海洋學導論8(大氣與海洋)

1、第八章：大氣與海洋,第一節(jié)：地球大氣的平均狀態(tài),一、地球大氣的成分,多集中在20km一下,通常稱不含水汽的空氣為干空氣，也成為干潔大氣，稱含有水汽的空氣為濕空氣,主要集中在10~40km高度處,二、地球大氣的鉛直分層,三、氣象要素,（一）氣溫,（二）氣壓,冬夏季海上和陸上的主要氣壓系統(tǒng),,,（三）濕度,1、水汽壓：濕空氣中由水汽引起的壓強稱為水汽壓，以e表示,2、飽和水汽壓：當溫度一定時，若從純水的水平面逸入空氣的水分與從空氣中進入水面

2、的水分處于平衡狀態(tài)，此時水汽所造成的壓強稱為飽和水汽壓，以E表示,3、相對濕度：空氣中的實際水汽壓于同溫度下的飽和水汽壓之比，稱為相對濕度,4、露點：濕空氣等壓降溫達到飽和時的溫度就是露點,（四）風,地轉風形成示意圖,低壓中的梯度風,高壓中的梯度風,摩擦力對風的影響,南北半球高低壓區(qū)的風,摩擦層中風隨高度的變化,四、平均大氣環(huán)流的鉛直結構,凡是大范圍的、半球的或全球對流層、平流層或整層大氣長期的平均運動狀態(tài)，或某一時段的變化過程，都可以

3、稱為大氣環(huán)流,（一）單圈環(huán)流,（二）三圈環(huán)流,在北半球，沿經(jīng)圈有三個閉合環(huán)流圈,熱帶,極地,中高緯地區(qū),直接環(huán)流圈,間接環(huán)流圈,直接環(huán)流圈,極地環(huán)流,費雷爾環(huán)流,哈得萊環(huán)流,東風帶,西風帶,東風帶,,,,五、季風,大范圍盛行風向隨季節(jié)有顯著變化的風系,主要由海陸分布溫度對比的季節(jié)性變化和地球上行星風系的季節(jié)性南北移動所致,季風的特點:,1、盛行風向隨季節(jié)變化有很大不同，甚至接近相反方向,2、兩種季節(jié)各有不同的源地，其氣團性質有著本質差異

4、,3、能夠給天氣現(xiàn)象造成明顯的各種季節(jié),全球有三個季風區(qū),,印度季風區(qū),東亞季風區(qū),西非季風區(qū),影響因素,海陸影響,行星環(huán)流影響,青藏高原大地形影響,,南北半球氣流間的相互作用,第二節(jié)：海洋上的天氣系統(tǒng),一、鋒面,云雨現(xiàn)象是鋒面天氣的主要特征,錮囚鋒,二、溫帶氣旋,,,,,,,氣旋,低,北半球低壓中心——逆時針方向由四周向中心流入,南半球低壓中心——順時針方向由四周向中心流入,低,,,,,反氣旋,北半球高壓中心—— 順時針方向

5、由中心向四周流出,南半球高壓中心—— 逆時針方向由中心向四周流出,高,溫帶氣旋：帶有鋒面系統(tǒng)的氣旋為鋒面氣旋，鋒 面氣旋多產(chǎn)生于溫帶，亦稱為溫帶氣旋,溫帶氣旋的發(fā)展階段,,波動階段,成熟階段,錮囚階段,消亡階段,,3~5天,三、爆發(fā)性氣旋,,海上嚴重的災害性天氣,熱帶氣旋(tropical cyclone),定義：熱帶氣旋是形成在熱帶或副熱帶洋面上，具有有組織對流和確定的強烈氣旋性地面環(huán)流的非鋒面性天

6、氣尺度系統(tǒng)，一般具有暖中心結構，總是伴有狂風暴雨，給受影響地區(qū)造成嚴重災害。,四、臺風,熱帶低壓（Tropical depression）,臺風是發(fā)生在熱帶海洋上的一種具有暖心結構的氣旋性渦旋，是達到一定強度的熱帶氣旋。,熱帶風暴（Tropical storm）,強熱帶風暴（Severe tropical storm ）,臺風（Typhoon）,我國按中心最大風力將熱帶氣旋分為,,臺風的結構--氣壓場特征,極低的中心氣壓和極大的水平氣壓

