6-气候环流和形成因子

第二节气候形成的环流因子气候形成的环流因子主要内容：洋流环流与热量输送环流与水分循环环流变异与气候一、洋流海洋从大气圈的下层向大气输送热量和水汽，而大气运动所产生的风应力则向海洋上层输送动量，使海水发生流动，形成“风生洋流”，亦称“风海流”。洋流，又叫海流，指大洋表层海水常年大规模的沿一定方向进行的较为稳定的流动。洋流洋流的成因：风长期往一个方向吹，海水受风向影响，朝固定方向流动，因而造成海流。有些海流受季风影响，冬夏的流向不同，如印度洋冬季盛行东北季风洋流，夏季盛行西南季风洋流。例如：东北信风北赤道暖流东南信风南赤道暖流西风带西风漂流暖流暖流寒流寒流纬度高水温低纬度高水温低0º2、按性质分类暖流寒流（从低纬流向高纬）（从高纬流向低纬）讨论：根据等温线的分布状况，判断洋流性质A南半球寒流B北半球寒流C北半球暖流D南半球暖流23°21°19°23°21°23°21°23°21°19°19°19°ABCD（1）中低纬度海区：以副热带海区为中心的大洋环流北顺南逆东寒西暖（2）北半球中高纬度海区：以副极地海区为中心的大洋环流逆时针东暖西寒（3）南纬30°～60°：西风漂流3、洋流分布规律（1）（2）（1）（3）30°30°60°60°0°（4）北印度洋：冬逆夏顺3、洋流分布规律（1）（2）（1）（3）30°30°60°60°0°3、洋流分布规律（1）（2）（1）（3）30°30°60°60°0°西风漂流为何是寒流？南极大陆的影响起了决定性的作用。南极大陆延伸出来的冰舌，进入海面后形成了漂浮的冰山，浮冰融化时吸收大量的热能，使海水温度降低。南极大陆的强劲而干冷的极地东风使高纬度的海水北流，加剧了海水的降温。正好在南半球温带多雨带，多锋面雨、气旋雨，阴雨天气较多，削弱了到达地面的太阳辐射.⑴对气候：暖流增温增湿，寒流降温减湿北大西洋暖流VS千岛寒流60°N以北的挪威、瑞典1月平均气温达-15℃--0℃，比同纬度的亚洲及北美洲东岸气温高20℃。北太平洋暖流VS拉布拉多寒流40°N处的北美洲西岸1月平均气温靠近10℃，在东面大西洋海岸仅为0℃，相差亦达10℃。4、洋流对环境的影响秘鲁渔场北海道渔场北海渔场纽芬兰渔场5（2）对海洋生物：寒暖流交汇处，往往形成大渔场4、洋流对环境的影响北大西洋暖流和东格陵兰寒流日本暖流和千岛寒流墨西哥暖流和拉布拉多寒流哥伦布37天20天（3）对航海事业：顺洋流航行速度快，反之则慢北赤道暖流北大西洋暖流台湾附近的洋流•台湾东岸的太平洋流域：终年有黑潮带着温暖的海水北上（暖流）夏季冬季台湾海峡——夏季•盛行西南季风，南海海水流向东北方，并与黑潮支流一并流入台湾海峡，而东岸又有黑潮向北流动，这些海域的温度较高，蒸发旺盛，使得台湾沿海地区的湿度较大、天气也维持较温暖的状况。冬季流向圖台湾海峡——冬季•盛行东北季风，将北方较冷的中国沿岸流，吹送至台湾海峡，故水温较低。但台湾东岸的太平洋海域，以及南部的高雄、屏东沿海一带，仍受黑潮的影响，水温仍高（一般比北部高5℃左右）。•综上所述，海洋提供给大气大量的潜热和显热，成为大气运动的能源，使大气环流得以形成和维持。而大气环流又推动海水流动，产生风生洋流。•风生洋流会产生海水质量的辐合和辐散，特别是在海岸附近，引起海水上翻或下翻，从而影响海水表层水温。•海水质量辐散，必然引起深层海水上翻，由于深层海水水温比表层水温低，因此在上翻区海水水温要比同纬度海洋表面的平均水温为低；如果海水质量辐合，必然引起海水下翻，海面水温将显著增高。二、环流与热量输送大气环流和洋流对气候系统中热量的重新分配起着重要作用。（1）调节赤道与两极间的温度差异，将低纬度的热量传输到高纬度。（2）调节海陆间热量的分布（洋流），使同一纬度带上大陆东西岸气温产生明显的差别。（一）赤道与极地间的热量输送南北纬35°间，地-气系统的辐射热量有盈余，在高纬则相反。但热带未逐年增热，极地也未逐年变冷，这必然存在着热量由低纬度向高纬度的传输，这种传输是由大气环流和洋流来进行的。在环流的经向热量输送中，洋流的作用占33％，大气环流的作用占67％。