中高纬海气相互作用
第九讲中高纬度海气相互作用
Cayan D R (1992):
在冬季的热带外大洋上，由于辐射 热通量处于最弱阶段，占支配地位的 是湍流热通量。
30N以北：潜热和感热同等重要； 15-30N：潜热是主要的； 10N 以南的热带海洋：短波辐射和 潜热同等重要。
基本概念：感热、潜热通量
QS c p a wT a c pCT v10 Ta Ts QL LE a wq a LE CE v10 qa qs Ts
（3）指出月平均环流的发展有一定的规律性。从理论上论证了 气候预测的可能性。 Namias的研究开现代气候预测之先河。尽管当时，他还没有 意识到用大气环流模式作预测。因为那时，数值短期天气预报也 仅处于萌芽时期。
否定之否定：观测事实是认知自然的基石
观 测 理 论 模 式
在许多大气环流模式试验中，常用 海表温度的异常作为外部强迫，去考 察大气对它的响应。 这类试验的一个隐含的假设是，在 海气相互作用过程中，海洋对大气的 强迫是主要的，而大气对海洋的反馈 过程则可以忽略。
影响sst异常的各种因子的相对重要性大尺度大气环流的型式以日本以东3045n之间的正相关区为例当eof1表征的海平面气压场为负异常时该区域将出现偏北或偏西北的地转风异常它将冬季亚洲大陆上的冷干空气带到海洋上加大了海气之间的温度和湿度差使得海洋向大气输送的感热和潜热通量增加
《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》
和模式评估的初步知识。
海气相互作用研究的三个核心环节
观测 观 测
理 论
模 式
“understanding”则是整个链条的核心环节。模式发展一定要和观测、理 论研究相结合，模式进步的基础在于“understanding”。本课程的侧重点 虽然是“数值模拟”，但也力图将观测和理论结合进来，以期选修本课 程的研究生（无论他们将来从事模式发展还是模式应用）在学习有关入 门知识的同时，也能对以上的道理有所领悟。
海气相互作用及影响
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12
厄尔尼诺与拉尼娜
★ 沃克环流 ★ 厄尔尼诺现象
★ 拉尼娜现象
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赤道太平洋东西两岸温度湿度有何不同？
东：温度低Leabharlann 湿度低西：温度高；湿度高 可编辑ppt
14
太平洋中、东侧：晴朗、干燥；海温低、海 洋斜（跃）温层浅。
太平洋西侧：多雨、湿润；海温高、海洋斜 温层深。
第四章 海 — 气作用
第一节 海—气相互作用及影响
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1
海—气相互作用 ★ 海—气间相互作用与水热交换 ★ 海—气间相互作用与水热平衡
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2
海—气相互作用——水分交换
水汽凝结
海洋是大气中水汽的 最主要来源（86％）
海 大 低纬海区和有暖流经
水 蒸 发
气 降 水
过的海区，水分交换 比较活跃
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9
海
气
相
互
作
用
— 热
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平 衡10
海—气相互作用——热平衡
❖地球上高低纬之间热量输送通过大气 运动和洋流共同实现。
❖0-30°N 海洋输送热量>大气输热
❖30°N以北 大气输送热量>海洋输热
❖50°N附近 海洋输送热量给大气，大
气环可流编辑p输pt 送到高纬
11
第四章 海 — 气作用
