一、海气相互作用与环流

、海气相互作用与环流海洋与大气之间通过一定的物理过程发生相互作用，组成一个复杂的耦合系统。海洋对大气的主要作用在于给大气热量及水汽，为大气运动提供能源。大气主要通过向下的动量输送（风应力），产生风生洋流和海水的上下翻涌运动，两者在环流的形成、分布和变化上共同影响着全球的气候。海洋占地球表面积的70.8%，海洋的比热（4186.8J/kgK）约为空气比热（718J/kgK）的6倍，全球10m深的海洋水的总质量就相当于整个大气圈的质量。如前所述，到达地表的太阳辐射能约有80%为海洋所吸收，且将其中85%左右的热能储存在大洋表层（约自表面至100m深处）,这部分能量再以长波辐射、蒸发潜热和湍流显热等方式输送给大气。图6・11给出年平均逐日从海洋输入大气的总热量。海洋还通过蒸发作用，向大气提供大约86%的水汽来源。在图6・11的总热量中，平均而言，潜热约占显热的8倍强。这种热量的输送，不仅影响大气的温度分布，更重要的是它是驱使大气运动的能源，在大气环流的形成和变化中有极为重要的作用。由此可见，海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的最主要源地和储存库。12014016018016014012010080604020 0閣11年平均毎日从海洋输入大气的总热量（单位：X0.484W）此外，在CO2循环中，海洋是CO2的巨大贮存库，它也通过调节大气中的CO2含量来影响气温和环流。海洋是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”。由图6・12可见，世界洋流分布与地面风向分布密切相关。在热带、副热带海洋，北半球洋流基本上是围绕副热带高压作顺时针向流动，在南半球则作反时针向流动。由图6・12可见，因信风的推动，在赤道具有由东向西的洋流，在北半球称北赤道洋流，在南半球称南赤道洋流。为维持海水的连续，于是在南北赤道洋流间自然就发展一种补偿洋流，方向与赤道洋流相反，由西向东流，称赤道逆流。在副热带高压西侧，具有流向中高纬度方向的洋流。因海水来自低纬度，其温度比流经地区的水温高，所以是暖流。例如，大西洋中的湾流水温就很高，势力也很强，它不仅有北赤道洋流的水流汇入墨西哥湾，而且还有一部分南赤道洋流注入，然后出佛罗里达海峡，沿美国东岸北流。这支暖洋流流量大，对沿岸气候影响特别显著。与此相对应，在北太平洋西部有黑潮暖流，在南太平洋有东澳大利亚暖流、在南印度洋有莫桑比克暖流，南大西洋有巴西暖流。图6・12世界洋疣及水温距平的分布1.湾流；2.北大西洋漂流；3.东格陵兰洋流；4.西格陵兰洋流；5.拉布拉多洋流；6.加那利洋流；7.北赤道洋流；8.加勒比洋流；9.安的列斯洋流；10.南赤道洋流；11.巴西洋流；12.福克兰洋流；13.西风漂流；14.本格拉洋流；15.几内亚洋流；16.西南和东北季风漂流；17.南赤道洋流；18.赤道逆流；19.莫桑比克洋流；20.厄加勒斯洋流；21.西澳大利亚洋流；22.黑潮洋流；23.北太平洋漂流；24.加利福尼亚洋流；25.北赤道洋流；26.赤道逆流；27.阿拉斯加洋流；28.堪察加洋流；29.南赤道洋流；30.东澳大利亚洋流；31.秘鲁洋流；32.赤道逆流在副热带高压北侧盛行西风，上述暖洋流在副高西侧向极地方向流到纬度40°附近，乃受西风影响折向东流，遇到大陆，分向南北流动，在北半球向南的一支沿副高东侧南流，因为这种洋流是从高纬向赤道方向流动，其温度比流经地方的水温低，所以是冷流。例如，在北大西洋沿北非西岸有加那利冷流，在北太平洋沿美国西岸有加利福尼亚冷流，在南太平洋有秘鲁冷流。在纬度40°以上的洋面，洋流绕着副极地低压流动，这在北半球表现最显著。例如，北大西洋的湾流受冰岛低压东南部西南风的影响，就有一支长驱向东北方向流动，称北大西洋暖流，沿欧洲海岸伸入到巴伦支海。在冰岛低压的西部盛行北风和西北风，形成格陵兰冷流和拉布拉多冷流。这些冷流来自北冰洋，携有冰块和巨大的冰山，冷流的密度大，当它与湾流相遇时，就潜入湾流之下。北太平洋副极地低压中心位于阿留申群岛附近，环绕此低压也有类似北大西洋的逆时针向洋流。在北美西岸有阿拉斯加暖流，在亚洲东岸有堪察加冷流。不过由于阿留申低压没有冰岛低压强，再加上北太平洋的地形与北大西洋不同，所以这里东西岸洋流强度比较弱。南半球中高纬度的洋面是开阔的，它的西风漂流很强，水温亦较低。印度洋季风盛行，洋流也随着发生季节的改变。在北半球冬季，印度洋中盛行东北季风，因此在阿拉伯海具有西向洋流，称东北季风洋流；在北半球夏季因西南季风盛行，所以洋流方向转变180°，称西南季风洋流。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。这里必须指出：洋流的流向除受风力作用外还受地转偏向力和海水摩擦力的作用，因此洋流的流向并不和风向一致，在北半球要向右偏，南半球要向左偏。洋流的流速远比风速小。从铅直方向而言，洋流的速度以海洋表面为最大，因摩擦力的影响，愈向下层流速愈小，至一定深度减弱为零。由于海洋不是无界的，风场也是不均匀的，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，由于侧边界的作用这种辐合和辐散作用尤为明显。例如在热带、副热带大陆西岸，因离岸风的作用，把表层海水吹流而去造成海水质量的辐散，必然引起深层海水上翻(Upwelling)，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。相反，如果风向改变，海水质量在此辐合，必然引起海水下翻(downwelling)，海面水温将显著增高，厄尔尼诺事件(后详)就与此有密切关系。在暖海水表面一般是水温高于