第七章海洋大气和陆地间的相互作用

第七章海洋、大气和陆地间的相互作用•第一节大洋和大气•第二节大洋与陆地•第三节大洋中的岛屿第一节大洋和大气一、大尺度大气运动的基本特征二、平均大气环流三、海洋上的天气系统四、海洋-大气相互作用一、大尺度大气运动的基本特征大气运动的范围称之为“尺度”，大气的运动是十分复杂的，从分子运动到湍涡，从小涡旋到尘暴，从龙卷风到单个积云，从台风到气旋、反气旋，直到与地球半径尺度相似的行星波。其运动的水平尺度，从分子的平均自由程（10-7m）到行星波波长（107m）相差悬殊。通常把有天气意义的大气运动，按其水平尺度可粗略地分为:大尺度系统，包括大气长波、大型气旋、反气旋，其水平尺度可达数千千米；中尺度系统，包括小型气旋、反气旋、热带风暴，水平尺度数百千米；小尺度系统，包括小型涡旋，雷暴等，水平尺度几十千米；微尺度系统，包括积云、浓积云，水平尺度几千米。通常，大气运动的水平尺度越大，生命史越长，铅直速度越小；水平尺度越小，生命史越短，铅直速度越大。二、平均大气环流一般说来，凡是大范围的、半球的或全球、对流层、平流层或整层大气长期的平均运动状态，或某一时段的变化过程都可以称为大气环流。这么大范围的大气运动的基本状态，是各种不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景条件。也是完成地球大气系统的热量、水份、角动量等输送和平衡，以及能量转换的主要机制；同时也是这些物理量输送和平衡的结果。三、海洋上的天气系统1、锋面与温带气旋中纬度地区属西风带，西风带的扰动如高空槽、脊、气旋、反气旋等都是中纬地区天气舞台上的主要角色，是典型的温带天气系统。这些系统既可发生在陆上，也可以发生在海洋上。三、海洋上的天气系统2、热带气旋与台风台风是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡旋，是达到一定强度的热带气旋。台风伴有狂风暴雨，是一种灾害性天气系统。世界各地对台风的称呼不同，在东太平洋和大西洋称飓风，在印度洋称热带风暴，在南半球称热带气旋。三、海洋上的天气系统中国对发生在北太平洋西部和南海的热带气旋，根据国际惯例，依据其中心最大风力分为：热带低压（Tropicaldepression），最大风速＜8级，（＜17.2m/s＝热带风暴（Tropicalstorm）:最大风速（8～9）级，（17.2m/s～24.4m/s）；强热带风暴（Severetropicalstorm）：最大风速10～11级，（24.5～32.6m/s）；台风（Typhoon）:最大风速≥12级，（≥32.7m/s）。三、海洋上的天气系统台风的生命期一般为（3～8）天，台风直径一般为（600～1000）km，最大的可达2000km，最小的只有100km。在北半球台风集中发生在7～10月，尤以8、9月最多。据统计，每年5～11月台风可能影响或登陆我国。三、海洋上的天气系统3、副热带高压在南北半球的副热带地区，存在着副热带高压带，它是由若干高压单体组成的，这些单体统称为副热带高压。影响我国的副热带高压是西太平洋热带高压，其次是青藏高压。四、海洋-大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位气候系统的概念可以用下图表示。它既包括了大气和海洋等子系统内部的各种过程，例如大气和海洋环流、大气中水的相变以及海洋中盐度的变化等，又更多地反映了各个子系统间的相互作用，例如海-气相互作用、陆-气相互作用、冰-海相互作用、大气-冰雪相互作用以及气候（大气）-生物相互作用等等。越来越多的事实表明，上述各种相互作用过程对气候及其变化的影响是复杂的，也是十分重要的。四、海洋-大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位四、海洋-大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋在地球气候的形成和变化中的重要作用已越来越为人们所认识，它是地球气候系统的最重要的组成部分。