海洋、大气和陆地间的相互作用.ppt
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1、第七章 海洋、大气和陆地间的相互作用第一节 大洋和大气第二节 大洋与陆地第三节 大洋中的岛屿第一节 大洋和大气一、大尺度大气运动的基本特征大尺度大气运动的基本特征二、平均大气环流平均大气环流三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用一、大尺度大气运动的基本特征一、大尺度大气运动的基本特征 大气运动的范围称之为“尺度”,大气的运动是十分复杂的,从分子运动到湍涡,从小涡旋到尘暴,从龙卷风到单个积云,从台风到气旋、反气旋,直到与地球半径尺度相似的行星波。其运动的水平尺度,从分子的平均自由程(10-7m)到行星波波长(107m)相差悬殊。通常把有天气意义的大气运动,
2、按其水平尺度可粗略地分为:大尺度系统,包括大气长波、大型气旋、反气旋,其水平尺度可达数千千米;中尺度系统,包括小型气旋、反气旋、热带风暴,水平尺度数百千米;小尺度系统,包括小型涡旋,雷暴等,水平尺度几十千米;微尺度系统,包括积云、浓积云,水平尺度几千米。通常,大气运动的水平尺度越大,生命史越长,铅直速度越小;水平尺度越小,生命史越短,铅直速度越大。二、平均大气环流平均大气环流 一般说来,凡是大范围的、半球的或全球、对流层、平流层或整层大气长期的平均运动状态,或某一时段的变化过程都可以称为大气环流。这么大范围的大气运动的基本状态,是各种不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景条件。也是完成地球大
3、气系统的热量、水份、角动量等输送和平衡,以及能量转换的主要机制;同时也是这些物理量输送和平衡的结果。三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统1、锋面与温带气旋、锋面与温带气旋 中纬度地区属西风带,西风带的扰动如高空槽、脊、气旋、反气旋等都是中纬地区天气舞台上的主要角色,是典型的温带天气系统。这些系统既可发生在陆上,也可以发生在海洋上。三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统 2、热带气旋与台风 台风是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡旋,是达到一定强度的热带气旋。台风伴有狂风暴雨,是一种灾害性天气系统。世界各地对台风的称呼不同,在东太平洋和大西洋称飓风,在印度洋称热带风暴,在南半球称热带气旋
4、。三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统 中国对发生在北太平洋西部和南海的热带气旋,根据国际惯例,依据其中心最大风力分为:热带低压(Tropical depression),最大风速8级,(17.2m/s热带风暴(Tropical storm):最大风速(89)级,(17.2m/s24.4m/s);强热带风暴(Severe tropical storm):最大风速1011级,(24.532.6m/s);台风(Typhoon):最大风速12级,(32.7m/s)。三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统 台风的生命期一般为(38)天,台风直径一般为(6001000)km,最大的可达2000km,最小的
5、只有100km。在北半球台风集中发生在710月,尤以8、9月最多。据统计,每年511月台风可能影响或登陆我国。三、海洋上的天气系统海洋上的天气系统 3、副热带高压副热带高压 在南北半球的副热带地区,存在着副热带高压带,它是由若干高压单体组成的,这些单体统称为副热带高压。影响我国的副热带高压是西太平洋热带高压,其次是青藏高压。四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的地位 气候系统的概念可以用下图表示。它既包括了大气和海洋等子系统内部的各种过程,例如大气和海洋环流、大气中水的相变以及海洋中盐度的变化等,又更多地反映了各个子系统间的相互作用,例如海-气相
6、互作用、陆-气相互作用、冰-海相互作用、大气-冰雪相互作用以及气候(大气)-生物相互作用等等。越来越多的事实表明,上述各种相互作用过程对气候及其变化的影响是复杂的,也是十分重要的。四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的地位四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的地位 海洋在地球气候的形成和变化中的重要作用已越来海洋在地球气候的形成和变化中的重要作用已越来越为人们所认识,它是地球气候系统的最重要的组成部分。越为人们所认识,它是地球气候系统的最重要的组成部分。80年代的研究结果清楚地表明,海洋年代的研究结
