地球科学领域开发高中教材及高中生研习活动.ppt

地球科學領域開發高中教材及高中生研習活動 教育部「92-95基礎科學教育改進計畫」 九十三會計年度 主持人：許晃雄 協同主持人：吳清吉、林博雄 執行期限：自93年01月01日至93年12月31日止 參與科系所：國立台灣大學大氣科學系 聖嬰現象與反聖嬰現象 一、你認識聖嬰嗎?! 上帝的警訊？！ 極端異常天氣情況發生頻率增加？！ 豪雨洪水、乾旱、熱浪等，每年破紀錄的極端天氣狀態。 是否我們的生命、財產、環境、生物正在逐漸受到威脅？！ 聖嬰現象 「聖嬰」一詞源自西班牙文El Ni?o，英文翻譯為 Christ Child，意為上帝之子 南美秘魯漁民稱呼發生於聖誕節時期，鄰近熱帶太平洋海域海溫及洋流異常變化之現象 El Ni?o定義 以赤道南北緯 5°，西經90°至150°間為觀測範圍(即 Nino 3 區域)，並使用5個月海面溫度之移動平均值作計算。 若高於氣候標準平均值 0.5 °C時視為聖嬰現象， 若低於氣候標準平均值? 0.5°C?時則視為反聖嬰現象。 海洋與大氣的特徵 ?東、西太平洋海溫溫差的逆向改變 ?伴隨的大氣變化→氣壓場上蹺蹺板式的東西振盪 ?聖嬰時 海溫變化呈現東高西低時 氣壓場變化則為西高東低 二、科學界的研究史 從前受限於科技，無法作宏觀的研究 在聖誕節前後幾個月內，因赤道反流系統之暖流經過與赤道西風南下，為其帶來豐富降雨，稱El Nino 科學界稱聖嬰期間為「暖事件」（warm event）；反聖嬰期間則被稱為「冷事件」（cold event）。 祭品遺骸 ?1995年，秘魯科學家挖掘94具遺骸，經證實為第六世紀到第七世紀之間被用來當作祭拜「肅殺之神」的祭品，祈求風調雨順 ?此為現今世人所稱之「聖嬰現象」 沃克爵士 1920年代，提出沃克環流的理論 發現南方振盪，提出南方振盪指數 1960年代後 1960年代，聖嬰現象開始被科學界深入研究 明瞭南美外海水溫變暖並不是孤立現象，隱藏著影響全球氣候型態的巨大能量 沃克環流(Walker Circulation) ?沃克爵士在1920年代最早提出的理論 沿著赤道太平洋海面上發展的東西向順時針的垂直大氣環流系統 沃克環流-正常情況 沃克環流-正常情況 沃克環流-聖嬰狀態 沃克環流-反聖嬰狀態 南方振盪(Southern Oscillation) 南方振盪指數，SOI SOI大於或等於零 SOI大於或等於零時，熱帶東太平洋氣壓高於西太平洋。 ?東太平洋秘魯區：海水溫低，湧升流盛行 ?赤道地區：盛行偏東貿易信風強烈向西吹送 ?澳洲北部及亞洲：會出現溫暖潮濕的氣候 SOI 小於 0 聖嬰/南方振盪(ENSO) 地面風向 聖嬰現象時 ?東西向沃克環流的強度減弱 ?在西太平洋地區，地面風甚至可轉為西風 海溫增高與降雨 在「聖嬰」年 ?熱帶東太平洋海溫異常增高時，經由上升對流成雲後降雨 ?相對的海溫降低之熱帶西太平洋上空之空氣遂下沉，造成地表壓力增加並抑制降雨 海平面不平 海平面具有海水位差異。 SST and water temperature profile, Equatorial Pacific Ocean 海水垂直運動 海水垂直運動 湧升流 將較冷的海水向上帶，影響氣候，並含豐富營養鹽，傳送到海表面利浮游生物生存，故湧升流區域漁業興盛 斜溫層(thermocline) 太陽輻射影響，海水大致可分上層暖海水，底層冷海水，其間的分界稱之 海水垂直運動 正常情況 ?東太平洋海平面較低於西太平洋海平面，此時斜溫層較淺，冷海水就較為接近海表面。 聖嬰年 ?東太平洋海平面較高，情況相反 ?斜溫層的深度影響深層冷海水垂直運動，由湧升流傳至上層海表面 浮游生物分佈 三、聖嬰現象的週期性？ 聖嬰對祕魯漁民來說是每年都會發生的正常現象，每次大約會持續兩、三個月。但隔幾年會出現規模較大的情況。 「聖嬰」現象約每二年至七年發生一次，其生命週期歷經發展、成熟、衰退等期，前後可達一年半到二年之久。 從古至今，聖嬰現象的存在？ 在1989年，安得森(Anderson)在加州離岸，偵測出早在四萬五千年前，就已有類似聖嬰或反聖嬰的現象出現。 四、反聖嬰，La Nina 有令赤道東太平洋變暖的聖嬰，也有變冷的反聖嬰 La Nina 一詞源自西班牙文，其意為女嬰，係為聖嬰 (?El Nino?) 之相對詞 兩者均是指在赤道東太平洋區域，海溫及洋流之異常變化現象 聖嬰與反聖嬰現象相較 若高於 Nino 3 區域氣候標準平均值 0.5 C時視為聖嬰現象，若低於氣候標準平均值? 0.5°C?時則視為反聖嬰現象 聖嬰---東太平洋海表面溫度較正常狀態暖 反聖嬰