South Asian High | 南亞高壓
南亞高壓 (South Asian High)
南亞高壓是一種季節性的大氣系統，其形成主要與青藏高原在夏季的巨大熱源有關。 高原上空的空氣比周圍同高度的空氣更暖，導致高層大氣形成高壓，並引發空氣從高壓中心向四周流動，形成南亞高壓。
南亞高壓的成因：
- 青藏高原的熱力作用： 太陽輻射加熱：太陽輻射加熱青藏高原地表，使地表附近的空氣變暖。 陸地比海洋吸熱快，因此歐亞大陸夏季比周圍地區更熱，青藏高原作為全球最大的高原，地表吸熱多，更容易累積熱量，加上處於副熱帶地區，長時間受太陽直射，使得青藏高原成為夏季北半球的熱源。 對流的潛熱加熱：高原被太陽輻射加熱後，大氣對流活躍，形成雲雨。 雲雨過程中的相變（水的凝結、凝華）釋放出大量潛熱，進一步加熱周圍大氣，使青藏高原上空的空氣更暖，氣層更深厚。
- 海陸加熱差異： 陸地和海洋的比熱不同，陸地吸熱快，因此夏季北半球陸地（尤其是歐亞大陸）比海洋地區更熱，進而影響南亞高壓的形成。
南亞高壓的移動： 南亞高壓的位置和強度會隨季節變化：
- 冬季：
- 太陽直射南半球，南亞高壓縮小範圍，向南移動到菲律賓東方暖洋上空。
- 四月：
- 太陽直射北半球，中南半島率先增溫，成為熱源，南亞高壓中心逐漸向中南半島移動。
- 五月：
- 南亞高壓盤據中南半島，此時東亞夏季季風正在建立，南亞高壓在其中扮演重要角色。
- 六月以後：
- 青藏高原成為歐亞大陸的熱源，南亞高壓北跳到青藏高原一帶，並在八月份達到最北、最強。
- 入秋：
- 青藏高原熱力作用減弱，南亞高壓又向南移動。
南亞高壓的作用：
- 南亞高壓除了參與東亞夏季季風的建立，還會與太平洋副熱帶高壓互動，影響東亞夏季的天氣型態。
重要說明：
- 南亞高壓並非始終位於南亞地區，它的名字是根據其最強盛時的位置命名的。
報氣候 - 中央氣象署
垂直方向上 靜力平衡
炎熱的七、八月，大家應該常常在氣象報告中聽到「副熱帶高壓（副高）」這個名詞，這裡的副高指的是「太平洋副熱帶高壓」，是夏季主導東亞地區天氣型態的系統之一。
不過，大氣的結構是三維的，除了中、低層大氣的副高以外，在海拔十至十二公里左右的高層大氣，也有一個重要的系統影響著東亞的夏季天氣，那就是「南亞高壓」。接下來我們會花三篇貼文來聊聊這個特別的天氣系統。
每年的六到八月，在青藏高原上方、海拔一萬公尺以上的高空，可以觀察到一個大範圍的反氣旋（高壓）系統，氣流以順時針的方向向四面八方旋出。這個強大的系統就是南亞高壓，在最強盛時，南亞高壓可以往西延伸到阿拉伯、往東延伸到太平洋。
形成南亞高壓的其中一個重要的原因是，這裡的空氣比周圍同高度的空氣都還要「暖」。
但空氣的冷暖和氣壓有什麼關係呢？
這就要先提一下大氣在垂直方向上 靜力平衡 的概念。
大氣靜力平衡的結果：暖空氣厚、冷空氣薄
我們都知道大氣壓力隨高度增加而降低，但這個垂直方向的變化，其實是垂直向下的「重力」和垂直向上的「氣壓梯度力」兩者平衡的結果。這種微妙的平衡，讓空氣在一般情況下不會發生劇烈的垂直運動，讓我們感受不到垂直向上的氣流。
