1.阅读文字信息说明，青藏高原气热机系统的原理。

①在整个地-气系统中, 地表作为热源(Heat Source),不断向整个大气提供热量, 从而在大气中产生对流, 进一步将热量耗散到空间。因为热源所具有的能量高于热汇(Heat Sink), 因此整个热源-热汇系统能够做机械功。

②夏季青藏高原上空大气基本是一个自成体系的气压系统, 下层为热低压, 上层为暖高压,也可以看作是一个热机。青藏高原面积大、高度高、地处中纬度、大气稳定性差, 夏季热机效率为ηg=1.6%, 比热带地区高数倍。

③2000～2020年5～9月青藏高原平均大气热机效率在1.2%～1.5%之间,小于1.6%; 5月与9月热机效率高于夏季三个月份(6月、7月、8月);柴达木盆地是青藏高原大气热机效率较高的区域,其次是青藏高原西部地区. 2000～2020年5～9月青藏高原平均地面热源为96.0W m-2;平均大气热源为90.7W m-2;降水凝结潜热释放是夏季青藏高原大气热源最重要的分量. 5～9月青藏高原大气热机效率与地面热源呈强而显著的正相关;降水凝结潜热作为5～9月大气热源最重要的分量,其反映的降水过程是大气热机内部的重要耗散过程之一,使青藏高原大气热源与大气热机效率呈强大且显著的负相关。

2.阅读图像信息详细描述青藏高原气热机系统的原理。

夏季, 青藏高原地-气系统是一部正热机, 由高原 地表能量输入系统(供能系统, 地面热源)、高原大气 热机(转换系统, 高原大气)、外部系统(收益系统)三部 分共同构成. 其中能量输入系统为青藏高原地面热源, 外部系统为高原之外的区域(图12). 整个青藏高原地气热机系统通过高原大气热机内部的低层气流辐合上 升运动, 将不稳定能量在高原上空通过气流辐散输送 至高原外部的区域, 从而对高原周边、我国甚至东亚 的气候变化产生重要影响. 有研究表明(Rennó和Ingersoll, 1996; Peixoto和 Oort, 1992), 大气热机作为地-气系统的一部分, 主要以 气压梯度力做功的方式对外部系统产生作用. 但是, 因 为大气热机内部存在着摩擦耗散、降水、切变、涡流 等各种各样的耗散过程, 使得自然界中不同尺度的大 气热机, 其效率远小于各种工程热力学模型的热机效 率, 大都小于1%(Lorenz, 1967), 整个大气的热机效率 为0.8%(Peixoto和Oort, 1992), 热带地区大气热机效率 基本在0.3%~0.4%之间(汤懋苍, 1981; Barry等, 2002). 通过3.1节可知, 夏季青藏高原大气热机效率达到1.2%~~1.5%, 比热带地区大几倍. 汤懋苍(1981)从青藏高原大 气热机与热带大气热机的物理差异进行详细阐释: (1) 青藏高原矗立于对流层中层, 可直接加热大气, 且代表 大气上升运动剧烈程度的热机厚度(H H ) 2 1 比热带地 区薄得多; (2) 青藏高原的尺度大于斜压大气中的地转 适应尺度, 使青藏高原在整个夏季都能维持稳定的正 热机系统; (3) 夏季青藏高原大气稳定度( ) a (见式 (12))比别的气候区都要小, 对流上升运动更加剧烈。