第七章 海洋、大气和陆地间的相互作用

欧洲 亚 洲 非 洲
北美洲
30N
大洋洲
苏伊士运河
巴拿马运 河
南美洲
南 极 洲
德雷克海峡
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
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
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。
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。
东西半球南北半球大洲的分布，赤道穿过哪些大陆？
亚欧板块
非 洲 板 块
太 平 洋 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
海洋(71%) 陆地(29%)
大陆
岛屿
半岛
大洲
亚洲
非洲
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
北
Hale Waihona Puke Baidu
美 洲
南 美 洲
南极洲
欧洲 亚 洲 非洲
大 洋 洲
南极洲
苏伊士运河 乌拉尔山脉、乌拉尔河、里海、大 巴拿马运河 白令海峡 高加索山脉、黑海、土耳其海峡
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。
（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。
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（El NiNo）和南方涛动 （Southern Oscillation）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。
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（Tropical depression），最大风速＜8级，（＜ 17.2m/s＝热带风暴（Tropical storm）:最 大风速（8～9）级，（17.2m/s～ 24.4m/s）；强热带风暴（Severe tropical storm）：最大风速10～11级，（24.5～ 32.6m/s）；台风（Typhoon）:最大风速 ≥12级，（≥32.7m/s）。
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。
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%
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。
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
Fe Fe
CO2
冰 芯 纪 录
2
CO2
Fe
浮游植物
浮游动物
25
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。
El Nino: 热带太平洋水温图
Lea, 2003 MS
拉尼娜期间海洋大气状况
El Nino: 热带太平洋水温图
Lea, 2003 MS
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。
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。
乌拉尔山\乌拉 尔河\高加索山 30W 脉\黑海海峡 直 布 罗 陀 海 峡
白令海峡
0 30E 60E 90E 120E 150E 180 150W 120W 90W 60W
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：
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。
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。
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。
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。
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。