海洋物理现象讲解
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来，原來下雨的地方变成干旱，原来干旱的地方洪水泛滥，形成反常气候。特 別要注意赤道太平洋的东岸，海水温跃层现在深入深海之中。
The mechanism
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ocean Response to Atmospheric Conditions
Typical Conditions
Phytoplankton thriving in the upwelling along the equator show up as a thin, light blue
大尺度水平运动基本上是在水平气压梯度力和科 氏力相平衡下维持的地转平衡运动
三圈环流（哈得莱环流、费雷尔环流和极地环流） Monsoon(季风）(Wet Summer Monsoon; Dry winter
Monsoon)
台风（也称飓风、热带风暴和气旋。产生于热带 海洋，强气旋式涡旋）
ENSO是厄尔尼诺和 南方涛动的合称。
Satellite Remote Sensing
Typical Conditions
Satellite Remote Sensing
ENSO Conditions
The El Nino Southern Oscillation(ENSO) and examples of its ecological effects
Review
• 大气的垂直结构 (based on temperature variations)
– Troposphere对流层 (weather zone) – Stratosphere平流层 – Mesosphere中层 – Thermosphere 热成层 – Exosphere 逸散层
• Variables: Temperature（不同温标之间的换 算）, Pressure, Humidity, Wind（风向的表 示）
在El Niño达到高峰的1998年2-3月，北上暖水强度明显增强
1998年2月8日，以20C 等温线定义的暖水舌端已到达24N；2月25日逼近25N 1995年2月28日，才观测到20C 等温线舌端接近24N；3月9日，暖水才推移到24.5°N附近海域。
MEI
R
2.5
a
1.5
0.5
-0.5
El Nino and La Nina
正常年的东西向环流（沃克环流）
1)东岸冷海水与暖海水的交界面（温跃层－thermocline）贴近洋面； 2)西太平洋的大气有旺盛的对流，造就印尼的热帶雨林
但几年后，由于热带地区东风减弱，洋面上暖海水被向西推动的力量减 弱了，东太平洋洋面的温度乃告上升
这时东西太平洋洋面的温度梯度倒过来了，赤道上的沃克环流也跟著顛倒了过
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b
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-0.8 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
HChl(x104km2)
SSTA
1997/1998年冬季发 生强暖事件，SSTA达到 ~1.4ºC （1985-2003)；
1995、1998年3月初海峡中部实测数据的比较
Salinity 32.8 33.2 33.6 34.0 34.4 34.8 35.2
NO3(M)
Chla(mg m-3)
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
0.0
0.5
1.0
1.5
Temperature(oC)
0
0
14
16
18
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22
0
20
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40
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Depth(m) Depth(m) Depth(m)
60
60
60
– 1995 temperature; o - 1998 temperature; ▲– 1995 salinity; - 1998 salinity. – 1995 nitrate; o - 1998 nitrate. – 1995 chlorophyll-a; o - 1998 chlorophyll-a.
Ocean Response to Atmospheric Conditions
ENSO Conditions
Sea level drops
Thermocline rises
Sea level rises Upwelling decreases
Thermocline plunges
Biological Consequences of ENSO
暖(SST空间距平+2C） 冷(SST空间距平-2C)水 面积比R达到高值，相应 强南风距平，指示南下富 营养沿岸流的减弱和北上 寡营养暖水影响的扩大；
SeaWiFS叶绿素〉 1mg/m3的面积仅为 2001年的1/2；
MWSA (N/m2)
1986-2004年间冬季平均的a) MEI(Multivariate ENSO Index)、b) SSTA(海表温度距平)、 c) R(暖冷水面积比值)、d) HChl(高叶绿素区面积)和e) MWSA(经向风应力距平)时间系 列示意图
南方涛动指数(SOI)
Ocean-surface elevation measured by TOPEX/Poseidon.
Stenseth N.C., et al, 2002. Science,V297,1292
El Nino发展期间， 上层暖水范围增加、 温跃层下降、CO2分 压降低、营养盐浓度 骤减、叶绿素浓度只 为正常年份的一半。
上升流的变动是其物 理机制。
赤道东太平洋对1997-1998年El Nino事件的生物化学响应
Chavez,F.P.,et al,1999. Sicence, V286,2126
Feb. 28 1995
Mar. 9 1995
Mar. 27 1995
Feb. 8 1998
Feb. 25 1998
Mar. 13 1998
band.
