海洋学导论第八章.ppt

第八章 大气与海洋 第一节 地球大气的平均状态 一 地球大气的成分 多集中在20km一下 通常称不含水汽的空气为干空气 也成为干洁大气 称含有水汽的空气为湿空气 主要集中在10 40km高度处 二 地球大气的铅直分层 三 气象要素 一 气温 二 气压 冬夏季海上和陆上的主要气压系统 三 湿度 1 水汽压 湿空气中由水汽引起的压强称为水汽压 以e表示 2 饱和水汽压 当温度一定时 若从纯水的水平面逸入空气的水分与从空气中进入水面的水分处于平衡状态 此时水汽所造成的压强称为饱和水汽压 以E表示 3 相对湿度 空气中的实际水汽压于同温度下的饱和水汽压之比 称为相对湿度 4 露点 湿空气等压降温达到饱和时的温度就是露点 四 风 地转风形成示意图 低压中的梯度风 高压中的梯度风 摩擦力对风的影响 南北半球高低压区的风 摩擦层中风随高度的变化 四 平均大气环流的铅直结构 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 一 单圈环流 二 三圈环流 在北半球 沿经圈有三个闭合环流圈 热带 极地 中高纬地区 直接环流圈 间接环流圈 直接环流圈 极地环流 费雷尔环流 哈得莱环流 东风带 西风带 东风带 五 季风 大范围盛行风向随季节有显著变化的风系 主要由海陆分布温度对比的季节性变化和地球上行星风系的季节性南北移动所致 季风的特点 1 盛行风向随季节变化有很大不同 甚至接近相反方向 2 两种季节各有不同的源地 其气团性质有着本质差异 3 能够给天气现象造成明显的各种季节 全球有三个季风区 印度季风区 东亚季风区 西非季风区 影响因素 海陆影响 行星环流影响 青藏高原大地形影响 南北半球气流间的相互作用 第二节 海洋上的天气系统 一 锋面 云雨现象是锋面天气的主要特征 锢囚锋 二 温带气旋 气旋 低 北半球低压中心 逆时针方向由四周向中心流入 南半球低压中心 顺时针方向由四周向中心流入 低 反气旋 北半球高压中心 顺时针方向由中心向四周流出 南半球高压中心 逆时针方向由中心向四周流出 高 温带气旋 带有锋面系统的气旋为锋面气旋 锋面气旋多产生于温带 亦称为温带气旋 温带气旋的发展阶段 波动阶段 成熟阶段 锢囚阶段 消亡阶段 3 5天 三 爆发性气旋 海上严重的灾害性天气 热带气旋 tropicalcyclone 定义 热带气旋是形成在热带或副热带洋面上 具有有组织对流和确定的强烈气旋性地面环流的非锋面性天气尺度系统 一般具有暖中心结构 总是伴有狂风暴雨 给受影响地区造成严重灾害 四 台风 热带低压 Tropicaldepression 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 热带风暴 Tropicalstorm 强热带风暴 Severetropicalstorm 台风 Typhoon 我国按中心最大风力将热带气旋分为 台风的结构 气压场特征 极低的中心气压和极大的水平气压梯度 在地面图上 热带气旋表现为一个准圆形对称的 梯度极大 5 10hpa 10km 的闭合低压系统 在外围受环境流场影响出现不对称 靠副高一侧梯度大 图 地面气压场 台风过境气压自记曲线 漏斗 状 1956年8月1日18时到2日7时 石浦 台风的结构 流场特征 水平结构 外层区 台风外圈 大风圈 从台风边缘到最大风速区 400 600公里 在该区域中风速向外减弱 螺旋云带云墙区 中圈 旋涡区 最大风速区 围绕眼区的环状最大风速带 宽8 50公里 与眼壁的云墙相一致 最强烈的对流和狂风暴雨就发生在这里 眼区 内圈 风弱 干暖 少云 10 60公里 眼是热带气旋区别于温带气旋的主要特征之一 台风的结构 台风眼 台风云墙 五 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 影响中国的副热带高压是西太平洋副热带高压 其次是青藏高压 海陆分布不同 纬向一个个闭合的高压单体 海上 永久性活动中心冬夏不同 北半球夏季强冬季弱 夏季面积大偏北偏西 冬季反之 热带辐合带 ITCZ InterTropicalConvergenceZone 概况定义 又称赤道辐合带 指出现在热带对流层低层 南北半球两个副热带高压之间气压最低 气流汇合的地带 在流场上表现为一条连贯的南北两个半球的信风汇合区 在地面气压场上表现为一个低压槽 故又称 赤道槽 或 赤道锋 它几乎环绕整个地球赤道 因此它是一个行星尺度的天气系统 分类 无风带是北半球偏东信风气流与来自另一半球偏西气流的汇合 因而在辐合带中地面基本静风 是东 