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海气相互作用与环流 海气和环流的形成过程
更新时间:2024-04-10 13:52:14

  导语:海气相互作用与环流是什么意思?海洋和大气是地球上两大重要系统,海洋表面的蒸发释放出大量水汽,形成云层,而风则将云层推向陆地,带来降水,这种水汽循环不仅影响着降雨分布,还对气温起到调节作用,接下来就一起去看看海气和环流的形成过程吧!

  海气相互作用与环流

  海洋

  海洋与大气之间通过一定的物理过程发生相互作用,组成一个复杂的耦合系统。海洋对大气的主要作用在于给大气热量及水汽,为大气运动提供能源。大气主要通过向下的动量输送(风应力),产生风生洋流和海水的上下翻涌运动,两者在环流的形成、分布和变化上共同影响着全球的气候。

  海洋占地球表面积的70.8%,海洋的比热(4186.8J/kgK)约为空气比热(718J/kgK)的6倍,全球10m深的海洋水的总质量就相当于整个大气圈的质量。如前所述,到达地表的太阳辐射能约有80%为海洋所吸收,且将其中85%左右的热能储存在大洋表层(约自表面至100m深处),这部分能量再以长波辐射、蒸发潜热和湍流显热等方式输送给大气。海洋还通过蒸发作用,向大气提供大约86%的水汽来源。这种热量的输送,不仅影响大气的温度分布,更重要的是它是驱使大气运动的能源,在大气环流的形成和变化中有极为重要的作用。由此可见,海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的最主要源地和储存库。

  此外,在CO2循环中,海洋是CO2的巨大贮存库,它也通过调节大气中的CO2含量来影响气温和环流。海洋是从大气圈的下层向大气输送热量和水汽,而大气运动所产生的风应力则向海洋上层输送动量,使海水发生流动,形成“风生洋流”,亦称“风海流”。

  在热带、副热带海洋,北半球洋流基本上是围绕副热带高压作顺时针向流动,在南半球则作反时针向流动。因信风的推动,在赤道具有由东向西的洋流,在北半球称北赤道洋流,在南半球称南赤道洋流。

  为维持海水的连续,于是在南北赤道洋流间自然就发展一种补偿洋流,方向与赤道洋流相反,由西向东流,称赤道逆流。在副热带高压西侧,具有流向中高纬度方向的洋流。因海水来自低纬度,其温度比流经地区的水温高,所以是暖流。例如,大西洋中的湾流水温就很高,势力也很强,它不仅有北赤道洋流的水流汇入墨西哥湾,而且还有一部分南赤道洋流注入,然后出佛罗里达海峡,沿美国东岸北流。这支暖洋流流量大,对沿岸气候影响特别显著。与此相对应,在北太平洋西部有黑潮暖流,在南太平洋有东澳大利亚暖流、在南印度洋有莫桑比克暖流,南大西洋有巴西暖流。

  在副热带高压北侧盛行西风,上述暖洋流在副高西侧向极地方向流到纬度40°附近,乃受西风影响折向东流,遇到大陆,分向南北流动,在北半球向南的一支沿副高东侧南流,因为这种洋流是从高纬向赤道方向流动,其温度比流经地方的水温低,所以是冷流。例如,在北大西洋沿北非西岸有加那利冷流,在北太平洋沿美国西岸有加利福尼亚冷流,在南太平洋有秘鲁冷流。

  海洋

  在纬度40°以上的洋面,洋流绕着副极地低压流动,这在北半球表现最显著。例如,北大西洋的湾流受冰岛低压东南部西南风的影响,就有一支长驱向东北方向流动,称北大西洋暖流,沿欧洲海岸伸入到巴伦支海。在冰岛低压的西部盛行北风和西北风,形成格陵兰冷流和拉布拉多冷流。这些冷流来自北冰洋,携有冰块和巨大的冰山,冷流的密度大,当它与湾流相遇时,就潜入湾流之下。

  北太平洋副极地低压中心位于阿留申群岛附近,环绕此低压也有类似北大西洋的逆时针向洋流。在北美西岸有阿拉斯加暖流,在亚洲东岸有堪察加冷流。不过由于阿留申低压没有冰岛低压强,再加上北太平洋的地形与北大西洋不同,所以这里东西岸洋流强度比较弱。

  南半球中高纬度的洋面是开阔的,它的西风漂流很强,水温亦较低。印度洋季风盛行,洋流也随着发生季节的改变。在北半球冬季,印度洋中盛行东北季风,因此在阿拉伯海具有西向洋流,称东北季风洋流;在北半球夏季因西南季风盛行,所以洋流方向转变180°,称西南季风洋流。

  综上所述,海洋提供给大气大量的潜热和显热,成为大气运动的能源,使大气环流得以形成和维持。而大气环流又推动海水流动,产生风生洋流。这里必须指出:洋流的流向除受风力作用外还受地转偏向力和海水摩擦力的作用,因此洋流的流向并不和风向一致,在北半球要向右偏,南半球要向左偏。洋流的流速远比风速小。从铅直方向而言,洋流的速度以海洋表面为最大,因摩擦力的影响,愈向下层流速愈小,至一定深度减弱为零。

  风生洋流会产生海水质量的辐合和辐散,特别是在海岸附近,由于侧边界的作用这种辐合和辐散作用尤为明显。例如在热带、副热带大陆西岸,因离岸风的作用,把表层海水吹流而去造成海水质量的辐散,必然引起深层海水上翻(Upwelling),由于深层海水水温比表层水温低,因此在上翻区海水水温要比同纬度海洋表面的平均水温为低。相反,如果风向改变,海水质量在此辐合,必然引起海水下翻(downwelling),海面水温将显著增高,厄尔尼诺事件(后详)就与此有密切关系。

  在暖海水表面一般是水温高于它上面的气温,海面向空气提供的显热和潜热都比较多,不仅使空气增温,且使气层处于不稳定状态,利于云和降水的形成。热带气旋大都源出于低纬度暖洋流表面即系此故。在冷洋流表面,空气层结稳定,有利于雾的形成而不易产生降水,因此在低纬度大陆西岸往往形成多雾沙漠。

  海气是什么

  海气通常指的是海面上或江面上的雾气。此外,它也可以指海上蜃气,这是一种光学现象,当光线经过不同密度的空气层时,发生折射或反射,使得远处的景物显示在空中或地面的奇异幻景。在某些文献中,海气也可能被用来指代沙漠上的气流,这里的“海”指的是旱海,即沙漠。