海洋大气和陆地间相互作用
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第一节 大洋和大气
一、大尺度大气运动的基本特征 二、平均大气环流 三、海洋上的天气系统 四、海洋-大气相互作用
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， 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。
2
CO2
Fe
浮游植物
浮游动物wk.baidu.com
25
四、海洋-大气相互作用
2、海洋—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 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。
动力过程而言，海洋上混合层（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-大气相互作用
3、 ENSO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
四、海洋-大气相互作用
1、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。
三、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（8～9）级，（17.2m/s～ 24.4m/s）；强热带风暴（Severe tropical storm）：最大风速10～11级，（24.5～ 32.6m/s）；台风（Typhoon）:最大风速 ≥12级，（≥32.7m/s）。
地球表面约71%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70%左右。 因此，海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。
四、海洋-大气相互作用
1、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CO2的最大的汇。
三、海洋上的天气系统
1、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
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。
四、海洋-大气相互作用
1、海洋在气候系统中的地位
四、海洋-大气相互作用
1、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
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-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 重要地位是由海洋自身的性质所决定的。
三、海洋上的天气系统
台风的生命期一般为（3～8）天，台 风直径一般为（600～1000）km，最大的 可达2000km，最小的只有100km。在北半 球台风集中发生在7～10月，尤以8、9月最 多。据统计，每年5～11月台风可能影响或 登陆我国。
三、海洋上的天气系统
3、 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。
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
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。
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。
（1）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 （3）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
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
Fe
Fe
CO2
冰 芯 纪 录
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-大气相互作用
2、海洋—大气相互作用的基本特征 （1）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
一、大尺度大气运动的基本特征 二、平均大气环流 三、海洋上的天气系统 四、海洋-大气相互作用
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， 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。
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CO2
Fe
浮游植物
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四、海洋-大气相互作用
2、海洋—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 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。
动力过程而言，海洋上混合层（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-大气相互作用
3、 ENSO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
四、海洋-大气相互作用
1、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。
三、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（8～9）级，（17.2m/s～ 24.4m/s）；强热带风暴（Severe tropical storm）：最大风速10～11级，（24.5～ 32.6m/s）；台风（Typhoon）:最大风速 ≥12级，（≥32.7m/s）。
地球表面约71%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70%左右。 因此，海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。
四、海洋-大气相互作用
1、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CO2的最大的汇。
三、海洋上的天气系统
1、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
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。
四、海洋-大气相互作用
1、海洋在气候系统中的地位
四、海洋-大气相互作用
1、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
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-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 重要地位是由海洋自身的性质所决定的。
三、海洋上的天气系统
台风的生命期一般为（3～8）天，台 风直径一般为（600～1000）km，最大的 可达2000km，最小的只有100km。在北半 球台风集中发生在7～10月，尤以8、9月最 多。据统计，每年5～11月台风可能影响或 登陆我国。
三、海洋上的天气系统
3、 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。
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
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。
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。
（1）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 （3）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
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
Fe
Fe
CO2
冰 芯 纪 录
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-大气相互作用
2、海洋—大气相互作用的基本特征 （1）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