低纬度地带，以洋流输送为主；30°N以北的地带，以大气环流输送为主。二、环流与热量输送•从大气环流输送形式来讲，有平均经圈环流输送和大型涡旋输送两种。显热输送：两者并重潜热输送：低纬度：信风、反信风输送30°-70°N：大型涡旋输送为主，平均经圈环流次之•大型涡旋指的是移动性气旋、反气旋、槽和脊等。•气旋移动一般把热量由低纬度输送到高纬度。•反气旋能把冷空气从高纬度输送到低纬度，这是调节高低纬度间热量的一个重要途径。二、环流与热量输送（二）海陆间热量传输大气环流和洋流对海陆间的热量传输有明显作用。•冬季，海洋是热源，大陆是冷源，在中高纬度盛行西风，大陆西岸是迎风海岸，又有暖洋流经过，故环流由海洋向大陆输送的热量甚多，提高了大陆西岸的气温。•夏季，大陆是热源，海洋是冷源，大气环流将大陆上盈余的热量输送到海洋上，但输送值远比冬季海洋向大陆的输送量小。这种海陆间的热量交换是造成同一纬度带上，大陆东西两岸和大陆内部气温有显著差异的重要原因。二、环流与热量输送三、环流与水分循环一、水分循环•大循环——海陆之间的水分交换：海洋表面蒸发到空中的水汽，被气流输送到大陆上空，通过一定的过程凝结成云而降雨。地面的雨水又通过地表江河和渗透到地下的水流，再回到海洋，这称为水分的外循环。•小循环：水分从海洋表面蒸发，被气流带至空中凝结，然后以降水形式回落海中，以及水分从陆地表面的水体、湿土蒸发及植物蒸腾到空中凝结，再降落到陆地表面，这就是水分内循环。•据长期观测，地球上的总水量是不变的，因而水分的收入与支出是平衡的，这就叫做地球上的水量平衡。•水量平衡是水分循环过程的结果，而水分循环又必须通过大气环流来实现。现根据水分循环中三个分量：蒸发、降水和大气中的水分输送的平均经向分布可说明大气环流与它们的关系。三、环流与水分循环a.年平均降水量b.年蒸发量c.水汽的径向输送随纬度的分布a图：多雨带：在赤道低压带，这里有辐合上升气流，产生大量的对流雨.温带多雨带：在中纬度西风带，在冷暖气团交绥的锋带上，气旋活动频繁，降水量因之亦较多，是次于赤道的第二个多雨带。副热带少雨带：副热带高压带，盛行下沉气流，因此即使在海洋表面，降水却甚稀少。a.年平均降水量b.年蒸发量c.水汽的径向输送随纬度的分布b图：在13°—37°N地带及7°—40°S地带蒸发量大于降水量，水汽有盈余；在赤道带和中、高纬度降水量大于蒸发量，水汽有亏损。因此要达到水分平衡，则需大气径流将水汽从盈余的地区输送到水汽亏损的地区。c图：以副热带高压为中心，通过信风和西风将水汽分别向南和向北作经向的输送。低纬度：低纬环流中高纬：大型涡旋运动水汽输送四、环流变异与气候环流因子在气候形成中起着重要作用。当环流形势在某些年份出现异常变化时，就会直接影响某些时期内的天气和气候，出现异常。厄尔尼诺南方涛动北方涛动厄尔尼诺“厄尔尼诺”原意为“圣婴”。19世纪初，在南美洲的厄瓜多尔、秘鲁等西班牙语系的国家，渔民们发现，每隔几年，从10月至第二年的3月便会出现一股沿海岸南移的暖流，使表层海水温度明显升高。南美洲的太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流，随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界三大渔场之一，但这股暖流一出现，性喜冷水的鱼类就会大量死亡，使渔民们遭受灭顶之灾。由于这种现象最严重时往往在圣诞节前后，于是遭受天灾而又无可奈何的渔民将其称为上帝之子－－圣婴。厄尔尼诺•在科学上此词语用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近几千公里的东太平洋海面温度的异常增暖现象。当这种现象发生时，大范围的海水温度可比常年高出3－6℃。太平洋广大水域的水温升高，改变了传统的赤道洋流和东南信风，导致全球性的气候反常。•厄尔尼诺对气候的影响以环赤道太平洋地区最为显著。在厄尔尼诺年，印度尼西亚、澳大利亚、印度次大陆和巴西东北部均出现干旱，而从赤道中太平洋到南美西岸则多雨。