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15
正常状况的大气环流—沃克环流
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太平洋东、西侧气压差值减小 沃克 ——厄尔尼诺现象 环流 太平洋东、西侧气压差值增大
——拉尼娜现象
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2018年海气相互作用思考题答案
2018 海气相互作用复习题答案By AXD ZHHR MYW1、为什么暖池位于热带西太平洋？1）南、北赤道流都是自东向西运动，其将大量的表层暖水运输到了热带西太平洋，使得温跃层东部变浅，西部加深，较深的温跃层使得温跃层以下的冷水难以上升到海表，因此，西太出现暖池，与之对应，东太海水较冷。
这种 SST 的纬向差异在赤道低层大气中建立了纬向压力梯度，增强了赤道信风和对应的沃克环流，信风增强之后进一步加强了大洋东部的海表冷却和温跃层上翘，使得 SST 的纬向梯度进一步加强，从而进一步加强了信风和对应的沃克环流，形成热带太平洋海洋-大气耦合反馈机制；2）赤道太平洋东西跨度大，赤道东太平洋的冷水难以影响到赤道西太平洋 地区；3）赤道西太平洋岛屿众多，不规则的边界削弱了边界涌升流；4）欧亚大陆东端和北美大陆西端的地形阻断了北极冷水进入太平洋，太平 洋深层水主要来自大西洋，深层水在长期输运过程中由于混合及地热加热得以缓慢增温；5）该海域位于信风与季风的交替区，平均风速小，蒸发小。
赤道西太平洋 年均风应力明显小于其它海区，弱风减小了自海面向大气的显热、潜热输送；2、热带东太平洋水温季节变化的方向为什么呈东-西向在背景风场为信风的情况下，SST 正（负）异常信号的西侧会出现异常西风 （东风），从而造成西侧的背景信风减弱（加强），导致海面蒸发减弱（加强），因此平均西向流的冷平流作用减弱（加强），最终出现在赤道 SST 正（负）异常的西侧。
线性化后的混合层简化方程为222''''T T V c V T t x H c UH αεαμ∂∂+=-∂∂= 平均纬向风为东风，即U 为负时'T x∂∂ 为负，即西传。
3、热带东太平洋上空的I TCZ为什么总是位于北半球？什么机制导致热带东太平洋上空 ITCZ 位于北半球？1）Ekman 输运赤道东太平洋海温分布南北不对称，在北半球，在东北信风的驱动下，Ekman 输送沿西北方向，不会产生离岸/向岸流，在南半球，在东南风信风的驱动下，Ekman 输送沿西南方向运动，产生了明显的离岸流，此也形成了东太平洋冷舌及温跃层的倾斜，于是在赤道东太平的南侧产生离岸涌升流，导致SST 偏低，加之秘鲁寒流的影响，导致该区域SST 常年处于较低值，打破了太阳辐射南北移动引起的海温变化，使得ITCZ常年位于北半球。
《地理》海-气相互作用
（一）沃克环流及影响 赤道附近太正平常洋年中份东赤部道的附表近层太海平水洋温地度区较的低海，气大状气况较稳定，气流下沉； 西部海水温度较高，气流上升，该环流称沃克环流。
“沃克环流”是指在正常情况下较干燥的空气在东太平洋较冷的洋面上下沉，然 后沿赤道向西运动，成为赤道信风的一部分，当信风到达西太平洋时，受到较暖 洋面的影响而上升再向东运行，如此形成了一个封闭的环流（下图）。
磷循环
磷是生物不可缺少的重要物质成分之一，是 植物三大营养元素（N、P、K）之一。
磷的主要来源是磷酸盐类岩石和沉积物（如 鸟粪等）。
岩石和沉积物通过风化、侵蚀、淋溶作用和 采矿释放出来进入水流和土壤中变成可溶性 磷酸盐。 其中一部分进入海洋参与水生生态系统的循 环，另一部分被陆生植物吸收进入食物链。
下图为太平洋8月表层海水多年平均温度分布 图（单位：℃）。
1.当厄尔尼诺现象发生时，甲海区海水等
温线 A.数值增大，向北弯曲幅度加大
B
B.数值增大，向北弯曲幅度减小
