里的时候,鲜艳的五星红旗飘扬在珠穆朗玛峰大街的最南端,显得雄伟壮丽。
4、苦尽甜来。登山气象组的队友们认真按照观测规范帮助我把这些高空气象观测资料整理好,所有观测资料的原件都交给了我带回北京。经过认真分析发现,珠穆朗玛峰对于大气的强烈加热,使得珠峰北坡绒布寺大本营上空的气温比其北侧的定日站气温高得多,南北向的气温差达到3~6℃/每纬度。