7、梯度。在地面圖上，熱帶氣旋表現(xiàn)為一個準圓形對稱的、梯度極大（5-10hpa/10km）的閉合低壓系統(tǒng)。在外圍受環(huán)境流場影響出現(xiàn)不對稱，靠副高一側梯度大。,圖：地面氣壓場,臺風過境氣壓自記曲線“漏斗”狀（1956年8月1日18時到2日7時，石浦）,臺風的結構--流場特征,水平結構：外層區(qū)（臺風外圈，大風圈）：從臺風邊緣到最大風速區(qū)（400-600公里），在該區(qū)域中風速向外減弱--螺旋云帶云墻區(qū)（中圈，旋渦區(qū)，最大風速區(qū)）：圍繞眼

8、區(qū)的環(huán)狀最大風速帶，寬8-50公里，與眼壁的云墻相一致，最強烈的對流和狂風暴雨就發(fā)生在這里；眼區(qū)（內(nèi)圈）：風弱、干暖、少云，（10-60公里），眼是熱帶氣旋區(qū)別于溫帶氣旋的主要特征之一,臺風的結構,臺風眼,臺風云墻,五、副熱帶高壓,在南北半球的副熱帶地區(qū)，存在著副熱帶高壓帶，它是由若干高壓單體組成的，這些單體統(tǒng)稱為副熱帶高壓。,影響中國的副熱帶高壓是 西太平洋副熱帶高壓，

9、 其次是青藏高壓,海陸分布不同：緯向一個個閉合的高壓單體，海上：永久性活動中心冬夏不同：北半球夏季強冬季弱，夏季面積大偏北偏西，冬季反之。,熱帶輻合帶（ITCZ--InterTropical Convergence Zone）,概況定義：又稱赤道輻合帶，指出現(xiàn)在熱帶對流層低層、南北半球兩個副熱帶高壓之間氣壓最低、氣流匯合的地帶。在流場上表現(xiàn)為一條連貫的南北兩個半球的信風匯合區(qū)；在地面氣壓

10、場上表現(xiàn)為一個低壓槽，故又稱“赤道槽”或“赤道鋒” 。它幾乎環(huán)繞整個地球赤道，因此它是一個行星尺度的天氣系統(tǒng)。分類：無風帶 是北半球偏東信風氣流與來自另一半球偏西氣流的匯合，因而在輻合帶中地面基本靜風，是東、西風的過渡帶，北半球的夏季，它多活動于阿拉伯海到西太平洋的季風區(qū)內(nèi)，故又稱為季風輻合帶或季風槽。信風帶 是本半球偏東氣流與來自另一半球的偏東氣流的匯合，它是東北信風與東南信風交匯成一條漸近線形成的氣流匯合、氣壓

11、最低的地帶，又稱信風輻合帶或信風槽。,龍卷風是一個猛烈旋轉著的圓形空氣柱，它的上端與雷雨云相接，下端有的懸在半空中，有的直接延伸到地面或水面，一邊旋轉，一邊向前移動。發(fā)生在海上，猶如“龍吸水”的現(xiàn)象，稱為“水龍卷”；出現(xiàn)在陸上，卷揚塵土，卷走房屋、樹木等的龍卷，稱為“陸龍卷”。遠遠看去，它不僅很象吊在空中晃晃悠悠的一條巨蟒，而且很象一個擺動不停的大象鼻子,海陸風,在海濱地區(qū)，只要天氣晴朗，白天風總是從海上吹向陸地；到夜里，風則從陸地吹向

12、海上。從海上吹向陸地的風，叫做海風（左上圖）；從陸地吹向海上的風，稱為陸風（右上圖）。氣象上常把兩者合稱為海陸風,山 谷 風,住在山區(qū)的人都熟悉，白天風從山谷吹向山坡，這種風叫谷風；到夜晚，風從山坡吹向山谷，這種風稱山風。山風和谷風總稱為山谷風山谷風的形成原理跟海陸風類似,主要天氣系統(tǒng),低緯度系統(tǒng)熱帶氣旋（臺風）副熱帶高壓熱帶輻合帶(ITCZ)中高緯度系統(tǒng)大氣鋒面溫帶氣旋爆發(fā)性氣旋中小尺度天氣系統(tǒng)龍卷風區(qū)域性天氣系