C.数值减小，向南弯曲幅度加大
D.数值减小，向南弯曲幅度减小
（二）厄尔尼诺现象
非正常年份，东南信风减弱，赤道逆流（自西向东）增强，迫使秘鲁寒流势力减弱， 即产生厄尔尼诺现象。
距平：数值与平均值的差，分为正距平和负距平
3.当强厄尔尼诺现象出现时，茎柔
鱼迁徙的方向最可能是
C
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
4.反厄尔尼诺年的茎柔鱼产量偏高。
与其相关度最小的是
D
A.饵料来源充足 B.海水温度适宜
C.生存空间扩大 D.天敌数量减少
不同纬度海洋对 大气加热的差异
海洋与陆地对 大气加热的差异
1.下列月份中德雷克海峡有可能出现冰进现 C
21-22版：4.3海—气相互作用（创新设计）
第三节海—气相互作用内容标准运用图表，分析海—气相互作用对全球水热平衡的影响，解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
核心素养目标学业质量水平水平1－21.能够描述不同区域海—气相互作用过程中的水热交换过程。
(区域认知)2.运用图表资料，说明海—气相互作用对全球水热平衡的影响。
(综合思维)水平3－43.能够根据图文材料解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
(地理实践力)4.通过对海—气相互作用的分析，能够认识到尊重自然规律的重要性。
(人地协调观)一、海—气相互作用与全球水热平衡1.海洋与大气间水分交换(1)海洋→大气：海洋通过蒸发作用，向大气提供水汽。
大气中约87.5%的水汽是由海洋提供的，海洋是大气中水汽的最主要来源。
(2)大气→海洋：大气中的水汽在适当条件下凝结，并以降水的形式返回海洋。
2.海洋与大气间热量交换(1)海洋→大气：海洋吸收到达地表太阳辐射的大部分，并把其中85%的热量储存在海洋表层。
海洋再通过潜热、长波辐射等方式把储存的太阳辐射能输送给大气，为大气运动提供能量，驱使大气运动。
(2)大气→海洋：大气主要通过风向海洋传递动能，驱使表层海水运动。
3.海气相互作用的意义通过大气环流与大洋环流，驱使水分和热量在不同地区传输，维持地球上水分和热量的平衡。
[微思考]探讨海洋对气温的调节作用的原因和表现。
提示海水热容量大，增温、冷却都比陆地慢，对大气温度有调节作用。
一方面，海洋上空的气温变化滞后于陆地上空，因此海洋的最热月和最冷月都要比陆地晚1个月左右；另一方面，海洋使大气温度的变化比较和缓，因此受海洋影响大的地区，气温日较差与年较差都相对较小。
二、厄尔尼诺与拉尼娜现象厄尔尼诺现象拉尼娜现象图示水温赤道附近太平洋中东部表层海水温度异常升高，东西部海面温度差异减小赤道附近中东部太平洋海面温度异常降低，东西部海面温度差异增大气流赤道附近太平洋东部下沉气流减弱或消失，甚至出现上升气流与厄尔尼诺现象相反气候东部由原来的干燥少雨变为多雨，引发洪涝灾害。
海气相互作用(完整版)4
探究活动 3：沃克环流
读下图，根据热力环流原理，绘制赤道附近太平洋上空的大气环流示意图。说 出受该热力环流影响下赤道附近太平洋东西两岸的气候状况。
沃克环流·赤道海洋表
面因水温的东西面差异而 产生的一种纬圈热力环流
30℃
西
22℃
东
合作探究--厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
V 一、当东南信风减弱时赤道太平洋东西两岸会
沃克环流变弱 厄尔尼诺现象出现
厄尔尼诺又称圣婴现象（圣诞节前后）。 是秘鲁、厄尔瓜多一带渔民用以称呼一种
异常气候现象的名词。主要指太平洋东 部和中部的热带海域海水温度异常 增暖，使整个世界气候模式发生变化。
暖 冷
东
西信风减弱
厄尔尼诺现象的影响
太平洋东侧可能发生洪涝；西侧气候变干旱， 可能发生森林火灾。
问题1 为什么热带是海洋与大气相互作用最活跃的地区？
