我曾研究過冬季我國冷空氣降溫強度最強的高度，大體華北在1500米左右，華南還不到800米。從這個最強高度再往上去，由於風向開始偏西，冷空氣降溫強度反而減小。因此，凡較為高大的山脈，都能不同程度地阻滯它的南下，造成冬季氣溫的異常分布，甚至創造世界奇蹟。
「高天滾滾寒流急」，冬季中從北半球寒極西伯利亞頻頻南下的冷空氣，使我國，以及朝鮮、蒙古、俄羅斯等東北亞鄰國，成為了世界同緯度上最為寒冷的地方。
可是，這種以地面輻射冷卻形成的冷空氣流的厚度其實並不高，只是對流層內中低層的事。我曾研究過冬季我國冷空氣降溫強度最強的高度，大體華北在1500米左右，華南還不到800米。從這個最強高度再往上去，由於風向開始偏西，冷空氣降溫強度反而減小。因此，凡較為高大的山脈，都能不同程度地阻滯它的南下，造成冬季氣溫的異常分布，甚至創造世界奇蹟。
為了研究氣溫的地形性異常，就要比較氣溫的水平分布。但是，我國2/3以上面積是山區。而氣溫又是隨海拔高度升高而降低的，因此，不同海拔高度的氣溫彼此無法比較。因此，我曾在論文中採取了統統把它們都訂正到海平面上的辦法。我國大部分地區平均氣溫的垂直遞減率是0.45℃/100米;我就把它作為訂正用的垂直遞減率。當然這樣取法只是近似，但卻已足以顯示出地形對我國冬季氣溫的主要影響。
按理說把氣溫統一訂正到海平面上以後，我國最冷1月的月平均氣溫的分布圖上，等溫線應該平直且平行於緯圈。所以，凡是等溫線出現彎曲、波浪甚至封閉曲線，便是地形影響的結果。
下面舉出三個典型例子：
準噶爾盆地冬季是個大冷湖
在1月平均海平面氣溫圖上，準噶爾盆地是個大冷湖，可以畫出好幾根封閉等值線。這是因為整個盆地西北有缺口，南方有高峻的天山山脈，因而從西伯利亞南下的冷空氣易進難出，終於灌成了一個大冷空氣湖。最冷的空氣密度最大，沉在最底層。因此，整個盆地中凡低則冷凡高則暖，形成了反常的氣候逆溫現象。例如天山北坡東經88°附近，海拔451米的梧桐窩,1月平均氣溫-20.1℃;海拔654米烏魯木齊上升到了-15.2℃;而海拔2160米的小渠子竟然高達-10.6℃。即在1710米的高度內上升了9.5℃。盆地內電子探空儀觀測的自由大氣氣溫垂直分布，同樣也證實了這一點。在這個強大的逆溫大冷湖裡，甚至連白天的最高氣溫也向上逆增!
有意思的是同緯度我國東北地區，雖然冬季比準噶爾盆地還冷，是我國冬季中最為寒冷地方，但是卻沒有這種現象。原因就是東北南部沒有像天山那樣東西走向的高大山脈能顯著阻擋冷空氣的南下，即灌成大冷空氣湖的必要地形條件。
在世界上，既要北有強大的冷空氣南下能進入的缺口;又要南有高大山脈組成的大型盆地地形，在中緯度地區，實在找不出第二個。雖然北半球寒極西伯利亞腹地(南下我國的西伯利亞冷空氣的形成源地)也有類似的氣候逆溫，而且強度和厚度超過準噶爾盆地，但卻都是高緯小型河谷盆地地形中，主要是在漫漫長夜中因輻射冷卻靜態形成，而非冷空氣在南下過程中動態灌成的中緯地區大冷湖。
四川盆地冬季是個大暖湖
很有趣，四川盆地冬季卻是個大暖湖。而且恰恰也是在西伯利亞冷空氣南下過程中形成的。
