第三讲海气相互作用.pptVIP

在海洋表层混合层与下伏水层之间的界面称为温跃层，温跃层内的水体运动的周期与所处的深度有关例如，温跃层位于500m深度，则其周期约为18年；一般而言，温跃层环流周期的时间尺度为100～101年量级，因此，一些年代际的气候变化与温跃层环流是有关联的第30页，共54页，星期日，2025年，2月5日温跃层以下的深海水体运动是海洋环流体系中时间尺度最大的环流，它是由海水的密度差异而驱动的，在相互连通的世界大洋中，这种流动使不同洋盆的海水得以相互交换，从而保持海水物质组成一致性从低纬到高纬海区，水体的密度呈现系统性的变化，低纬海区表层水体的密度较低，而高纬海区的密度较高，从而在高纬地区海水呈下沉运动，密度最大的海水有向最深处运动的趋势（由于静水压力的作用），在深海由连续方程可知垂向的运动将导致水平运动，这就是深层大洋环流的形成机制第31页，共54页，星期日，2025年，2月5日深层环流的规模可达到较大，如北大西洋深层水的流量可达20Sv（1Sv=106m3/s），按照这个流量估算，整个大洋的深层环流的时间尺度为1585年也就是说，如果北大西洋深层水具有时间上的变化，则这种变化可能在千年尺度上对深层环流所到之处产生影响，造成气候变化由此可见，海洋深层环流引起的气候影响的时间尺度是与洋盆大小、环流强度乃至海陆分布形成有关的第32页，共54页，星期日，2025年，2月5日厄尔尼诺——ElNino，西班牙语“圣婴”南方涛动——SouthOscillation拉尼娜——LaNia，西班牙语“圣女、小女孩”厄尔尼诺与南方涛动是海－气相互作用的年际变化的产物，是一个海气相互作用的典型事例，对于太平洋地区的气候和海洋资源有着重要影响。因此，需要对它的形成过程和机制作一些较为深入的探讨过程（Process）：就是在一个系统里在某种动力作用下发生的反应机制（Mechanism）：是指若干种过程的不同组合方式所产生的效应4、厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）第33页，共54页，星期日，2025年，2月5日经典的厄尔尼诺事件——一些年份的冬季（12月至1月）发生在厄瓜多尔和秘鲁海岸的事件，其范围在太平洋东岸20°N～20°S之间的海岸水域事件发生时，水温增高2～8℃，伴随着大雨，而且当地的渔业生产受损（鳀鱼是主要的经济鱼类，厄尔尼诺发生时产量锐减）这种现象每2～7年发生一次，每次持续几个月第34页，共54页，星期日，2025年，2月5日Anchoa——Spanish，鳀鱼第35页，共54页，星期日，2025年，2月5日在正常情况下存在着两条辐聚带一是热带辐聚带（ITCZ），位于太平洋北半球的5～10°N范围，从印度尼西亚向东延伸至中美洲；二是南太平洋辐聚带（SPCZ），从澳大利亚北部向东南延伸至南太平洋中部区域第36页，共54页，星期日，2025年，2月5日在海面形成气流的辐聚必然伴随着热带大气层上部的辐散，由于大气在两个辐聚带发生降水，且上部辐散处大气的温度和压力均降低了，因此向外辐散的气流水汽含量低，这股向外的气流向东南太平洋移动，与海面的气流构成统一的环流（南北向分量－Hadley环流，东西分量－Walker环流）当气流在南东太平洋下沉时，由于大气的绝热升温，空气干燥，难以形成降水，故在ITCZ和SPCZ两个辐聚带之间形成了一块“无雨地带”同时，由于季风将海水向赤道输送，并且造成中美洲赤道附近海岸的上升流，因此在热带太平洋东部形成了一个冷水舌，南方涛动指数相应地出现高值非厄尔尼诺年——第37页，共54页，星期日，2025年，2月5日NormalandElNinoconditionsoverthePacificOcean第38页，共54页，星期日，2025年，2月5日NanjingUniversityNanjingUniversity第三讲海气相互作用**第1页，共54页，星期日，2025年，2月5日大气与海洋之间由于强烈的能量和物质交换而存在着密切的关系陆地——水文学家和气象学家可独立进行工作海洋——物理海洋学家和气象学家都面临着海气相互作用的科学问题，需要研究对方的问题，合作研究第2页，共54页，星期日，2025年，2月5日1、能量供给的来源和转换海气相互作用主要由太阳能驱动46亿年、恒星，成分主要是氢（占74％），其次是氦（占25％），其他元素如氧、氮、碳、硅、铁、镁、钙等的质量加起来占1％正在发生由氢转化为氦的热核反应，使其核心部分的温度高达1.5×106K，向太空辐射的能量功率高达3.8×1026w我国最大的水电站三峡电站的装机容量为1010w量级太阳可按照现在的状况再持续约40亿年第3页，共54