1、第十一章第十一章海洋海洋-大气相互作用大气相互作用海洋海洋-大气相互作用大气相互作用气候系统由5部分组成，分别为大气圈、水圈（海洋）、冰雪圈、岩石圈和生物圈在热带地区有太阳辐射能量的净收入，提供了气候系统的基本原动力气候系统的性质气候系统的性质 1）各子系统是开放的非孤立系统。）各子系统是开放的非孤立系统。从各子系统保持相对独立，能量交换保持开从各子系统保持相对独立，能量交换保持开放状态物理过程包括穿越边界的能量、动量放状态物理过程包括穿越边界的能量、动量和物质输送，且形成了大量反馈机制。和物质输送，且形成了大量反馈机制。 2）各子系统内部是非均匀的热力学）各子系统内部是非均匀的热力学-动力学
2、动力学系统。系统。可以用化学组成，热力学及力学状态可以用化学组成，热力学及力学状态加以描述。加以描述。 3）不同物理量的时间和空间尺度在不同子系）不同物理量的时间和空间尺度在不同子系统之间变化很大统之间变化很大，甚至在同一个子系统内变甚至在同一个子系统内变化也很大化也很大气候系统的性质气候系统的性质气候系统各不同分量的响应时间尺度差别很大，从几周到几千年，不可能也不必要同时考虑全部子系统气候系统主要由两个外强迫来制约其全球行为：太阳辐射和重力海洋在气候系统中的作用海洋在气候系统中的作用海洋吸收的太阳辐射约占进入地球大气顶的总太阳辐射量的70%；被贮存的能量将以潜热、感热交换和长波辐射的形式输送
3、给大气，驱动大气运动全球平均有近70%的经向能量输送由大气完成，30%由海洋来承担在中低纬度主要由海洋环流把低纬度的多余热量向较高纬度输送（西边界流）在中纬度50N附近，通过海气间的强烈热交换，海洋将热量输送给大气，再由大气环流将能量向更高纬度输送海洋在气候系统中的作用海洋在气候系统中的作用大气中水汽量的大气中水汽量的86%由海洋提供。尤其低纬度海由海洋提供。尤其低纬度海洋，是大气水汽的主要源地。洋，是大气水汽的主要源地。海洋在气候系统中的作用海洋在气候系统中的作用海洋有极大的热力学和动力学惯性，对大气运动起到调谐作用海洋是地球大气系统中CO2的最大的汇，减缓温室效应海洋与大气相互作用的基本特
4、征海洋与大气相互作用的基本特征海洋对大气的热力作用：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，即相应的大气环流条是潜热，要求水汽辐合上升，即相应的大气环流条件。件。大气对海洋的风应力强迫：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。大洋环流与风应力强迫有密切关系。海洋上混合层海洋上混合层混合层的辐合、辐散过程通过混合层的辐合、辐散过程通过Ekman抽吸效应影响抽吸效应影响深层海洋环流；深层海洋环流通
5、过改变混合层的状况深层海洋环流；深层海洋环流通过改变混合层的状况对大气运动影响。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。的重要原动力。上层海洋与低层大气上层海洋与低层大气-国际国际SOLAS计划计划ENSO及其对气候的影响及其对气候的影响厄尔尼诺厄尔尼诺El Nio：圣诞前后，沿厄瓜多尔和圣诞前后，沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的洋流，代替了通常对应秘鲁沿岸，出现一弱的洋流，代替了通常对应的冷水。的冷水。近年指整个赤道东太平洋表现振幅达几摄氏度近年指整个赤道东太平洋表现振幅达几摄氏度的增暖。与此相联系，海洋和大气
