海洋學(xué)導(dǎo)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?dú)鈮合到y(tǒng),,,（三）濕度,1、水汽壓：濕空氣中由水汽引起的壓強(qiáng)稱為水汽壓，以e表示,2、飽和水汽壓：當(dāng)溫度一定時(shí)，若從純水的水平面逸入空氣的水分與從空氣中進(jìn)入水面

2、的水分處于平衡狀態(tài)，此時(shí)水汽所造成的壓強(qiáng)稱為飽和水汽壓，以E表示,3、相對濕度：空氣中的實(shí)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(diǎn)：濕空氣等壓降溫達(dá)到飽和時(shí)的溫度就是露點(diǎn),（四）風(fēng),地轉(zhuǎn)風(fēng)形成示意圖,低壓中的梯度風(fēng),高壓中的梯度風(fēng),摩擦力對風(fēng)的影響,南北半球高低壓區(qū)的風(fēng),摩擦層中風(fēng)隨高度的變化,四、平均大氣環(huán)流的鉛直結(jié)構(gòu),凡是大范圍的、半球的或全球?qū)α鲗印⑵搅鲗踊蛘麑哟髿忾L期的平均運(yùn)動狀態(tài)，或某一時(shí)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(gè)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(fèi)雷爾環(huán)流,哈得萊環(huán)流,東風(fēng)帶,西風(fēng)帶,東風(fēng)帶,,,,五、季風(fēng),大范圍盛行風(fēng)向隨季節(jié)有顯著變化的風(fēng)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(fēng)系的季節(jié)性南北移動所致,季風(fēng)的特點(diǎn):,1、盛行風(fēng)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(tuán)性質(zhì)有著本質(zhì)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(gè)季風(fēng)區(qū),,印度季風(fēng)區(qū),東亞季風(fēng)區(qū),西非季風(fēng)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(shí)針方向由四周向中心流入,南半球低壓中心——順時(shí)針方向由四周向中心流入,低,,,,,反氣旋,北半球高壓中心—— 順時(shí)針方向

5、由中心向四周流出,南半球高壓中心—— 逆時(shí)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(yán)重的災(zāi)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(qiáng)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(jié)構(gòu)，總是伴有狂風(fēng)暴雨，給受影響地區(qū)造成嚴(yán)重災(zāi)害。,四、臺風(fēng),熱帶低壓（Tropical depression）,臺風(fēng)是發(fā)生在熱帶海洋上的一種具有暖心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋，是達(dá)到一定強(qiáng)度的熱帶氣旋。,熱帶風(fēng)暴（Tropical storm）,強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（Severe tropical storm ）,臺風(fēng)（Typhoon）,我國按中心最大風(fēng)力將熱帶氣旋分為,,臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)--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(gè)準(zhǔn)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(cè)梯度大。,圖：地面氣壓場,臺風(fēng)過境氣壓自記曲線“漏斗”狀（1956年8月1日18時(shí)到2日7時(shí)，石浦）,臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)--流場特征,水平結(jié)構(gòu)：外層區(qū)（臺風(fēng)外圈，大風(fēng)圈）：從臺風(fēng)邊緣到最大風(fēng)速區(qū)（400-600公里），在該區(qū)域中風(fēng)速向外減弱--螺旋云帶云墻區(qū)（中圈，旋渦區(qū)，最大風(fēng)速區(qū)）：圍繞眼

8、區(qū)的環(huán)狀最大風(fēng)速帶，寬8-50公里，與眼壁的云墻相一致，最強(qiáng)烈的對流和狂風(fēng)暴雨就發(fā)生在這里；眼區(qū)（內(nèi)圈）：風(fēng)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(fēng)的結(jié)構(gòu),臺風(fēng)眼,臺風(fēng)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(gè)個(gè)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(qiáng)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(gè)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(gè)半球的信風(fēng)匯合區(qū)；在地面氣壓