The high phytoplankton concentration induced by upwelling along the South American coast support one of the world’s richest fisheries.
Thermocline
The mechanism
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ocean Response to Atmospheric Conditions
Typical Conditions
Phytoplankton thriving in the upwelling along the equator show up as a thin, light blue
大尺度水平运动基本上是在水平气压梯度力和科 氏力相平衡下维持的地转平衡运动
三圈环流（哈得莱环流、费雷尔环流和极地环流） Monsoon(季风）(Wet Summer Monsoon; Dry winter
Monsoon)
台风（也称飓风、热带风暴和气旋。产生于热带 海洋，强气旋式涡旋）
ENSO是厄尔尼诺和 南方涛动的合称。
Satellite Remote Sensing
Typical Conditions
Satellite Remote Sensing
ENSO Conditions
The El Nino Southern Oscillation(ENSO) and examples of its ecological effects
Review
• 大气的垂直结构 (based on temperature variations)
– Troposphere对流层 (weather zone) – Stratosphere平流层 – Mesosphere中层 – Thermosphere 热成层 – Exosphere 逸散层
• Variables: Temperature（不同温标之间的换 算）, Pressure, Humidity, Wind（风向的表 示）
在El Niño达到高峰的1998年2-3月，北上暖水强度明显增强
1998年2月8日，以20C 等温线定义的暖水舌端已到达24N；2月25日逼近25N 1995年2月28日，才观测到20C 等温线舌端接近24N；3月9日，暖水才推移到24.5°N附近海域。
MEI
R
2.5
a
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El Nino and La Nina
正常年的东西向环流（沃克环流）
1)东岸冷海水与暖海水的交界面（温跃层－thermocline）贴近洋面； 2)西太平洋的大气有旺盛的对流，造就印尼的热帶雨林
但几年后，由于热带地区东风减弱，洋面上暖海水被向西推动的力量减 弱了，东太平洋洋面的温度乃告上升
这时东西太平洋洋面的温度梯度倒过来了，赤道上的沃克环流也跟著顛倒了过
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HChl(x104km2)
SSTA
1997/1998年冬季发 生强暖事件，SSTA达到 ~1.4ºC （1985-2003)；
1995、1998年3月初海峡中部实测数据的比较
Salinity 32.8 33.2 33.6 34.0 34.4 34.8 35.2
NO3(M)
Chla(mg m-3)
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
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Temperature(oC)
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– 1995 temperature; o - 1998 temperature; ▲– 1995 salinity; - 1998 salinity. – 1995 nitrate; o - 1998 nitrate. – 1995 chlorophyll-a; o - 1998 chlorophyll-a.
Ocean Response to Atmospheric Conditions
ENSO Conditions
Sea level drops
Thermocline rises
Sea level rises Upwelling decreases
Thermocline plunges
Biological Consequences of ENSO
暖(SST空间距平+2C） 冷(SST空间距平-2C)水 面积比R达到高值，相应 强南风距平，指示南下富 营养沿岸流的减弱和北上 寡营养暖水影响的扩大；
SeaWiFS叶绿素〉 1mg/m3的面积仅为 2001年的1/2；
MWSA (N/m2)
1986-2004年间冬季平均的a) MEI(Multivariate ENSO Index)、b) SSTA(海表温度距平)、 c) R(暖冷水面积比值)、d) HChl(高叶绿素区面积)和e) MWSA(经向风应力距平)时间系 列示意图
南方涛动指数(SOI)
Ocean-surface elevation measured by TOPEX/Poseidon.
Stenseth N.C., et al, 2002. Science,V297,1292
El Nino发展期间， 上层暖水范围增加、 温跃层下降、CO2分 压降低、营养盐浓度 骤减、叶绿素浓度只 为正常年份的一半。
上升流的变动是其物 理机制。
赤道东太平洋对1997-1998年El Nino事件的生物化学响应
Chavez,F.P.,et al,1999. Sicence, V286,2126
Feb. 28 1995
Mar. 9 1995
Mar. 27 1995
Feb. 8 1998
Feb. 25 1998
Mar. 13 1998
band.
The high phytoplankton concentration induced by upwelling along the South American coast support one of the world’s richest fisheries.
Thermocline