地球南北半球20°～30°的纬度带是副热带高气压控制区，盛行下沉气流，因而在北非、阿拉伯半岛、澳大利亚等地区形成了干旱少雨的气候类型。然而，处于相同纬度带的中国东部区域却是另外一番气候景象，充沛的降水使这里成为适宜人类居住的“鱼米之乡”。这主要归功于强大的亚洲季风。
季风是被大气下层海洋和陆地的热力差异驱动的大气环流。夏季，海洋的温度低，表面的加热能力很弱，形成高气压；而大陆地表的温度高，加热能力强得多，地表便形成低气压。在海陆表面压力差的驱动下，大气从海洋流向大陆，将丰富的水蒸气带到陆地上，并形成大量降水，为人类活动提供了必要的水资源。
季风在亚洲、非洲、南美洲和北美洲都存在，但从其影响范围来看，亚洲季风(包括影响我国的东亚季风和影响印度的南亚季风)无疑是全球季风系统中最强大的一支。尤其是东亚季风，从南海可到达我国的东北地区，其向北扩张幅度之大、能力之强，在全球是独一无二的。
为什么全球最大规模的季风会在亚洲形成呢?科学家认为，这是由于青藏高原(包括喜马拉雅山脉)的存在大大推进了亚洲季风的北进。没有青藏高原，亚洲季风仍将存在，但其势力范围将会小得多，不会像现在的东亚季风那样扩张到东北地区。
上世纪50年代国内外科学家提出，青藏高原是一个大气热源，相当于季风的发动机。我国科学家于70年代开展的第一次青藏高原大气科学试验已经初步印证了这一理论。90年代末，为了进一步阐明青藏高原在亚洲季风中的作用，国内外科学家又开展了第二次青藏高原大气科学试验。本世纪初，中国科学院青藏高原研究所成立后，研究人员克服重重困难，在高寒缺氧、气候复杂多变的青藏高原上成功建立起若干个定位观测站，甚至在海拔7200米的冰川上也建立了气象观测站，展现了超人的勇气和探索自然奥秘的决心。
最新研究表明，青藏高原提供了一个年均约每平方米20瓦特的大气热源。以青藏高原面积为250万平方公里计算，青藏高原提供的功率相当于50亿千瓦，而三峡发电站的总功率约为l820万千瓦。也就是说，青藏高原提供的热源相当于275个三峡发电站的功率。因此，在亚洲地区，除了常规的海陆热力差异外，青藏高原的强大热源就像一个大功率发动机，推动季风长驱直人地向内陆挺进。
人们不禁要问，如此强大的高原热源是如何产生的呢?
大气热源有三种产生方式。第一种是由于温度差的存在而引起的热传导。热容量是物质的一种物理特性，是单位质量的物体改变单位温度时所吸收或释放的热量。相同加热条件下，热容量越小的物体升温越快。由于陆地的热容量小，太阳光照射在陆地表面上时，地表便迅速升温。地表与大气的温差越大，地表向大气传递的热量就越多。沙漠地区的地表温度可高达70°，与大气的温差可高达30°(2，正午的热通量(由于湍流运动，单位时间单位面积内传输的热量)可达到每平方米400瓦特。海洋具有很大的热容量，且海水可以随海风上下翻滚、混合，其表面与大气的温差很小，热通量不过每平方米几十瓦特而已。
青藏高原平均海拔在4000米以上，地表的气压只有海平面处气压的一半多一点。阳光穿透青藏高原地区大气层的过程中，因被吸收和反射而损失的太阳辐射低于地球的其他地区，因而到达高原地表的太阳辐射很强。在夏日中午，青藏高原地区的太阳辐射强度可以超过每平方米l200瓦特，偶尔甚至可以超过每平方米l300瓦特，比北京地区高出约三分之一。如果不注意防护，只要一天的时间，偶尔造访高原的人就会被晒脱一层皮。这也是笔者第一次进入青藏高原的亲身经历。强烈的太阳辐射甚至可使青藏高原地表与大气的温差超过沙漠地区地表与大气的温差。尤其是在比较干旱的青藏高原西部，那里的每平方米地表就像一个功率为i00瓦特的电热炉，不停地“烘烤”着大气。