答：1.热带范围约跨47个纬度，获得的太阳辐射多； 2.该地所占面积及海洋面积最大； 3.海洋平均每日向大气输送的热量最多； 4.该海区面积大，海水蒸发旺盛，向大气输送水汽也丰富。
探究活动 1：海-气相互作用与水热交换
材料一 印度尼西亚的巴厘岛，全年平均温度约28℃，万种风情，景物甚为绮丽。享有“神明之岛” “恶魔之岛”“罗曼斯岛”“绮丽之岛”“天堂之岛”“魔幻之岛”“花之岛”等美誉。成为全球 著名的旅游胜地，每年春节都有大批的中国游客到此过节，享受巴厘岛的碧水海滩。 材料二 下图为海洋平均每日向大气输送的热量分布(单位：×0.484 W/m2)
海洋向大气输送的热量，与其表层 水温密切相关。水温高的海区，向 大气输送的热量也多。热带地区海 洋面积大，是驱动地球大气系统的 主要能量来源地。
大气通过风作用于海洋，驱 动海水运动，把部分能量返 还给海洋，并使海洋热状况 产生再分配，改变海洋对大 气的加热作用。
专题18 海—气相互作用的原理解读及解题技巧(原卷版)
专题18 海-气相互作用的原理解读及解题技巧海气相互作用是高考的新考点，考频渐高，而且海洋地理是高考的重点方向。
本专题以以海气之间的水热交换和大气对海洋的动力作用作为主线，探究备考着力点及对应的考试解题技巧。
一、海气相互作用的基础知识（一）海气相互作用的解题分析思路：1.相互作用的内容——水分、热量海洋和大气之间进行着大量且复杂的物质和能量交换，其中的水热对气候乃至自然环境产生深刻影响。
2.相互作用的原理——大气的受热过程、热力环流、水循环。
（1）海洋对大气的作用海洋是大气中水汽的最主要来源。
海洋通过蒸发为大气传递水、热。
（2）大气对海洋的作用【思维提升】从综合过程来看“海-气相互作用”属于自然地理过程中的物理过程，海洋和大气进行广泛的水分和热量交换，物质组成保持不变，仅发生了位置变化和形态变化。
从要素过程来看，“海-气相互作用”涉及大气过程和海水蒸发吸热、凝结放热的过程。
大气过程包括大气热力过程和大气动力过程，“海-气相互作用”主要涉及大气热力过程中的辐射输送过程和潜热输送过程，海水吸收太阳辐射而增温，增温的海水通过传导、对流等方式加热近海面大气，并通过长波辐射的形式将热量传给大气，体现了辐射输送。
海水蒸发吸热、凝结放热的过程，即水在相态变化时发生的热量变化，体现了潜热输送。
海-气相互作用也体现了大气动力过程，即物质和能量在高低纬度间、海陆间和高低空间输送。
水文过程主要涉及洋流运动，南半球东南信风将大量表层海水吹离海岸，位于深层的海水向上移动形成上升补偿流，东西太平洋冷热不均，这也是沃克环流形成的基础。
从动力因子来看，“海-气相互作用”主要的动力来源为太阳能以及太阳能派生而来的水能和风能。
（二）厄尔尼诺现象和拉尼娜现象1.厄尔尼诺和拉尼娜的成因及影响（一）海-气之间的水热交换海气之间的水、热交换通过蒸发、降水，潜热和感热交换等环节完成。
1.海水蒸发条件影响海水蒸发的因素有太阳辐射、风、大气状态和海气温差等自然因素。
2025届高三地理一轮复习+海-气相互作用与厄尔尼诺、拉尼娜现象
一.海—气相互作用
1.海一气间的物质交换 （3）海—气间的固体物质交换
海洋→盐类物质进入大气 交换过程 大气→陆源物资和火山物质进入海洋
一.海—气相互作用
2.海一气间的能量交换
热量收入 →太阳辐射
①海水热量收支 热量支出 → 潜热（海水蒸发所消耗的热量）+海洋长波辐射
一般来说海洋向大气传输的热量与纬度有关，纬度越低，气温越高，蒸 发越多，传输的热量越多。
第五章 地球上的水及其运动
第15讲 海水的性质和运动
考点39 海水的性质
考向一：海水的温度、盐度、密度的分布特征及影响因素 考向二：海水性质对人类活动的影响
考点40 海水的运动
考向一：潮汐及其对人类活动的影响 考向二：洋流的分布规律
考点41 海—气相互作用