原來，西伯利亞冷空氣向南流動過程中會越流越薄，好像溼麵團放久了會變扁一樣，因此，遇到四川盆地周圍1500～2000米山脈，便常常難以逾越。因此，盆地內1月平均氣溫要比同緯度東部地區高出3～4℃之多。因此，盆地中冬季霜雪少見，全年翠綠，農作物幾乎全年生長，號稱「天府之國」。在中國氣候區劃中屬於中亞熱帶氣候，而東部同緯則為北亞熱帶氣候。即相差一個等級。
因此，在冬季中常常發生這樣的趣事：當東部地區強冷空氣已把霜凍線南推到南海之濱的時候，四川盆地(或盆地南部)仍然是個孤立無霜區。這從盆地內瀘州極端最低氣溫僅零下1.1℃，而800千米以南的廣東沿海陽江和廣西沿海北海則分別為零下1.4℃和1.8℃也可得到證明。歷史上唐代楊貴妃愛吃的荔枝，也來自四川盆地南部。因為當時正是中國氣候變化中的暖期，盆地南部為南亞熱帶氣候。因此，蘇軾《荔枝嘆》詩中才有「永元(漢)荔枝來交州(兩廣)，天寶(唐)歲貢來之涪(四川)」之句。
四川盆地孤立無霜區現象在世界上是唯一的。因為，我認為它至少需要同時滿足以下三個條件，才能出現。一是在東亞經度(有世界最強冷空氣南下)，二是中低緯度(冷空氣厚度已經變薄)，三是較高山脈封閉的大型盆地(屏障冷空氣作用強)。世界上中低緯度地區哪能找到第二處呢?
我的關於《四川盆地孤立無霜區》論文、專著發表之後，也引起了國外科學家的興趣。
川西雲南是真正大溫室
在20世紀80—90年代，我曾多次到昆明出差。晚上7點看中央電視臺天氣預報。每當東部地區寒潮冷空氣蜂擁南下，大風降溫、千裡飛雪的時候，昆明和雲南大部分地區卻常常仍是風光明媚、風和日麗，好像是在「世外桃源」的大溫室裡。
其實，雲南和其北鄰川西南還真是我國冬季中的最大溫室。四川盆地暖湖和它相比，其溫暖程度真是小巫見大巫。如果說四川盆地的1月平均氣溫比東部同緯度暖3～4℃的話，那麼大溫室比四同緯川黔地區要高出8～10℃之多(均指海平面氣溫)!下面是兩個實例。
廣西桂林和雲南昆明兩地基本同緯，兩地1月實際平均氣溫也差不多，都接近8℃。但是，昆明海拔1891米，比桂林高出1669米之多。第二，在這個大溫室裡，千米以下的河谷裡，都已經是熱帶氣候，而同緯東部地區，即使是海平面上，卻還是亞熱帶氣候!
形成大溫室的原因，是因為它東側的川西高原東坡，和黔滇邊界的烏蒙山等山脈都在3000米左右以上。從北方南下的西伯利亞冷空氣經過長江後轉向成為東北風，它爬上千餘米的貴州高原，和進入四川盆地後已成強弩之末，加上這裡高空盛行從西南亞來的西風乾暖氣流，越高越強勁。因此，「天地合力」把冷空氣阻擋在東經103～104°線上，形成氣象學上有名的「昆明準靜止鋒」(因位置近昆明而得名)。
試想，雲南和川西南地區冬季中經常沐浴在西南亞來的晴朗溫暖的氣流之中，自然山高而不冷;而鋒東的川黔地區，由於長期浸泡在寒潮冷溼空氣「海洋」之中，自然是難免霜雪之苦了。
基隆雨季為何獨在冬季?
同樣，山脈地形對降水分布也有重大影響。其中最重要規律之一，就是迎風坡多雨、背風坡少雨。這是因為當氣流被迫在迎風坡上抬升時，氣溫下降，氣流中水汽不斷凝結降雨的結果。而越山後的氣流，由於氣流中水汽巨大損耗，因而背風坡上雨量便大大減少，以至少雲多晴。
我國年雨量最大的記錄，正是發生在臺灣東北部、中央山脈北端的東北坡上。冬季中，旅海登陸的潮溼東北季風，正是在海拔380米的火燒寮(北緯24°59′,東經121°45′)，降下了6557.8毫米的年雨量(1909—1944年記錄)!
