【作者按】：本文原文为《问水大西北》（第二版）第一章：如何正确认识大西北缺水，第三节：大西北的气候特征与水汽环流。为了让本文更具独立性，本文标题为作者附加。
三、大西北的气候特征与水汽环流
在大西北的这个纬度上，全球陆地年均蒸发量为360毫米，年均降水量为800毫米，按这样的平均数计算，原本应该有年均多于400毫米水的剩余，通过江河流入海洋。由于大西北的特殊地理特征，年均降雨量不到200毫米，而蒸发量超过800毫米以上。出现这种现象，其始作俑者就是三面高山形成的雨影区降雨稀少，并导致干热少雨的焚风效应有增无减。
焚风，是由于气流通过高山后，空气作绝热下沉运动时，因温度升高湿度降低而形成的一种干热风。
“焚风效应”示意图
在大西北的大部分地区，特别是塔里木盆地、吐哈盆地、柴达木盆地、河西走廊、河套南岸的库布齐沙漠，都是焚风效应特别强的地区。比如，吐哈盆地的吐鲁番，基本上常年都在焚风效应的控制之下，这里干热风频繁，常年干热少雨，年均降雨量16.4毫米，而蒸发量高达3000毫米以上。年均气温13.9℃，高于35℃的炎热日在100天以上。夏季极端高气温在49.6℃，地表温度多在70℃以上，有过82.3℃的极端记录。这样极端干热少雨的气候特征，在同纬度的零海拔地区来说，是绝无仅有的。所以，吐鲁番素有“火洲”、“风库”之称。
水汽环流与大气环流是紧密相联的，大气环流受热力气压带和动力气压带的双重影响。而热力气压带又受地球公转（四季更替）、大陆与海洋热力环流的双重影响；动力气压带又受地球自转和动力环流的双重影响。在这样复杂的背景下，影响大西北大气环流的主要因素有：副热带高压的南北移动（地球公转、太阳照射南北摆动所致）；夏季的亚洲（蒙古、印度）低压带与太平洋、印度洋高压带产生的东南气流和西南气流相互作用，具体表现为我国的东部区域以东南气流（季风）为主，西南区域以西南气流（季风）为主，而西北地区一直处于中纬度的西风带控制之下；冬季的亚洲（蒙古、西伯利亚）高压带与太平洋（阿留申）低压带产生的西北气流，更是加强了西北地区西风带的强度。
西北地区中纬度的西风带有什么特点呢？西风带既不像信风那样干热少雨（中东、北非，美国加州，南非，澳大利亚，智利北部等干旱地区都处于信风控制区），但又不如季风（暖湿气流）的含水量，也没有季风（主要运行在对流层中下部大约海拔3500米以下，如遇高山阻挡，在气流动力的推动下，部分水汽可以到达海拔4500-5000米高程）那样的低沉。西风带夹带有大量的水汽，主要在对流层中上部（大约海拔2000米以上）和平流层下部（大约海拔16000米以下）的高空中运行。所以，新疆西南部的帕米尔高原和新疆西部、中部的天山虽然会阻挡部分从西边界进入的水汽，形成高山雨雪，但大部分水汽还是能够飘过这些山脉，从罗布泊上空飘过。这些高空水汽，如果没有本地低空水汽的辐合，将一直在高空中漂移，很难形成有效的降雨，冬天直接进入太平洋阿留申低压区或随季风进入赤道地区；夏天在长江中下游、四川盆地、黄土高原以东、华北、东北地区与来自东南、西南方向的季风（低空暖湿气流）辐合，产生大量的降雨，最后，大部分向东北进入阿留申低压区，另一部分被副热带高压卷入信风区。
中国水汽运行（700hpa）示意图
2002.7.17.08时700hpa天气图（请结合同一时间的三个不同等压面的风向变化进行对比分析）
2002.7.17.08时500hpa天气图（请结合同一时间的三个不同等压面的风向变化进行对比分析）
2002.7.17.08时200hpa天气图（请结合同一时间的三个不同等压面的风向变化进行对比分析）
新疆沙漠气候研究所研究员刘蕊的研究论文《新疆大气水汽含量、水汽通量及其净收支的计算和分析》，计算了新疆1948年至2007年60年的数据，平均每年有16333.4、446、2021.7亿吨水汽分别从西边界、南边界、北边界流入，18256.5亿吨水汽从东边界流出，全疆水汽净输入为544.6亿吨。
根据刘蕊的这个研究成果，验证了上述的研究结论。平均每年进入新疆的水汽总量超过1.88万亿吨，而且主要是从西边界流入，并从东边界集中流出，每年给新疆留下的水汽只有544.6亿吨，不到进入新疆水汽总量的2.9%，远低于全国平均水汽净输入比例的17.71%（全国年均输入水汽总量为15.0232万亿吨，输出总量为12.3627万亿吨，净输入量为2.6605万亿吨）。要解决大西北的缺水，问题的关键，是如何营造湿润的低空环境，并产生足够的低空水汽与西风带高空水汽、北冰洋水汽辐合，让大西北上空过往的巨量水汽形成更多的有效降雨。
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