海洋學導論第八章

第八章：大氣與海洋第一節(jié)：地球大氣的平均狀態(tài)一、地球大氣的成分定常成分可變成分氮水汽氧二氧化碳氬臭氧氖碳的化合物氪氮的化合物氙硫的化合物氦多集中在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)

冬季夏季陸地（冷源）海洋（熱源）陸地（熱源）海洋（冷源）

北半球溫帶高壓（蒙古高壓、北美高壓）高壓強大、范圍廣低壓（阿留申低壓、冰島低壓）低壓強、范圍廣較弱的熱低壓低壓（阿留申低壓、冰島低壓）低壓減弱、范圍縮小副熱帶高壓（比溫帶的強度弱）高壓（夏威夷高壓、亞速爾高壓）強度較弱、范圍小熱低壓（印度低壓、北美低壓）低壓強、范圍大高壓（太平洋副高、大西洋副高）高壓強、范圍大赤道帶赤道低壓帶呈帶狀分布，中心移到南半球赤道低壓帶中心移到北半球南半球赤道帶赤道低壓帶中心移到北半球赤道低壓帶呈帶狀分布，中心移到南半球副熱帶低壓減弱高壓（南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋副高）高壓強低壓（非洲低壓、南美低壓、澳洲低壓）低壓強、范圍較大高壓（南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋副高）比冬季弱溫帶西風帶西風帶

冬季夏季陸地（冷源）海洋（熱源）陸地（熱源）海洋（冷源）（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、鋒面冷鋒冷空氣暖空氣暖空氣暖鋒冷空氣云雨現(xiàn)象是鋒面天氣的主要特征暖空氣冷空氣滯留鋒暖空氣冷空氣冷空氣冷鋒暖鋒錮囚鋒二、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高北半球高壓中心——順時針方向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(tropicalcyclone)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（Tropicaldepression）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（Tropicalstorm）強熱帶風暴（Severetropicalstorm

）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，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

ConvergenceZone）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，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)域性天氣系統(tǒng)海陸風山谷風寒潮定義：（coldwave,coldcurent,coldsurge)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5oC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域以及以北地區(qū)48小時降溫10oC以上，長江流域最低溫度達4oC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>5oC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）；或南北方達到上述影響強度的總站數(shù)>=40站，同時過程總降溫>=7oC，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>5oC的南北方站點數(shù)>=20站，同時過程總降溫>=7oC，負距平的絕對值>3oC的總站數(shù)大于40站的，則作為“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（ElNino）和南方濤動（SouthernOscillation）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（laNina）：冷水事件，是厄爾尼諾恢復正常狀態(tài)的過渡過程。ElNi?o和LaNi?a事件對大氣環(huán)流及全球氣候變異的影響:由于赤道東太平洋SST異常(ElNi?o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

ElNi?o年ITCZ位置偏南相匹配，西