10、場上表現(xiàn)為一個(gè)低壓槽，故又稱“赤道槽”或“赤道鋒” 。它幾乎環(huán)繞整個(gè)地球赤道，因此它是一個(gè)行星尺度的天氣系統(tǒng)。分類：無風(fēng)帶 是北半球偏東信風(fēng)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(fēng)，是東、西風(fēng)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(fēng)區(qū)內(nèi)，故又稱為季風(fēng)輻合帶或季風(fēng)槽。信風(fēng)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(fēng)與東南信風(fēng)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(fēng)輻合帶或信風(fēng)槽。,龍卷風(fēng)是一個(gè)猛烈旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(yáng)塵土，卷走房屋、樹木等的龍卷，稱為“陸龍卷”。遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)擺動不停的大象鼻子,海陸風(fēng),在海濱地區(qū)，只要天氣晴朗，白天風(fēng)總是從海上吹向陸地；到夜里，風(fēng)則從陸地吹向

12、海上。從海上吹向陸地的風(fēng)，叫做海風(fēng)（左上圖）；從陸地吹向海上的風(fēng)，稱為陸風(fēng)（右上圖）。氣象上常把兩者合稱為海陸風(fēng),山 谷 風(fēng),住在山區(qū)的人都熟悉，白天風(fēng)從山谷吹向山坡，這種風(fēng)叫谷風(fēng)；到夜晚，風(fēng)從山坡吹向山谷，這種風(fēng)稱山風(fēng)。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似,主要天氣系統(tǒng),低緯度系統(tǒng)熱帶氣旋（臺風(fēng)）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(fēng)區(qū)域性天氣系

13、統(tǒng)海陸風(fēng)山谷風(fēng),寒潮,定義： （cold wave, cold curent, cold surge)寒潮天氣過程是指與強(qiáng)大的冷高壓相伴隨的一種大規(guī)模的強(qiáng)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(shí)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(fēng)時(shí)，稱為一次寒潮天氣過程。寒潮可引起霜凍、凍害、降雪、大風(fēng)、雨凇等嚴(yán)重災(zāi)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(shí)降溫10 ºC以上，長江流域最低溫度達(dá)4 ºC以下，陸上有相當(dāng)于三個(gè)行政區(qū)出現(xiàn)5-7級大風(fēng)，沿海有三個(gè)海區(qū)出現(xiàn)7級以上大風(fēng)者，稱強(qiáng)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(fù)距平的絕對值>5 ºC的站點(diǎn)數(shù)，北方>=32站（占北方站點(diǎn)數(shù)的三分之一）、南方>=13站（約占南方站點(diǎn)數(shù)的四分之一）；或南北方達(dá)到上

15、述影響強(qiáng)度的總站數(shù)>=40站，同時(shí)過程總降溫>=7 ºC，負(fù)距平的絕對值> 3ºC的總站數(shù)大于90（占南北方站點(diǎn)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(fù)距平絕對值>5 ºC的南北方站點(diǎn)數(shù)>=20站，同時(shí)過程總降溫>=7 ºC，負(fù)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(qiáng)冷空氣：凡同樣影響強(qiáng)度的站點(diǎn)數(shù)達(dá)到區(qū)域性寒潮標(biāo)準(zhǔn)的一半以上時(shí)，則作為“強(qiáng)冷空氣”。一般冷空氣：凡未達(dá)到強(qiáng)冷空氣標(biāo)準(zhǔn)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(gè)主要分量構(gòu)成的綜合系統(tǒng)，氣候變化可視為五個(gè)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(yùn)動的重要能源,2、海洋具有極大的熱容量，相對大氣運(yùn)動，海洋比較穩(wěn)定，運(yùn)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(yùn)動的調(diào)諧作用,4、海洋對溫室效應(yīng)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(fēng)應(yīng)力強(qiáng)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(yīng)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(fù)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(qiáng)。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(fēng)運(yùn)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(qiáng)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(qiáng)