有趣的是，地形不但可以製造年雨量冠軍，而且還能製造我國唯一的雨季在冬而不在夏的獨特雨季類型。例如火燒寮以北約11千米的基隆市，從11月到來年3月，月雨量都在300毫米左右，月平均雨日超過20天，因而素有「雨港」之稱。到了夏季，臺灣盛行西南季風，基隆處於背風地形，雨量、雨日都只有冬季一半。其實，即使位於基隆以西僅27千米的臺北，由於處於中央山脈西側，雨旱季節類型便已經與基隆相反，成為雨季在夏，夏雨遠多於冬雨的地方。
山脈使兩側雨季完全相反的情況，世界上季風區中其他地方還有(例如越南中部，日本本島北部)，但以基隆—臺北為最典型。
山脈製造溼潤地區中的乾旱河谷
山脈真「偉大」。迎風坡向在臺灣製造了年雨量冠軍、製造了雨季在冬的特殊雨旱季節類型，卻也在我國南方雲南中部大約27°緯度上製造了號稱我國「西南乾旱中心」的金沙江乾旱河谷。尤其是在冬季，同緯東部貴州和長江中下遊地區地區正是濛濛細雨季節，乾濕對比最為鮮明。
金沙江河穀穀底年雨量可比西北真正的乾旱地區。例如，奔子欄年雨量只有286毫米。奔子欄以北70千米的四川得榮縣城338毫米，由於這裡雲雨極少，因而他們自稱「太陽穀」。
1981年6月初，我應邀參加中國科學院橫斷山區科考隊，我們氣候考察車從雲南省迪慶藏族自治州首府中甸縣城(海拔3354米)驅車向西北直下金沙江河谷，到達谷底海拔2025米的奔子欄時，谷底山坡上扭黃茅，野香茅，衰草等旱生禾草還一片枯黃。金沙江邊風吹起了一條長長的沙堤，沙堤礫石附近稀稀拉拉生長的仙人掌葉片也薄如紙片。一派乾旱景象。
金沙江乾旱河谷的形成，我認為，主要是地形性焚風效應相疊加的結果。地形性焚風效應是指，爬坡氣流在迎風坡上大量降雨，消耗大量水氣後，在背風坡下沉過程中因水氣不飽和而迅速增溫。而迅速增溫的結果又使氣流變得更幹。南北美洲西岸溫帶西風帶緯度上就有，一山之隔迎風西坡是森林而背風東坡是半乾旱，乾旱甚至沙漠景觀的情況。何況雲南三江併流區有著三道高高山脈並列。
讓我們隨著越山氣流，來具體見證一下。潮溼的印度洋西南季風在高黎貢山西側緬甸密支那平原上留下了約1600毫米的年雨量。但當潮溼氣流接著在我國境內高黎貢山迎風西坡上被迫抬升時，海拔約3000米的片馬山口年雨量便甚至高達3200毫米，森林十分潮溼茂密。而氣流越過高黎貢山山脊下到怒江河谷中，谷底福貢(海拔1560米)年雨量便只有1360毫米。不過怒江河谷中都還是森林植被。氣流再向繼續東越過第二道山脈即怒山山脊之後，年降水量便開始顯著減少。我們設點的瀾滄江谷底日嘴村年雨量僅455毫米，但仍有少量樹木。隨著氣流在雲嶺西坡上的第三次抬升，森林重又茂盛起來，例如雲嶺山脈西坡上海拔2304米的蘭坪和2326米的維西，年雨量就又有1000毫米左右。但越過雲嶺山脊第三次下沉到金沙江河谷時，東坡3000米以下就已經乾燥得不能長森林了。我們考察組，多次往返於金沙江河谷和雲嶺山脊之間。常常高山上下大雨而谷底下小雨，甚至陰一陣就過去了;有時則山上下雨已久，而我們下到河谷，江邊公路行道樹下的土還沒有全溼。
因此，從這氣流橫斷面上，雨量和植被三起三落、如影隨影情況看，可以毫不懷疑地認為，金沙江乾熱河谷的形成，是地形減少雨量影響的焚風效應三次疊加的結果。