省略中間的物理和方程式推導，讓我們直接說說結論：為了滿足垂直方向上的力平衡，密度比較小的暖空氣，厚度會比較厚，而密度大的冷空氣則相反，厚度比較薄（我們把更深入一點的解釋放在註解）。
高層大氣的高壓
如果我們觀察高層的大氣，並「比較同一個高度」（如圖），會發現暖空氣這一側的氣壓，比冷空氣那一側的氣壓還要大，形成一股 由暖區往冷區的氣壓梯度力。
這股氣壓梯度力，會讓空氣由暖區流向周圍的冷區；換句話說，暖區的高層大氣會形成一個高壓中心，空氣會由此處向四面八方外流。
結論：暖區的上方是高壓。
這裡先介紹暖空氣和氣壓分布的關係。至於為什麼青藏高原會最暖？它又如何影響南亞高壓的位置？我們下一篇會討論這個問題。
註：這裡的「厚度」指的是兩個等壓面之間的厚度。大氣在垂直方向的力平衡滿足「靜力平衡方程式」的關係：方程式的左側是氣壓隨高度的變化，右側則是空氣受到的重力（空氣密度和重力加速度的乘積）。冷空氣密度較大，所受的重力較大，因此如果要達成力平衡，氣壓隨高度遞減的速度要比較快；而暖空氣密度較小，所承受的重力也較小，氣壓隨高度遞減的速度則比較慢。由於大氣壓力隨高度是遞減的，因此，如果我們考慮兩個等壓面之間的「厚度」，壓力遞減較慢的暖空氣會比較厚、遞減較快的冷空氣則比較薄（如圖）。
南亞高壓的成因
上一篇提到，在靜力平衡的關係下，暖空氣上方的高層大氣會形成高壓。而形成南亞高壓的其中一個重要原因，就是青藏高原上空的空氣，比周圍同高度的空氣都還要「暖」。
南亞高壓的成因：地形獨特的青藏高原——夏季歐亞大陸上的巨大熱源
青藏高原在夏季「比周圍暖」主要是 #熱力作用 的結果，可以分為兩個主要的成因。
第一是 太陽的輻射加熱。太陽放出的短波輻射會加熱地表，進而讓地表附近的空氣變暖。隨著時序進入暖季，太陽直射的緯度越來越北，加上海洋和陸地的比熱不同（陸地吸熱比海洋快得多），大範圍海陸加熱差異 的結果，讓北半球最大的陸地——歐亞大陸，在夏季比周圍的地區都還要熱。
而歐亞大陸上的青藏高原擁有全球最大的高原地形，地表大量吸收太陽輻射後產生的熱，容易在地表附近累積；加上位處副熱帶地區，每年夏季正好受到太陽長時間直射，「獨特的地形」加上「適當的地理位置」，使得青藏高原和同高度的鄰近區域相比，還要暖上許多，一舉成為夏季北半球的大熱源。
第二個原因則是 對流的潛熱加熱。高原的地表被太陽輻射加熱之後，大氣變暖、並進一步促進大氣的垂直對流，形成雲雨。雲雨過程中伴隨的 相變（水的凝結、凝華）會釋放出大量的潛熱，加熱周圍環境的大氣。青藏高原在夏季時強烈的對流活動，使得空氣變得更暖，氣層變得更加深厚。
這兩種因素加成之下，使得青藏高原上方的高層大氣，在夏季形成高壓中心，空氣從這裡流向四周，形成橫跨中東、南亞、東亞的巨大反氣旋。
南亞高壓隨季節的移動
事實上，南亞高壓並不是在夏季才出現的系統，只是它的位置、強度會隨季節改變。
冬季時太陽直射南半球，南亞高壓範圍會縮小、並往南退至菲律賓東方的暖洋面上空。四月開始，太陽直射的緯度進入北半球，北半球陸地增溫的速度比海洋快，而首當其衝的便是緯度較低的 中南半島。中南半島成為熱源之後，大面積的對流開始發展起來，南亞高壓的中心也逐漸往中南半島移動。