考向一：海—气相互作用及其影响 考向二：厄尔尼诺和拉尼娜现象及其影响
②影响: a.海洋对大气中的二氧化碳浓度具有 重要调节作用; b.可减缓大气中二氧化碳增加的速率。
碳汇渔业是指通过渔业生产活动促进水生生物吸收水体中的二氧化碳，并通过收
获水生生物产品，将碳移出水体的不投饵渔业生产活动，如藻类养殖、贝类养殖、滤
食性鱼类养殖和捕捞渔业等。下图为海洋碳汇渔业示意图。读图，发展海洋碳汇渔业
B 的重要意义及原因是（ ）
①减缓全球气候变暖——大气吸收地面辐射的能力减弱
②缓解海岸线侵蚀后退——海洋植物增多减弱海浪侵蚀
③促进海洋渔业升级——多种经营、增加水产品多样性
④缓解水体富营养化——生态养殖、减少污染物的来源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
发展海洋碳汇渔业，可以增强水生生物吸收水体中的二氧化碳的能 力，增强水体对于二氧化碳的吸收能力，导致大气中的二氧化碳减 少，大气吸收地面长波辐射的能力减弱，气温降低，减缓全球气候 变暖，①正确；海洋植物增多对减弱海浪侵蚀作用不大，②错误； 发展海洋碳汇渔业可以增加产品多样性，但并不会促进海洋渔业升 级，③错误；结合材料可知，碳汇渔业是指将碳移出水体的不投饵 的渔业生产活动，不投饵进行生产属于生态农业，可以减少污染物 的来源，最终有助于缓解水体富营养化，④正确。
(新课标)2023版高考地理一轮总复习 第五章 地球上的水与水的运动 第三节 海水运动和海—气相互作
第三节 海水运动和海—气相互作用一、海水的运动1．形式：表层海水最基本的运动形式有海浪、潮汐、洋流。
2．海浪的类型 风浪 最常见的海浪是由风力形成的。
风速越大，浪高越高，能量越大 海啸 海底地震、火山爆发或水下滑坡、坍塌可能会引起海水的波动，甚至形成巨浪风暴潮在强风等作用下，近岸地区海面水位急剧升降3．潮汐认识潮汐潮汐应用概念 海水的一种周期性涨落现象 ①利用潮汐规律，进行潮间带采集和养殖；②沿海港口建设和航运、潮汐发电成因 与月球和太阳对地球的引力有关 规律 一天中，通常有两次海水涨落；农历每月的初一和十五前后，潮汐现象最明显二、洋流1．洋流的形成与分类(据图填表)(1)分类①暖流：从水温高的海区流向水温低的海区。
图中a 、b 、c 、d 、e 、f 洋流中属于暖流的是a 、d 、e 。
②寒流：从水温低的海区流向水温高的海区。
图中a 、b 、c 、d 、e 、f 洋流中属于寒流的是b、c、f。
(2)影响因素①主要因素：盛行风是主要的动力因素，其次还受地转偏向力、陆地形状等因素影响。
②风带与洋流的关系：图示洋流中受信风带控制形成的是南、北赤道暖流；受西风带控制形成的是北大西洋暖流(北太平洋暖流)和西风漂流。
2．主要洋流及其分布海域主要洋流名称共有洋流太平洋D日本暖流、E北太平洋暖流、I千岛寒流、F加利福尼亚寒流、G东澳大利亚暖流、H秘鲁寒流A北赤道暖流、B南赤道暖流、C西风漂流大西洋J墨西哥湾暖流、K北大西洋暖流、L拉布拉多寒流、M加那利寒流、N巴西暖流、P本格拉寒流印度洋Q厄加勒斯暖流、R西澳大利亚寒流3.洋流对地理环境的影响读世界区域图，思考洋流对地理环境的影响。
(1)①②两海域水温较高的是①海域，主要原因是①海域受暖流影响，②海域受寒流影响。
沿岸有荒漠分布的海域有④⑤⑦。
(2)③海域受寒暖流交汇的影响，④海域受上升流的影响，均形成世界著名渔场。
(3)若⑤海域发生石油泄漏，油污将向北扩散，该海域污染程度减轻，污染范围扩大。
2021届全国新高考地理精品备考 海-气相互作用及影响
二、海-气相互作用对全球水、热平衡的影响
2、全球的水平衡： 通过水的循环运动，地球上的总水量几乎保持不变（总量平衡）；
蒸发和降水的总量也保持平衡（收支平衡）。
探究活动：
说明全球降水量和蒸发量是基本平衡的。 说明海洋是大气的主要水源地。
二、海-气相互作用对全球水、热平衡的影响