80年代的研究结果清楚地表明，海洋-大气相互作用是气候变化问题的核心内容，对于几年到几十年时间尺度的气候变化及其预测，只有在充分了解大气和海洋的耦合作用及其动力学的基础上才能得到解决。海洋在气候系统中的重要地位是由海洋自身的性质所决定的。地球表面约71%为海洋所覆盖，全球海洋吸收的太阳辐射量约占进入地球大气顶的总太阳辐射量的70%左右。因此，海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。四、海洋-大气相互作用1、海洋在气候系统中的地位海洋有着极大的热容量，相对大气运动而言，海洋运动比较稳定，运动和变化比较缓慢；海洋是地球大气系统中CO2的最大的汇。上述三个重要性质，决定了海洋对大气运动和气候变化具有不可忽视的影响。（1）海洋对大气系统热力平衡的影响（2）海洋对水汽循环的影响（3）海洋对大气运动的调谐作用（4）海洋对温室效应的缓解作用Fe、冰芯记录、海洋初级生产、海洋生态系统、CO2通量与气候之间的相互关系FeFe冰芯纪录CO2浮游植物浮游动物225FeCO2四、海洋-大气相互作用2、海洋—大气相互作用的基本特征海洋和大气同属地球流体，它们的运动规律有相当类似之处；同时，它们又是相互联系相互影响的，尤其是海洋和大气都是气候系统的成员，大尺度海气耦合相互作用对气候的形成和变化都有重要影响。因此，近代气候研究必须考虑海洋的存在及海气相互作用。在相互制约的大气海洋系统中，海洋主要通过向大气输送热量，尤其是提供潜热，来影响大气运动；大气主要通过风应力向海洋提供动量，改变洋流及重新分配海洋的热含量。因此可以简单地认为，在大尺度海气相互作用中，海洋对大气的作用主要是热力的，而大气对海洋的作用主要是动力的。四、海洋-大气相互作用2、海洋—大气相互作用的基本特征（1）海洋对大气的热力作用（2）大气对海洋的风应力强迫（3）海洋混合层无论从海气相互作用来讲，还是就海洋动力过程而言，海洋上混合层（UML,简称海洋混合层）都是十分重要的。因为海气相互作用正是通过大气和海洋混合层间热量、动量和质量的直接交换而奏效的。四、海洋-大气相互作用3、ENSO及其对大气环流的影响（1）ENSO事件ENSO是埃尔尼诺（ElNiNo）和南方涛动（SouthernOscillation）的合称。历史上埃尔尼诺一直是指每年圣诞节前后（西斑牙语的埃尔尼诺为圣婴），沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的暖洋流，它代替了通常对应的冷水。不过，近年来埃尔尼诺的名称已倾向于用来指一种更大尺度的海洋异常现象，它不是每年而是3～7年发生一次。埃尔尼诺现象发生时，整个赤道东太平洋表现出振幅达几摄氏度的增暖。另外，与赤道海表水温的这种变化相联系，海洋和大气环流也发生很大的异常。南方涛动（SO），用以描述热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的跷跷板现象。ElNino:热带太平洋水温图Lea,2003MS拉尼娜期间海洋大气状况ElNino:热带太平洋水温图Lea,2003MS拉尼娜期间海洋大气状况厄尔尼诺造成的干旱、洪涝第二节大洋与陆地地球的表面大部分是海洋，陆地只占一少部分。地表的总面积约51，000万平方公里，其中海洋的面积约36，000万平方公里，占地表总面积的70.8％；陆地面积约14，900万平方公里，占地表总面积的29.2％。也就是说地球的表面七分是海洋，三分是陆地。大洋与陆地间的水循环第二节大洋与陆地•地表的陆地被海洋分隔成大小不等的许多块，通常人们把海洋所包围的大面积陆地叫做大陆，小块陆地叫做岛屿。大陆及其附近的岛屿合称为洲。这样，地表的陆地共分6块大陆：亚欧大陆、非洲大陆、北美大陆、南美大陆、南极大陆和澳大利亚大陆。地球上海洋占71%，陆地面积占29%东西半球南北半球大洲的分布，赤道穿过哪些大陆？太平洋板块亚欧板块非洲板块南极洲板块请你对图中红海的命运作出预测？红海面积会随着板块张裂运动变的越来越大请你对图中地中海的命运作出预测？