到了五月，南亞高壓盤據中南半島的高空，也反映了中南半島上強烈的熱力作用和活躍的對流活動。此時正逢東亞夏季季風的建立時期，此過程中，南亞高壓的氣流也在高層大氣扮演了重要的角色。
六月份以後，隨著太陽直射的緯度更北、#青藏高原 逐漸成為歐亞大陸的熱源，南亞高壓才會北跳到青藏高原一帶，並在八月份時位置達到最北、勢力達到最強。
入秋以後，青藏高原的熱力作用逐漸消退，南亞高壓又會慢慢退回南方。
南亞高壓的角色
南亞高壓除了協助建立東亞的夏季季風以外，入夏之後也會和太平洋副熱帶高壓互動，深深影響著東亞夏季的天氣型態。
註：南亞高壓並不是都在南亞（尤其是冬季時離南亞最遠），之所以叫做南亞高壓，是以它最強盛時的位置命名。
高層大氣的風應該要怎麼吹
上一篇提到，南亞高壓會隨季節在青藏高原和菲律賓東方洋面之間來回移動。
夏季時，臺灣位於南亞高壓的東南側，由於北半球高壓附近的空氣是以「順時針」的方向外流，因此臺灣的高空會吹起偏東風到東北風；冬季時，臺灣則位處南亞高壓的西北側，臺灣的高空會刮起強烈的西風。
因此，臺灣在冬、夏兩個季節，高空風向幾乎相反。
但這個風向的轉變，除了以高壓氣流的方向解釋外，還可以從另一個角度切入。
根據大氣熱力和動力的理論，在滿足某些條件（註）的狀況下，水平方向的溫度差異，其實可以決定高層大氣的風應該要怎麼吹。
北冷南暖：高層吹西風
當北邊有大範圍的冷空氣、南邊有大範圍的暖空氣時，由於同高度相比下 #暖區的高層是高壓、冷區的高層則是低壓，高層大氣會存在一個由暖區指向冷區（北邊）的 #氣壓梯度力（圖中的綠色箭頭），因此剛開始空氣被此力推著向北運動。在此運動過程中，北半球的 #科氏力 則永遠指向運動方向的右側，使運動方向開始向右（東邊）偏轉。在偏轉過程中，科氏力和氣壓梯度力會逐漸平衡，最終在平衡狀態下，科氏力和氣壓梯度力會分別指向南（圖中藍色箭頭）和北（圖中綠色箭頭），兩者相互抵銷，風向不再隨時間改變。最終高層空氣的運動方向往「東」，也就是吹「西風」。
而且由於冷、暖兩側的氣壓差會隨高度增加，氣壓梯度力會隨高度增加，因此這個西風也會隨高度越來越強。這也是臺灣冬季的常態：高層吹著強烈的西風。
北暖南冷：高層吹東風
類似的原理，當水平方向的溫度分布反過來時（北邊暖、南邊冷），高層大氣的氣壓梯度力會指向南邊（冷區），在氣壓梯度力和科氏力平衡下，最終空氣的運動方向向「西」，也就是吹「東風」。同樣地，這個東風也會隨高度不斷加強。
實際上，臺灣在夏天受到南亞高壓影響下高層大氣吹起的東風，就是反映太陽直射北半球，北邊暖、南邊冷的情況：緯度比臺灣高的青藏高原是個熱源，遠比它南邊的印度半島、中南半島還要熱。而冬季時高空的強西風，也是反映中緯度地區遠比副熱帶地區冷的結果。
小補充： 這樣的平衡關係在大氣領域裡面稱為 熱力風平衡，有興趣的朋友可以搜尋這方面更詳細的物理和數學解釋。
註：大尺度的大氣必須滿足「地轉平衡」，也就是空氣的運動已經完全由「氣壓梯度力」和「科氏力」兩者互相平衡。