西风的过渡带 北半球的夏季 它多活动于阿拉伯海到西太平洋的季风区内 故又称为季风辐合带或季风槽 信风带是本半球偏东气流与来自另一半球的偏东气流的汇合 它是东北信风与东南信风交汇成一条渐近线形成的气流汇合 气压最低的地带 又称信风辐合带或信风槽 龙卷风是一个猛烈旋转着的圆形空气柱 它的上端与雷雨云相接 下端有的悬在半空中 有的直接延伸到地面或水面 一边旋转 一边向前移动 发生在海上 犹如 龙吸水 的现象 称为 水龙卷 出现在陆上 卷扬尘土 卷走房屋 树木等的龙卷 称为 陆龙卷 远远看去 它不仅很象吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒 而且很象一个摆动不停的大象鼻子 海陆风 在海滨地区 只要天气晴朗 白天风总是从海上吹向陆地 到夜里 风则从陆地吹向海上 从海上吹向陆地的风 叫做海风 左上图 从陆地吹向海上的风 称为陆风 右上图 气象上常把两者合称为海陆风 山谷风 住在山区的人都熟悉 白天风从山谷吹向山坡 这种风叫谷风 到夜晚 风从山坡吹向山谷 这种风称山风 山风和谷风总称为山谷风山谷风的形成原理跟海陆风类似 主要天气系统 低纬度系统热带气旋 台风 副热带高压热带辐合带 ITCZ 中高纬度系统大气锋面温带气旋爆发性气旋中小尺度天气系统龙卷风区域性天气系统海陆风山谷风 寒潮 定义 coldwave coldcurent coldsurge 寒潮天气过程是指与强大的冷高压相伴随的一种大规模的强冷空气活动过程 中央气象台规定 对局地而言 由于受冷空气影响 24小时气温下降10 C或以上 而且最低温度下降到5 C或以下 并伴有5级以上偏北大风时 称为一次寒潮天气过程 寒潮可引起霜冻 冻害 降雪 大风 雨凇等严重灾害性天气现象 一次冷空气活动使长江流域以及以北地区48小时降温10 C以上 长江流域最低温度达4 C以下 陆上有相当于三个行政区出现5 7级大风 沿海有三个海区出现7级以上大风者 称强寒潮 寒潮概述 寒潮过程等级的划分 全国性寒潮 凡日平均气温的过程总降温 10 C 负距平的绝对值 5 C的站点数 北方 32站 占北方站点数的三分之一 南方 13站 约占南方站点数的四分之一 或南北方达到上述影响强度的总站数 40站 同时过程总降温 7 C 负距平的绝对值 3 C的总站数大于90 占南北方站点总数的60 则作为 全国性寒潮 区域性寒潮 凡日平均气温的过程总降温 10 C 负距平绝对值 5 C的南北方站点数 20站 同时过程总降温 7 C 负距平的绝对值 3 C的总站数大于40站的 则作为 区域性寒潮 强冷空气 凡同样影响强度的站点数达到区域性寒潮标准的一半以上时 则作为 强冷空气 一般冷空气 凡未达到强冷空气标准的过程 一律作为 一般冷空气 第三节 海洋大气相互作用 一 气候系统 一 气候系统的组成 由大气圈 水圈 冰雪圈 岩石圈和生物圈五个主要分量构成的综合系统 气候变化可视为五个分量相互联系 相互作用的总体行为 二 海洋在气候系统中的地位 海洋是地球气候系统中最重要的组成部分 1 海洋 尤其是热带海洋 是大气运动的重要能源 2 海洋具有极大的热容量 相对大气运动 海洋比较稳定 运动和变化比较缓慢 3 海洋是地球大气系统中二氧化碳最大的汇 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 海洋与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 四 ENSO及其对大气环流的影响 一 定义 ENSO 是厄尔尼诺 ElNino 和南方涛动 SouthernOscillation 的合称 厄尔尼诺 每年圣诞前后 沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸 出现一弱暖洋流 代替了通常对应的冷水 近年来指一种更大尺度的海洋异常现象 三到七年发生一次 南方涛动 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 拉尼娜 laNina 冷水事件 是厄尔尼诺恢复正常状态的过渡过程 ElNi o和LaNi a事件对大气环流及全球气候变异的影响 由于赤道东太平洋SST异常 ElNi o现象 大气中的Hadley环流将会增强 ITCZ 赤道辐合带 的位置有明显的东移趋势 这必将影响西太平洋台风运动 对西太平洋副热带高压活动有明显的影响 包括副高位置和强度 与ElNi o年ITCZ位置偏南相匹配 西太副高也偏南 而在LaNi a年副高脊线较常年偏北 全球范围的