08大气与海洋part3.

广东海洋大学海洋与气象学院徐华E-mail:[e-mail]:18666730520Office:科技楼211海洋科学导论Chap8大气与海洋§8.1地球大气的平均状态§8.2海洋上的天气系统§8.3海洋-大气相互作用1.气候系统的组成一、海洋在气候系统中的地位气候系统是由五个主要分量构成的综合系统，这五个相互联系和相互作用的分量是：大气圈、水圈（海洋）、冰雪圈、陆地表面和生物圈。§8.3海洋-大气相互作用把气候变化视为包括大气、海洋、冰雪圈、陆地表面和生物圈组成的气候系统的总体行为。（一）气候系统述各子系统之间的各种物理、化学以及生物过程的相互作用，决定了气候的长期平均状态以及各种时间尺度的变化。＊天文因素（主要是太阳活动）是影响气候系统的主要外部因素＊大气运动及气候的状态和变化同太阳辐射有重要的关系＊太阳辐射为大气和海洋的运动以至生物活动提供了最基本的能源＊太阳活动引起的太阳辐射的改变也必然对地球气候及其变化发生重要影响2.气候系统的性质各子系统是开放的非孤立系统。从能量角度看是非孤立系统，其内部是串级系统；从物质交换角度看则是准孤立系统，内部是一个准封闭的串级系统。物理过程包括穿越边界的能量、动量和物质输送，且生成了大量反馈机制。各分量是非均匀的热力学——动力学系统。他们可以用化学组成，热力学及力学状态加以描述。气候系统各不同分量的估计时间尺度在不同子系统之间的变化很大，甚至在同一个子系统内变化也很大（大气边界层-分钟、小时，自由大气-数周到几个月，海洋表面混合层-数周到几年，深层海水-几十年到几千年）；由于气候系统内部的复杂性以及不同的系统有不同的响应时间，在研究气候系统时，不可能也不必要把全部子系统同时考虑在内，因而可依序考虑内部系统和外部系统；气候系统主要由两个外强迫来制约其全球行为，它们就是太阳辐射和重力作用。太阳辐射是主要因子，提供了驱动气候系统的几乎所有能量。（二）海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的重要地位是由海洋自身的性质所决定的：1）全球海洋吸收的Qs占进入大气顶的总Qs的70%左右。因此海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源；2）海洋有着极大的热容量。相对大气运动，海洋比较稳定，运动和变化比较缓慢；3）海洋是地球大气系统总CO2最大的汇(pool)海洋对大气运动和气候变化具有不可忽视的影响：（1）吸收Qs的绝大部分储存于海洋表层（混合层）中。这些能量将以潜热、长波辐射和感热交换的形式输送给大气，驱动大气的运动（2）海洋环流在大气系统能量输送和平衡中的重要作用。30%的经向能量输送由海洋承担1.海洋对大气系统热力平衡的影响年平均能量传输大气中水汽量的86%由海洋提供。尤其低纬度海洋，是大气水汽的主要源地2.海洋对水汽循环的影响P-E海洋的运动和变化具有明显的缓慢性和持续性一是将大气环流变化信息存于海洋中，再对大气产生作用二是海洋的热惯性使海洋状况的变化有滞后效应3.海洋对大气运动的调谐作用海洋环流减小了低纬大气的增热，使高纬大气加热，降水量亦相应改变。而且大气对某些因素变化的敏感性降低。减少大气中二氧化碳含量4.海洋对温室效应的缓解作用二、海洋－大气相互作用的基本特征在相互制约的大气海洋系统中，海洋主要通过向大气输送热量，尤其是提供潜热，来影响大气运动(热力)；大气主要通过风应力向海洋提供动量，改变洋流及重新分配海洋的热含量(动力)。1、海洋对大气的热力作用海洋，特别是热带海洋，是驱动大气系统运动的重要能量来源。提供热量方式有潜热和感热两种，主要是潜热，要求水汽辐合上升后凝结，即相应的大气环流条件大洋环流影响海洋热含量的分布及向大气的热量输送过程，具有全球尺度特征2、大气对海洋的风应力强迫大洋环流与风应力强迫有密切关系。3、海洋混合层对气候和大气环流变化，海洋混合层十分重要。混合层的辐合(Convergence)、辐散(Disvergence)过程通过Ekman抽吸效应影响深层海洋环流；深层海洋环流通过改变混合层的状况对大气运动影响太阳辐射能通过影响混合层而成为驱动整个海洋运动的重要原动力在数值模拟中，混合层既是重要的边界条件，又是唯一的海气间的动态平衡的场所三、ENSO及其对大气环流的影响1.概念厄尔尼诺(ElNiÑo)：近年来，厄尔尼诺的名称已倾向于用来指一种更大尺度的海洋异常现象，它不是每年，而是3－7年发生一次。由于赤道东风弱化和降水减少导致太平洋表层突然升温的现象。升温减缓了营养丰富、温度较低的深层水上升，因而导致全球气候异常。厄尔尼诺现象发生时，整个赤道东太平洋表现出振幅达几摄氏度的增暖。另外，与赤道海表水温的这种变化相联系，海洋和大气环流也发生很大的异常。南方涛动（SO）：用以描述热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的跷跷板现象。南方涛动影响到全球海洋和大气状况。与厄尔尼诺呈反相关关系。拉尼娜（LaNiña)：字面意思是“圣女”，它指的是赤道附近东太平洋水温反常变化的一种现象。“拉尼娜”是由“厄尔尼诺”现象造成的庞大冷水区域在东太平洋浮出水面后形成的，因其特征与“厄尔尼诺”现象相反，也被称为“反厄尔尼诺”现象。“拉尼娜”现象的征兆是飓风、暴雨和严寒，它与“厄尔尼诺”现象均会使全球气候出现严重异常。2.ENSO对大气环流的影响由于赤道东太平洋SST异常，大气中的Hadley环流将会增强。ITCZ的位置有明显的东移趋势，这必将影响西太平洋台风运动。对西太平洋副热带高压活动有明显的影响，包括副高位置和强度。与ElNiÑo年ITCZ位置偏南相匹配，西太副高也偏南。而在LaNiÑa年副高脊线较常年偏北2015年我国夏季气候趋势预测智利阿塔卡马沙漠本是世界上最干燥的沙漠，今年的厄尔尼诺现象带来了一场超乎以往的大雨，沙漠土地里休眠的各种花朵种子瞬间发芽、生长、开花，在这以往死寂的沙漠绽放。2015-10-28谢谢！