6、环流发生很的增暖。与此相联系，海洋和大气环流发生很大的异常。大的异常。拉尼娜拉尼娜La Nia：冷水事件。是：冷水事件。是El Nio恢复恢复到正常状态的过渡过程。到正常状态的过渡过程。南方涛动与沃克环流南方涛动与沃克环流南方涛动（Southern Oscillation）：热带东太平洋与热带中太平洋气压场反相变化的跷跷板现象南方涛动指数（SOI）：塔希提（Tahiti）岛与达尔文岛之间的气压差沃克环流（Walker cell）赤道西太平洋的赤道西太平洋的“暖池暖池”南方涛动与沃克环流南方涛动与沃克环流 Gilbert Thomas Walker (1868-1958）英国数学家和气象学家，曾
7、任印度气象局长ENSO对全球气候的影响对全球气候的影响 ENSO是厄尔尼诺是厄尔尼诺(El Nio) 和南方涛动和南方涛动（Southern Oscillation）的合称，二者有）的合称，二者有非常好的相关关系。非常好的相关关系。当赤道东太平洋表层水温（当赤道东太平洋表层水温（SST）正距）正距平，南方涛动指数往往是负。平，南方涛动指数往往是负。 ENSO成为大尺度海气相互作用以及气候变成为大尺度海气相互作用以及气候变化研究的中心课题。化研究的中心课题。南方涛动与厄尔尼诺的反相关南方涛动与厄尔尼诺的反相关当赤道东太平洋表层水温（SST）出现正（负）距平时，南方涛动指数是负（正）值（？）将负S
8、OI与厄尔尼诺视为大气-海洋耦合系统的两方面表现，简称ENSOENSO对大气环流及全球气候变异的影响对大气环流及全球气候变异的影响由于赤道东太平洋由于赤道东太平洋SST异常异常(El Nio现象现象)，大气中的大气中的Hadley环流将会增强。环流将会增强。ITCZ(赤道赤道辐合带辐合带)的位置有明显的东移趋势，这必将影的位置有明显的东移趋势，这必将影响西太平洋台风运动。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，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。与包括副高位置和强度。与El Nio年年ITCZ位位置偏南相匹配，西太副高也偏南。而在置偏南相匹配，西太副高也
9、偏南。而在La Nia年副高年副高脊线较常年偏北。脊线较常年偏北。ENSO事件对大气环流及全球气候变异的影响事件对大气环流及全球气候变异的影响南美东岸的环流上升支西移到了南美西岸，积云对流南美东岸的环流上升支西移到了南美西岸，积云对流活动在秘鲁沿岸极为强烈，造成哥伦比亚、厄瓜多尔活动在秘鲁沿岸极为强烈，造成哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等地持续大雨和秘鲁等地持续大雨(8384秘鲁秘鲁340倍倍)。而南亚、印。而南亚、印度尼西亚和东南非洲的大范围干旱。度尼西亚和东南非洲的大范围干旱。厄尔尼诺使中高纬度西风加强，阿留申低压往往比正厄尔尼诺使中高纬度西风加强，阿留申低压往往比正常时强，因而常给北美西岸造成
10、频繁的强风暴活动，常时强，因而常给北美西岸造成频繁的强风暴活动，暴风雨和风暴浪潮严重。暴风雨和风暴浪潮严重。对中国气候也有明显影响。对中国气候也有明显影响。众多的气候灾害说明厄尔尼诺和拉尼娜现象影响大气众多的气候灾害说明厄尔尼诺和拉尼娜现象影响大气环流从而导致全球气候异常。环流从而导致全球气候异常。厄尔尼诺使印尼干旱厄尔尼诺使印尼干旱正常厄尔尼诺厄尔尼诺的监测厄尔尼诺的监测在1982-83年的厄尔尼诺后，美国、日本和法国在横跨赤道太平洋的洋面上串起了70个浮标。这些被称为热带大气海洋（TAO）排列的浮标，监测着500米深的水温以及风、气温和相对湿度。是一个厄尔尼诺的早期警报体系。厄尔尼诺警报可用卫星高度计测量海平面的高度。暖流会使海面升高
