海洋科学导论ppt课件-11海气相互作用.ppt
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1、第十一章 海洋大气相互作用,海洋和大气相互作用,指海洋和大气之间发生的能量和物质交换过程包含大尺度相互作用过程和小尺度过程小尺度相互作用:海浪、风海流、风暴潮大气向海洋动量传递大气热收支、大气中水循环海洋向大气热量和物质输送大尺度相互作用:如ENSO事件,大尺度过程基于小尺度过程的研究结果小尺度问题极大影响大尺度的研究结果,第十一章 海洋大气相互作用,第一节:气候系统一、气候系统二、海洋在气候系统中的地位第二节:海洋大气相互作用一、海洋与大气相互作用的基本特征二、ENSO,气候系统,由大气、海洋、陆地表面、冰雪覆盖层和生物圈等相互联系和相互作用的五个部分组成。各个组成部分之间通过物质交换和能量
2、交换,紧密地联结成一个开放系统。气候系统的组成:大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈。,太阳辐射是这个系统的主要能源。在太阳辐射的作用下,气候系统内部产生一系列的复杂过程,影响气候系统的外部因素,天文因素(太阳辐射)是影响气候系统的主要外部因素:大气运动及气候的状态和变化同太阳辐射有重要的关系;太阳辐射为大气和海洋的运动以至生物活动提供了最基本的能源;太阳活动引起的太阳辐射的改变也必然对地球气候及其变化发生重要影响。另外就是重力作用,气候系统的性质:,各子系统是开放的非孤立系统。各子系统构成了由复杂物理过程联系起来的串级系统。这些物理过程包括穿越边界的能量、动量和物质输送,且生成了大量反馈机制
3、。气候系统是一个复杂的系统:描述气候系统的物理量的空间分布和时间变化尺度大各不同分量的估计时间尺度在不同子系统之间变化很大,甚至在同一个子系统内变化也很大。气候系统中发生的过程类型都是非常复杂的。气候系统是一个高度非线性的系统气候系统重要过程:物理过程、化学过程和生物过程气候系统中发生的重要过程是各组分之间相互作用和相互影响的具体表现,表现出高度非线性.,子系统间的相互作用:海-气相互作用陆-气相互作用大气-冰雪相互作用气候(大气)-生物相互作用冰-海相互作用,子系统内部的各种过程:大气和海洋环流大气中水的相变海洋中盐度的变化,气候系统,海洋大气子系统,最活跃、信号最强,在气候系统中最重要。,
4、2005年台风达维影响广东,热带气旋生成于温暖的洋面,热带气旋影响海洋产生巨浪,风暴潮,海洋在气候系统中的地位,海洋是地球气候系统的最重要组成部分。海洋具有如下性质:全球海洋吸收的Qs占进入大气顶的总Qs的70%左右。因此,海洋,尤其是热带海洋,是大气运动的重要能源。海洋有着极大的热容量。相对大气运动,海洋比较稳定,海水的运动和变化比较缓慢。海洋是地球大气系统总CO2最大的汇。以上性质,决定了海洋对大气运动和气候变化具有不可忽视的影响。,海洋对大气系统热力平衡的影响向大气输送热量吸收Qs的70%的绝大部分(85%)储存于海洋表层(混合层)中。这些能量将以潜热、长波辐射和感热交换的形式输送给大气
5、,驱动大气的运动。海洋环流在大气系统能量输送和平衡中的重要作用。30%的经向能量输送由海洋承担。海洋对水汽循环的影响大气中水汽量的86%由海洋提供。尤其低纬度海洋,是大气水汽的主要源地。海洋对大气运动的调谐作用海洋的运动和变化具有明显的缓慢性和持续性。一是将大气环流变化信息存于海洋中,再对大气产生作用。二是海洋的热惯性使海洋状况的变化有滞后效应。海洋对温室效应的缓解作用海洋环流减小了低纬大气的增热,使高纬大气加热,降水量亦相应改变。而且大气对某些因素变化的敏感性降低。减少大气中CO2含量。,海洋在气候系统中的地位,海洋大气相互作用基本特征,在相互制约的大气海洋系统中,海洋对大气的作用主要是热力
6、的,大气对海洋的作用主要是动力的。海洋对大气的热力作用:海洋,特别是热带海洋,是驱动大气系统运动的重要能量来源。提供热量方式有潜热和感热两种,主要是潜热。导致水汽辐合上升,即相应的大气环流条件。大洋环流影响海洋热含量的分布及向大气的热量输送过程。是全球尺度特征。大气对海洋的风应力强迫大洋环流与风应力强迫有密切关系。,对气候和大气环流变化,海洋混合层十分重要。太阳辐射能通过影响混合层而成为驱动整个海洋运动的重要原动力。混合层的辐合、辐散过程通过Ekman抽吸效应影响深层海洋环流。深层海洋环流通过改变混合层的状况对大气运动影响。,海洋上混合层(UML,简称海洋混合层),ENSO定义是厄尔尼诺(El
7、 Nio)和南方涛动(Southern Oscillation)的合称。二者有非常好的相关关系。当赤道东太平洋表层水温(SST)正距平,南方涛动指数往往是负。,ENSO海气相互作用典型事件,南方涛动指数(实线)和赤道东太平洋海表水温异常(虚线)随时间演变赤道东太平洋位置:(0-10S,180-90W),厄尔尼诺(El Nio)和南方涛动二者有非常好的相关关系。当赤道东太平洋表层水温(SST)正距平,南方涛动指数往往是负。,ENSO成为大尺度海气相互作用以及气候变化研究的中心课题。包含厄尔尼诺、南方涛动及拉尼娜La Nia等现象研究,ENSO,是指热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的
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