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2017年12月15日 星期五

丁酉(鸡)年十月廿八

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大尺度海-气相互作用 - 正文 [回目录]

  大范围海洋与大气之间的相互影响和相互适应的关系。通常把空间范围达数千公里以上、时间长达几周以上的相互作用,称为大尺度海-气相互作用。其内容包括大气对海洋的影响、海洋对大气的影响及海—气之间的相互作用。由于大尺度海—气相互作用的范围广、时间长,对天气和气候的影响深远,与人类活动的关系密切,已成为大气科学和海洋科学中重要的课题。
  对这一课题的研究,最早可追溯到19世纪末。随着新技术和高速电子计算机的广泛应用,在观测方面,可通过选择特定海区和某一时段,针对一个或若干个专题,由一国或多国参加,利用船舶、浮标、飞机、雷达、卫星等先进工具,在水下、边界层和空中同时进行大型立体现场观测试验;同时,可以在观测资料的基础上,采用不同的数学模式,利用大型电子计算机进行大尺度海-气相互作用的数值模拟试验。
  大气对海洋的影响 突出地表现在海洋的流场、温度场和盐度场中,它们均受到低层大气的风和温湿层结的影响,其中以动力性的作用为主。海洋在大气的影响下,由于动量和动能的下传,直接产生漂流、倾斜流、海浪和增水减水现象,配合地形与海岸效应形成上升流、沿岸流和风暴潮等。这种影响不仅表现在海洋表层,还可以传到海洋中较深的水层。人们从现场调查和理论模拟,都已证明了大尺度风场对大洋环流的作用,例如西风漂流、信风环流和季风环流等,都是与大气环流相对应的海洋环流。同时还发现,异常的大气环流也可以导致异常的海洋环流。至于海温的高低、海面蒸发的强弱及海冰的生成和移动等,无不与天气和气候有着密切的关系。
  海洋对大气的影响 多属热力性的。不同海区,由于所处纬度和海陆配置的差异,海洋对大气影响的程度和特征不尽相同。其中突出的是赤道太平洋海区所存在的海温的东西差异,这对上空大气环流、云和降水等均有显著作用。著名的埃尔尼诺现象与大范围的气候有密切关系 (见埃尔尼诺海-气关系太平洋)。海温对于台风和温带气旋的生成和发展、频率及移动路径,均有显著的影响。
  海—气相互作用及其在长期天气预报中的应用 海洋和大气既有各自不同的属性和运动体系,又是在地球运动统一影响下的相互作用着的耦合系统。 海-气相互作用是一种相互调整和相互制约的反馈过程。只要一方出现异常,就有可能影响另一方,后者又反馈到前者,如此往复循环。例如,当海面温度受到扰动后,向大气输送的感热和潜热就会发生改变,从而影响到大气环流和云量,反过来又会通过辐射和风造成的混合、平流和辐合的改变,而影响到海面温度。这些过程的作用,或者使海面温度的初始异常更为增大(正反馈),或者使其减小(负反馈)。但对如此复杂的海-气系统来说,任何正反馈机制都会在某一阶段受内部调节过程的作用而抵消,达到相互适应。这种调节机制,仍不十分清楚。
  大量的研究表明,上层海洋温度场具有低频变化的特性,海面温度距平变化的振幅大,持续时间长,影响范围广而深。海洋温度变化和由此而引起的气候变动之间,存在着密切的相关性,以年为时间尺度的大气变动的主要原因,很可能与这种缓慢变化着的海洋推动力有关。因此预测大气的年际变化,就变成预测海洋年际变化的问题。在大范围长期天气预报中,利用海面温度作为预报因子,已经取得一定的效果。

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更新时间 : 2009-04-10

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