厄尔尼诺的形成a图（基本结构）：西高东低、西暖东冷，东南信风盛行b图（东风异常加强）：东风应力把表层暖水向西太平洋输送西岸：质量堆积，海面上升，斜温层加深，位能累积东岸：离岸风，质量辐散，海面降低，次层冷海水上翻，导致这里成为更冷的冷水带。此冷水带有丰富的营养盐分，使得浮游生物、鱼类、鸟类大量繁衍、生殖。在冷水带上，气温高于水温，空气层结稳定，对流不易发展，雨量偏少，气候干旱。厄尔尼诺的形成c图（东风减弱）：西岸：原先积累的位能释放，表层暖水向东回流东岸：海平面升高，海面水温增暖，秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖洋流，冷水上翻现象消失，无机盐类缺失，浮游生物、鱼类、鸟类大量死亡，形成一种严重灾害，与此同时，原来的干旱气候突然转变为多雨气候，甚至造成洪水泛滥。拉尼娜•拉尼娜是西班牙语“小女孩,圣女”的意思，是厄尔尼诺现象的反相，指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。•气象和海洋学家用来专门指发生在赤道太平洋东部和中部海水大范围持续异常变冷的现象（海水表层温度低出气候平均值0.5℃以上，且持续时间超过6个月以上）。拉尼娜也称反厄尔尼诺现象。拉尼娜•拉尼娜是西班牙语“小女孩,圣女”的意思，是厄尔尼诺现象的反相，指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。•气象和海洋学家用来专门指发生在赤道太平洋东部和中部海水大范围持续异常变冷的现象（海水表层温度低出气候平均值0.5℃以上，且持续时间超过6个月以上）。拉尼娜也称反厄尔尼诺现象。拉尼娜从世界范围来看，拉尼娜现象在南部非洲引起暴风雨和洪灾，在肯尼亚和坦桑尼亚引起干旱，在菲律宾和印度尼西亚酿成洪灾，在南美洲的南部地区则是异常的干燥少雨天气，与厄尔尼诺引起的现象正好相反。厄尔尼诺——拉尼娜•厄尔尼诺与拉尼娜现象通常交替出现，对气候的影响大致相反，通过海洋与大气之间的能量交换，改变大气环流而影响气候的变化。从近50年的监测资料看，厄尔尼诺出现频率多于拉尼娜，强度也大于拉尼娜。•中国海洋学家认为，中国在1998年遭受的特大洪涝灾害，是由“厄尔尼诺—拉尼娜现象”和长江流域生态恶化两大成因共同引起的。南方涛动•南方涛动是指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系。•“跷跷板”现象南太平洋副热带高压+-代表点：塔希堤岛（P1）印度洋赤道低压-+代表点：达尔文港（P2）•南方涛动指数（SOI）=P1-P2SST：赤道东太平洋海水温度SOI——SST当（SST）出现异常高位相（增暖）时，南方涛动指数SOI却出现异常低位相。大体上连续三个月SST正距平在0.5℃以上或其季距平达到0.5℃以上，即可认为出现一次厄尔尼诺事件，达到上述数值的负距平时，则为反厄尔尼诺事件。低纬涛动南方涛动和北方涛动（强度比南方涛动小）合称“低纬度涛动”，它是由两种基本状态和其间的过渡状态所组成。低纬涛动涛动低指数时期：•赤道低气压主体减弱，南、北太平洋上副热带高压减弱，并向较高纬度移动，导致信风减弱，赤道西风发展，诱使赤道西太平洋暖水向东扩展和输送，同时赤道东太平洋冷水上翻现象减弱乃至停止，造成中、东太平洋海面水温升高，对流发展。原先的赤道太平洋干旱带变为多雨带，与此同时，西太平洋对流减弱，引起印度洋和西太平洋的雨量大为减少，出现厄尔尼诺事件。低纬涛动高指数时期•南北太平洋副高加强且向赤道靠拢，赤道低压主体加强，经向气压梯度增大，必然导致信风加强。在强离岸风作用下，赤道东太平洋海水上翻现象强烈发展，且向西平流，造成大范围海面降温，低层大气变干，层结稳定，赤道主要对流区萎缩在西太平洋，东太平洋又出现少雨气候。低纬涛动•低指数高指数转变在低纬度涛动低指数时期，在海面温度增暖作用下，副热带与赤道间海水温度的经向差别增大，必然导致哈德莱环流加强，这个加强环流的下沉分支，将产生副热带高压由弱变强的趋势。这种过程发展到一定程度时，将出现低