3、全球的热量平衡：地球上高低纬度间的热量输送主要是通过大气运动和洋流共同实现的。
◇可能与地球自转速度变慢有关。 ◇可能由火山活动引起。 ◇可能与气候变暖有关。
二、厄尔尼诺现象及其影响
4、厄尔尼诺现象的影响（侧重于气候异常引发自然灾害频发）
三、拉尼娜(La Nina)现象及其影响
1、定义： 是指赤道附近太平洋中东部海水异常降温的现象。
2、拉尼娜现象的成因与影响：
当东南信风异常加强时，赤道东太平洋海水上翻异常强烈，降水异常偏少；而赤道西太平洋海水温
第四章 海-气作用
§4.2 厄尔尼诺和拉尼娜现象
赤壁一中 吴丹
（共1课时）
了解沃克环流、厄尔尼诺和拉尼 娜现象 举例说明厄尔尼诺、拉尼娜现象 对全球气候的影响
一、沃克环流
是指存在于赤道附近低纬度地区呈东西向的特殊的热力环流 总称。最先由挪威裔美国气象学家雅各布·皮耶克尼斯在1969年
提出，不过他认为这种环流和早先的英国气象学家吉尔伯特·沃
2、受寒暖流的影响
二、海-气相互作用对全球水、热平衡的影响
1、大气环流与大洋环流是维持全球水、热平衡的基础：
不同纬度海洋对大 气加热的差异
三圈 环流
海洋与陆地对大气 加热的差异
季风 环流
大气环 流运动
产生 风力
将动能传 递给海洋
海—气相互作用高中地理人教版2019必修公开课教案
海—气相互作用【教学目标】1．结合示意图，认识海—气相互作用的原理。
（综合思维）2．列举实例，理解海—气相互作用对全球水、热平衡的影响过程。
（综合思维）3．联系图文资料，分析厄尔尼诺、拉尼娜现象发生影响的区域及特点。
（区域认知）【教学重难点】运用图表，分析海—气相互作用对全球水、热平衡的影响；解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
【教学过程】一、知识梳理（一）海—气相互作用与全球水热平衡1．海—气之间的水分交换2．海—气之间的热量交换（1）海洋通过潜热、长波辐射等方式为大气运动提供能量。
（2）大气主要通过风向海洋传递动能。
（3）海—气热量输送的主要途径热量随水汽进入大气（二）厄尔尼诺和拉尼娜现象1．厄尔尼诺现象（1）概念：有些年份，赤道附近太平洋中东部表层海水温度异常升高的现象。
（2）影响2．拉尼娜现象（1）概念：指赤道附近中东部太平洋海面温度异常降低的现象。
（2）影响拉尼娜现象―→―→气候异常阅读下列材料，探讨下列问题。
材料一：下图为海—气相互作用模式图。
材料二：下图为北半球海洋热量收支随纬度变化图。
问题1：（区域认知）从海—气相互作用角度分析红海为什么能够成为世界上盐度最高的海域。
提示：红海终年受副热带高气压带影响，降水少；地处低纬海区，气温高，蒸发旺盛。
问题2：（综合思维）结合材料一分析全球的水平衡与水循环的关系。
提示：全球的水平衡是通过水循环来实现的，从海洋上蒸发的水汽，随着大气运动，大部分通过降水返回海洋；其余部分被大气运动带到陆地上空，在适当的条件下形成降水降落到陆地上，然后汇入江河，流回海洋，构成地球上水循环，使全世界蒸发和降水的总量保持动态平衡。
问题3：（地理实践力）分析材料二图，判断曲线a 、b 的含义，总结两者随纬度分布的规律。
提示：曲线a 表示北半球海洋热量支出，其随纬度的变化规律是以副热带海区为中心分别向南北两侧递减；曲线b 表示北半球海洋热量收入，其随纬度的变化规律是由低纬向高纬递减。
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热带加热
大洋热盐环流
极地冷却
海洋
全球海气相互作用最为剧烈的区域 (After Webster)
大气中的经圈环流
大气对流层顶的高度，在低纬约为15～17km，在 高纬则小于10km。
与大气相反，海洋温跃层的厚度，在高纬深，在低 纬浅（高纬度海域的温跃层有可能季节性地消失，在 深水形成区的情形更为复杂）。
本讲所关心的海气相互作用区域
???