大气热源的第二种产生形式是水蒸气凝结产生降雨时释放出来的热量。我们知道，水蒸发时要吸收大量的热量，当水蒸气凝结时，这些能量又会释放出来。因水蒸气凝结而释放的热量主要加热大气上层。凝结的水滴在到达地表之前，会因蒸发而吸收下层大气的热量，从而使大气下层变冷。天气越是干热，水滴因蒸发而吸收的热量就越多，气温下降得也越快。炎炎夏日，当燥热难耐的人们欣喜地享受着降雨带来的凉爽感受时，大气上层正在“紧锣密鼓”地加热呢。
显然，降水越多的地方，因水蒸气凝结而释放的能量也越多。2007年7月18日17时至22时，济南市遭遇大暴雨袭击，平均每小时的降雨量达l34毫米，这相当于提供了每平方米95千瓦的热源。
就全球平均而言，凝结释放的热量约为地表传递热量的三倍。在青藏高原中部和东部，南亚季风经过雅鲁藏布江河谷时携带了大量水汽，这些水汽在高原上空凝结，在释放大量热量的同时也形成了降水，因而使青藏高原成为亚洲主要大江大河的发源地。
实际上，云生云散都是能量释放和消耗的过程，风云变幻在气象学家眼里不过是大气中能量的转换形式。当旅游者陶醉于青藏高原变幻莫测的云霞时，恐怕没有想到云层里正在进行着激烈的能量释放吧。
大气热源的第三种产生方式是辐射效应，包括太阳辐射加热和红外辐射冷却两种形式。太阳辐射穿透大气层时，一部分会被水汽和二氧化碳等温室气体吸收，因而使大气升温。红外辐射冷却就是地表和大气系统(简称地气系统)通过发射电磁波而失去能量。相对于太阳辐射对大气的直接加热而言，红外辐射损失的能量要多得多，后者通常高达每平方米数百瓦特。通过红外辐射损失能量的速率与地气系统绝对温度的四次方成正比例。也就是说，温度越低，通过红外辐射损失的能量越小。青藏高原地表和大气的温度比周边地区的温度要低得多。即使在夏天，青藏高原的最高气温一般也只有十几度。而且，高原的积云又多又高。云顶越高，云顶温度越低。这两个因素都导致高原地气系统通过红外辐射损失的能量比周边地区小。
因为强大热源的存在，青藏高原的大气对流活动非常强烈。特别是在夏季，因这期间的热源最强，大气对流活动也最为剧烈。对流活动造成大气下层的空气被向上抽吸，再从大气上层流向周边地区。因此有人将青藏高原形容为一个巨大的气泵。
由于高原热源对季风的重要影响，在全球变暖的大背景下，了解青藏高原的热源如何变化就显得至关重要。根据我国的气象资料，自1960年以来，青藏高原的地表平均温度已经上升了约1.8℃，远高于全球以及青藏高原周边地区的平均升温幅度。
那么，急剧升温是否意味着青藏高原的热源正在增加呢？
初步的研究结果显示并非如此，青藏高原的热源甚至可能正在减弱。升温可能是因为青藏高原外传到周边地区的能量比青藏高原的热源减弱得更快。外传能量的减弱似乎可以从高原风速快速减弱的事实得到验证。据我们猜测，高原风速减弱可能是全球变暖的结果。也就是说，全球变暖导致季风减弱，减弱的季风使青藏高原外传热量减弱，从而使青藏高原加剧升温；迅速升温则导致青藏高原地气系统向太空发射红外辐射的强度增大，从而削弱了高原的热源。
大气运动无国界，全球变化产生的影响也不会是局部的。在全球变暖的背景下，青藏高原气候、生态和水资源的任何变化，都将对生活于亚洲季风区的数十亿人口乃至全世界产生深远的影响。青藏高原气候变化的研究任重而道远。
（作者单位：中国科学院青藏高原研究所）