13、統(tǒng)海陸風山谷風,寒潮,定義： （cold wave, cold curent, cold surge)寒潮天氣過程是指與強大的冷高壓相伴隨的一種大規(guī)模的強冷空氣活動過程。中央氣象臺規(guī)定，對局地而言，由于受冷空氣影響，24小時氣溫下降10ºC或以上，而且最低溫度下降到5 ºC或以下，并伴有5級以上偏北大風時，稱為一次寒潮天氣過程。寒潮可引起霜凍、凍害、降雪、大風、雨凇等嚴重災害性天氣現(xiàn)象。一次冷空氣活動使長江流

14、域以及以北地區(qū)48小時降溫10 ºC以上，長江流域最低溫度達4 ºC以下，陸上有相當于三個行政區(qū)出現(xiàn)5-7級大風，沿海有三個海區(qū)出現(xiàn)7級以上大風者，稱強寒潮。,寒潮概述--寒潮過程等級的劃分,全國性寒潮：凡日平均氣溫的過程總降溫>10ºC，負距平的絕對值>5 ºC的站點數(shù)，北方>=32站（占北方站點數(shù)的三分之一）、南方>=13站（約占南方站點數(shù)的四分之一）；或南北方達到上

15、述影響強度的總站數(shù)>=40站，同時過程總降溫>=7 ºC，負距平的絕對值> 3ºC的總站數(shù)大于90（占南北方站點總數(shù)的60%），則作為“全國性寒潮”。區(qū)域性寒潮：凡日平均氣溫的過程總降溫>10ºC，負距平絕對值>5 ºC的南北方站點數(shù)>=20站，同時過程總降溫>=7 ºC，負距平的絕對值> 3ºC的總站數(shù)大于40站的，則作為“

16、區(qū)域性寒潮”。強冷空氣：凡同樣影響強度的站點數(shù)達到區(qū)域性寒潮標準的一半以上時，則作為“強冷空氣”。一般冷空氣：凡未達到強冷空氣標準的過程，一律作為“一般冷空氣”。,,第三節(jié)：海洋大氣相互作用,一、氣候系統(tǒng),（一）氣候系統(tǒng)的組成,由大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈五個主要分量構成的綜合系統(tǒng)，氣候變化可視為五個分量相互聯(lián)系、相互作用的總體行為。,,二、海洋在氣候系統(tǒng)中的地位,海洋是地球氣候系統(tǒng)中最重要的組成部分,1、海洋，尤其是

17、熱帶海洋，是大氣運動的重要能源,2、海洋具有極大的熱容量，相對大氣運動，海洋比較穩(wěn)定，運動和變化比較緩慢,3、海洋是地球大氣系統(tǒng)中二氧化碳最大的匯,影響,1、海洋對大氣系統(tǒng)熱力平衡的影響,2、海洋對水汽循環(huán)的影響,3、海洋對大氣運動的調諧作用,4、海洋對溫室效應的緩解作用,三、海洋與大氣相互作用的基本特征,1、海洋對大氣的熱力作用,2、大氣對海洋的風應力強迫,四、ENSO及其對大氣環(huán)流的影響,（一）定義,ENSO：是厄爾尼諾（El Ni

18、no）和南方濤動（Southern Oscillation）的合稱,厄爾尼諾：每年圣誕前后，沿厄瓜多爾和秘魯沿岸，出現(xiàn)一弱暖洋流，代替了通常對應的冷水。近年來指一種更大尺度的海洋異?，F(xiàn)象，三到七年發(fā)生一次。,南方濤動：熱帶東太平洋地區(qū)與熱帶印度洋地區(qū)氣壓場反相變化的蹺蹺板現(xiàn)象。,拉尼娜（la Nina）：冷水事件，是厄爾尼諾恢復正常狀態(tài)的過渡過程。,El Niño和La Niña事件對大氣環(huán)流及全球氣候變異的影響

19、:,由于赤道東太平洋SST異常(El Niño現(xiàn)象)，大氣中的Hadley環(huán)流將會增強。ITCZ(赤道輻合帶)的位置有明顯的東移趨勢，這必將影響西太平洋臺風運動。對西太平洋副熱帶高壓活動有明顯的影響，包括副高位置和強度。與 El Niño年ITCZ位置偏南相匹配，西太副高也偏南。而在La Niña年副高脊線較常年偏北。全球范圍的氣候異常。南美東岸的環(huán)流上升支西移到了南美西岸，積云對流活動在秘魯沿岸極為強