本讲关注的科学问题
1.中高纬度与热带海气相互作用的不同 2.中高纬度大气对海洋的强迫作用以及海
洋的弱反馈 3.热带海洋影响热带外海洋变化的“大气
桥梁” 4. 亚澳季风区的海气相互作用
中高纬度与热带海气相互 作用的不同
热带海洋对大气的强迫作用
Gill A.E. （1980）
目前一般认为，尽管中纬度特定区域的海温在特定的季 节，能够影响到随后的大气变化，但中纬度海温对大气的 强迫作用，即使存在也很弱。与之相反，热带大洋在驱动 全球气候异常中的重要作用，逐渐被学术界所认同。
Namias于1953年发表了“30天预报～10a经验总结”一文。系 统地论述了月平均（30天）环流预报的方法。Namias的研究有3 个重要意义：
课程设计思路
利用海洋环流模式和海气耦合模式的 模拟结果，结合观测资料，诠释大洋环流 和海气相互作用的基本概念和动力学理论， 重点分析当代气候数值模拟中几个受关注 程度较大的问题；同时介绍有关模式设计 和模式评估的初步知识。
海气相互作用研究的三个核心环节
观观测测
理论
模式
“understanding”则是整个链条的核心环节。模式发展一定要和观测、理 论研究相结合，模式进步的基础在于“understanding”。本课程的侧重点 虽然是“数值模拟”，但也力图将观测和理论结合进来，以期选修本课 程的研究生（无论他们将来从事模式发展还是模式应用）在学习有关入 门知识的同时，也能对以上的道理有所领悟。
在热带海洋，温跃层可大致视为快、慢过程的分界 线。
在高纬海域，该分界线变得非常深，风生流受温跃 层的影响较小，能够向下扩展到大洋深处，例如南极 绕极环流（ACC）就可以达到大洋深处。
在高纬海域，受辐射冷却和盐析作用共同影响，表 层海水密度增大，导致海水强对流的发生，或者说海 水发生剧烈下沉。
盐析作用(brine rejection)
在经向上，海洋和大气剧烈活动区的位置恰好相 反。
在大气中，对流层顶把动力过程缓慢的平流层与 动力过程较快的对流层分隔开来；
在海洋中，温跃层把变化缓慢的深海与变化迅速 的上层海洋分隔开来。
从某种意义上说，对流层之对于大气，和温跃层 之对于海洋，角色非常相似。
气候系统中的经圈环流系统示意图
大气
热带海洋对大气强迫作用的经典文献
1. Gill, A.E., 1980: Some simple solutions for heatinduced tropical circulation. Quart. J. Roy. Met. Soc., 106, 447-462.
2. Lindzen, R.S., and S. Nigam, 1987: On the role of sea surface temperature gradients in forcing low level winds and convergence in the trop-ics. J. Atmos. Sci., 44, 2440-245过程中，就会大量的盐度释放出来排 入海洋中，造成局地海水密度的增大。这一 过程被称作盐析过程。
因盐析过程造成的对流不稳定，被认为 是南极大陆的罗斯海、威德尔海附近有南极 底层水形成的主要原因。
对于大气和海洋各自的子系统来 说，热带大气和高纬海洋的作用非常 相似，都能够引起其子系统内表层和 深层的强烈混合，且都是由重力不稳 定这一物理机制引起的。
与热带大气和极地海洋的不 稳定形成鲜明对比的是，热带 海洋和极地大气相对稳定。
热带海洋的层结较为稳定， 因为冷水在暖水下面，形成的 海洋层结重力稳定，这一点从 纬圈平均的温度分布上可以清 楚地看到。
极地大气也很稳定，因为暖 气团在冷空气上面，形成的大 气层结同样重力稳定。
暖SST和热带大气决定着中层大 气的状态，与经向环流相联系；
（本讲总结之一）
中高纬度大气对海洋的强 迫作用以及海洋的弱反馈
海气相互作用研究上的一段“公案”
读史明志 以史为鉴
围绕着热带外和热带海温在强迫全球大气中的相对重要 性，学术界曾经广有争议。大尺度海气相互作用研究的先 驱人物，首推Namias和Bjerknes。
前者从中长期预报的角度，强调热带外大洋对大气的作 用（Namias, 1963），后者从全球观点，强调热带大洋的 驱动作用（Bjerknes, 1969）。
（1）他把长期预报的工具定为30天平均图。这是一个巨大的贡 献，原苏联采用逐日天气图划天气型，未能与气候动力学的研究 结合，早已被淘汰。
极地海洋混合层决定着深海水 团的特征，与大洋经圈环流相联 系。
海洋中的深对流只发生少数边缘海
The Labrador Sea Convection Experiment
/~visbeck/labsea/
中高纬度与热带海气相互作用的不同
从对流的角度看，热带大气和极地海洋是不稳 定的，热带海洋和极地大气相对稳定； 热带大气和高纬海洋的作用非常相似，都能够 引起其子系统内表层和深层的强烈混合，且都是 由重力不稳定这一物理机制引起的。 暖SST和热带大气决定着中层大气的状态，与 经向环流相联系；极地海洋混合层决定着深海水 团的特征，与大洋经圈环流相联系。
AGCM对印度洋增暖的响应
热带海洋对大气强迫作用
• 热带海温异常的加热作用，能够激发 出强烈的大气环流异常
• 环流异常对海洋具有显著反馈作用
中高纬度的海气相互作用特征如何？
Permanent 温跃层
全球海气相互作用最为强烈的区域
赤道
极地
(After Webster)
对于大气来说，低纬热带地区的对流层高度最高； 对于海洋而言，高纬极地海域的对流深度最厚。