7、果清楚地表明,海洋-大气相互作用是气大气相互作用是气候变化问题的核心内容,对于几年到几十年时间尺度的气候变化问题的核心内容,对于几年到几十年时间尺度的气候变化及其预测,只有在充分了解大气和海洋的耦合作用候变化及其预测,只有在充分了解大气和海洋的耦合作用及其动力学的基础上才能得到解决。海洋在气候系统中的及其动力学的基础上才能得到解决。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。重要地位是由海洋自身的性质所决定的。地球表面约地球表面约71%为海洋所覆盖,全球海洋吸收的太阳为海洋所覆盖,全球海洋吸收的太阳辐射量约占进入地球大气顶的总太阳辐射量的辐射量约占进入地球大气顶的总太阳辐射量的70%
8、左右。左右。因此,海洋,尤其是热带海洋,是大气运动的重要能源。因此,海洋,尤其是热带海洋,是大气运动的重要能源。四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋在气候系统中的地位 海洋有着极大的热容量,相对大气运动而言,海洋有着极大的热容量,相对大气运动而言,海洋运动比较稳定,运动和变化比较缓慢;海洋是海洋运动比较稳定,运动和变化比较缓慢;海洋是地球大气系统中地球大气系统中CO2的最大的汇。的最大的汇。上述三个重要性质,决定了海洋对大气运动和气上述三个重要性质,决定了海洋对大气运动和气候变化具有不可忽视的影响。候变化具有不可忽视的影响。(1)海洋对大气系统热力平衡的影响
9、)海洋对大气系统热力平衡的影响 (2)海洋对水汽循环的影响)海洋对水汽循环的影响 (3)海洋对大气运动的调谐作用)海洋对大气运动的调谐作用 (4)海洋对温室效应的缓解作用)海洋对温室效应的缓解作用Fe、冰芯记录、海洋初级生产、海洋生态系统、CO2通量与气候之间的相互关系FeFe冰芯纪录COCO22浮 游 植 物浮 游 动 物2 225FeFeCOCO2 2四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用2、海洋、海洋大气相互作用的基本特征大气相互作用的基本特征 海洋和大气同属地球流体,它们的运动规律有相当类似之处;同时,它们又是相互联系相互影响的,尤其是海洋和大气都是气候系统的成员,大尺度海气耦合相
10、互作用对气候的形成和变化都有重要影响。因此,近代气候研究必须考虑海洋的存在及海气相互作用。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;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。因此可以简单地认为,在大尺度海气相互作用中,海洋对大气的作用主要是热力的,而大气对海洋的作用主要是动力的。四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用2、海洋、海洋大气相互作用的基本特征大气相互作用的基本特征 (1)海洋对大气的热力作用)海洋对大气的热力作用 (2)大气对海洋的风应力强迫 (3)海洋混合层 无论从海气相互作用来讲,还是就海洋动力过程而言,海
11、洋上混合层(UML,简称海洋混合层)都是十分重要的。因为海气相互作用正是通过大气和海洋混合层间热量、动量和质量的直接交换而奏效的。四、海洋四、海洋-大气相互作用大气相互作用3、ENSO及其对大气环流的影响及其对大气环流的影响 (1)ENSO事件 ENSO是埃尔尼诺(El NiNo)和南方涛动(Southern Oscillation)的合称。历史上埃尔尼诺一直是指每年圣诞节前后(西斑牙语的埃尔尼诺为圣婴),沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸,出现一弱的暖洋流,它代替了通常对应的冷水。不过,近年来埃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37年发生一次。埃尔尼诺现象发生时,整个赤道
12、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。El Nino:热带太平洋水温图 Lea,2003MS拉尼娜期间海洋大气状况拉尼娜期间海洋大气状况El Nino:热带太平洋水温图 Lea,2003MS拉尼娜期间海洋大气状况拉尼娜期间海洋大气状况厄尔尼诺造成的干旱、洪涝厄尔尼诺造成的干旱、洪涝第二节 大洋与陆地 地球的表面大部分是海洋,陆地只占一少部分。地表的总面积约51,000万平方公里,其中海洋的面积约36,000万平方公里,占地表总面积的70.8;
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- 海洋 大气 陆地 相互作用
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