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大尺度海-氣相互作用

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大尺度海-氣相互作用,大範圍海洋與大氣之間的相互影響和相互適應的關係。通常把空間範圍達數千公里以上、時間長達幾周以上的相互作用,稱為大尺度海-氣相互作用。其內容包括大氣對海洋的影響、海洋對大氣的影響及海—氣之間的相互作用。由於大尺度海—氣相互作用的範圍廣、時間長,對天氣和氣候的影響深遠,與人類活動的關係密切,已成為大氣科學和海洋科學中重要的課題。

1 大尺度海-氣相互作用 -大尺度海-氣相互作用

 

2 大尺度海-氣相互作用 -正文

  大範圍海洋與大氣之間的相互影響和相互適應的關係。通常把空間範圍達數千公里以上、時間長達幾周以上的相互作用,稱為大尺度海-氣相互作用。其內容包括大氣對海洋的影響、海洋對大氣的影響及海—氣之間的相互作用。由於大尺度海—氣相互作用的範圍廣、時間長,對天氣和氣候的影響深遠,與人類活動的關係密切,已成為大氣科學和海洋科學中重要的課題。
  對這一課題的研究,最早可追溯到19世紀末。隨著新技術和高速電子計算機的廣泛應用,在觀測方面,可通過選擇特定海區和某一時段,針對一個或若干個專題,由一國或多國參加,利用船舶、浮標、飛機、雷達、衛星等先進工具,在水下、邊界層和空中同時進行大型立體現場觀測試驗;同時,可以在觀測資料的基礎上,採用不同的數學模式,利用大型電子計算機進行大尺度海-氣相互作用的數值模擬試驗。
  大氣對海洋的影響  突出地表現在海洋的流場、溫度場和鹽度場中,它們均受到低層大氣的風和溫濕層結的影響,其中以動力性的作用為主。海洋在大氣的影響下,由於動量和動能的下傳,直接產生漂流、傾斜流、海浪和增水減水現象,配合地形與海岸效應形成上升流、沿岸流和風暴潮等。這種影響不僅表現在海洋表層,還可以傳到海洋中較深的水層。人們從現場調查和理論模擬,都已證明了大尺度風場對大洋環流的作用,例如西風漂流、信風環流和季風環流等,都是與大氣環流相對應的海洋環流。同時還發現,異常的大氣環流也可以導致異常的海洋環流。至於海溫的高低、海面蒸發的強弱及海冰的生成和移動等,無不與天氣和氣候有著密切的關係。
  海洋對大氣的影響  多屬熱力性的。不同海區,由於所處緯度和海陸配置的差異,海洋對大氣影響的程度和特徵不盡相同。其中突出的是赤道太平洋海區所存在的海溫的東西差異,這對上空大氣環流、雲和降水等均有顯著作用。著名的埃爾尼諾現象與大範圍的氣候有密切關係 (見埃爾尼諾、海-氣關係、太平洋)。海溫對於颱風和溫帶氣旋的生成和發展、頻率及移動路徑,均有顯著的影響。
  海—氣相互作用及其在長期天氣預報中的應用  海洋和大氣既有各自不同的屬性和運動體系,又是在地球運動統一影響下的相互作用著的耦合系統。 海-氣相互作用是一種相互調整和相互制約的反饋過程。只要一方出現異常,就有可能影響另一方,後者又反饋到前者,如此往複循環。例如,當海面溫度受到擾動后,向大氣輸送的感熱和潛熱就會發生改變,從而影響到大氣環流和雲量,反過來又會通過輻射和風造成的混合、平流和輻合的改變,而影響到海面溫度。這些過程的作用,或者使海面溫度的初始異常更為增大(正反饋),或者使其減小(負反饋)。但對如此複雜的海-氣系統來說,任何正反饋機制都會在某一階段受內部調節過程的作用而抵消,達到相互適應。這種調節機制,仍不十分清楚。
  大量的研究表明,上層海洋溫度場具有低頻變化的特性,海面溫度距平變化的振幅大,持續時間長,影響範圍廣而深。海洋溫度變化和由此而引起的氣候變動之間,存在著密切的相關性,以年為時間尺度的大氣變動的主要原因,很可能與這種緩慢變化著的海洋推動力有關。因此預測大氣的年際變化,就變成預測海洋年際變化的問題。在大範圍長期天氣預報中,利用海面溫度作為預報因子,已經取得一定的效果。

 

3 大尺度海-氣相互作用 -配圖

 

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