地中海面积会越来越小，并最终消失地球大陆岛屿半岛大洲亚洲北美洲南美洲南极洲欧洲大洋州苏伊士运河巴拿马运河乌拉尔山脉、乌拉尔河和大高加索山脉一线非洲海洋(71%)陆地(29%)北亚洲非洲南美洲南极洲南极洲大洋洲欧洲美洲南极洲乌拉尔山脉、乌拉尔河、里海、大高加索山脉、黑海、土耳其海峡苏伊士运河巴拿马运河白令海峡巴拿马运河：连接太平洋和大西洋的人工河道，位于南北美洲分界线处巴拿马共和国中部的巴拿马地峡，全长82千米，可通行6万吨级船舶。苏伊士运河：位于埃及东北部连接亚非两大洲的苏伊士地峡上，开凿于1859-1869年，沟通了地中海和红海，大大缩短了从欧洲和北美洲到印度洋沿岸的航程。亚洲欧洲乌拉尔山\乌拉尔河\高加索山脉\黑海海峡非洲直布罗陀海峡苏伊士运河北美洲白令海峡南美洲巴拿马运河南极洲大洋洲150E180150W120E030W30E60E90E120W90W60W德雷克海峡30N大陆和大洋作用最强烈的地方－海岸层林尽染的红树林海岸层林尽染的红树林海岸层林尽染的红树林海岸层林尽染的红树林海岸层林尽染的红树林海岸层林尽染的红树林海岸各式各样的人工海岸各式各样的人工海岸各式各样的人工海岸各式各样的人工海岸金砂银砂铺起的砂质海岸晶莹洁白的冰雪海岸晶莹洁白的冰雪海岸晶莹洁白的冰雪海岸晶莹洁白的冰雪海岸第二节大洋与陆地•地表的海洋是相互沟通的，形成了统一的世界大洋。根据海陆分布形势，可把世界海洋分为四部分：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。其间没有什么天然的界线，通常以水下的海岭或某条经线为分界的。•世界海陆分布形势大致有以下特点：第二节大洋与陆地•第一，陆地主要集中于北半球，这里陆地占北半球总面积的五分之二，并在中、高纬度地带几乎连成一片。在南半球，陆地面积占五分之一，而且在南纬56°～65°地带几乎全是海洋。但是，北半球的极地是一片海洋，南半球的极地却是一块大陆。•第二，除南极大陆外，所有大陆都南北成对分布：北美大陆和南美大陆、欧洲大陆和非洲大陆、亚洲大陆和澳大利亚大陆，每对大陆之间都是地壳破裂地带，并形成较深的“陆间海”，其间岛屿众多，火山地震活动频繁。（注意比例和位置）第二节大洋与陆地•第三，大部分大陆的轮廓都是北宽南窄，呈倒置三角形。亚欧大陆、非洲大陆、南美大陆和北美大陆都非常典型；澳大利亚大陆也具有北部较宽的特点，只有南极大陆例外。•第四，弧形列岛和较大的岛屿多位于大陆东岸。亚欧大陆、北美大陆和澳大利亚大陆东岸都有一连串向东突出的岛弧，岛弧外侧为一系列深海沟。大陆西岸的岛屿则不成弧形排列，较大的岛屿也少，唯一例外的是不列颠群岛。•第五，大西洋东西两岸的轮廓非常相似，海岸线彼此几乎吻合，仿佛是由一块大陆分离开来似的。第三节大洋中的岛屿•大洋中的岛屿可分为大陆岛、海洋岛、冲积岛三类。•大陆岛，位于大陆附近，基础固定在大陆架或大陆坡上，原为大陆的一部分。又可分为两种：因地层陷落或海面上升与大陆分离而成的称构造岛，如我国的台湾岛、海南岛；因海蚀作用使其与大陆分离而成的称冲蚀岛。世界上多数岛屿为大陆岛。第三节大洋中的岛屿第三节大洋中的岛屿浙闽隆起第三节大洋中的岛屿中国沿海岛屿的分布舟山群岛第三节大洋中的岛屿•海洋岛，指分布于广阔而又深邃的海洋上的岛。在地质构造上与大陆无关。按成因可分为火山岛和珊瑚岛。火山岛由海底火山的喷发物质（主要是熔岩）堆积而成，一般面积不大，高度较大，形态多样：有聚簇在一起的，如斐济岛；有的近似方形，如亚速尔岛；有的成团状，如冰岛；有的成长线状，如夏成夷群岛；有的成弧状，如阿留申群岛等，主要分布在太平洋西南部、印度洋西部和大西洋中部。第三节大洋中的岛屿•夏威夷群岛有8个较大的岛屿，都是由各个时代火山喷发或涌出的岩浆堆积而成的。其中夏威夷岛是由5个火山组合堆叠在一起的。岛上有冒纳罗亚火山和基拉韦厄火山，因喷发形式独特而闻名世界。这两座活火山的特点是从火山口喷出稀薄的玄武岩流，堆积成盾形火山。与其他类型火山不同的地方是，没有大量气体及水蒸气喷出，也没有火山灰和火山弹，因而在火山分类学中单列一类，叫夏威夷式火山。冒纳罗亚活火山海拔4170m，海面以下的高度超过4600m。在近代它不断喷发大量熔岩流，熔岩流覆盖面积达120km2。夏威夷海底火山爆发海底平顶山第三节大洋中的岛屿第三节大洋中的岛屿第三节大洋中的岛屿美丽的环礁祖国的南疆南沙群岛祖国的南疆南沙群岛祖国的南疆南沙群岛夏威夷群岛