海洋与气候说课讲解

1、海洋与气候水星水星(Mercury)自轉很慢，可能有大氣，黑暗面溫度300K。 金星金星(Venus):表面溫度 685K (Voyager 2 探測資料，海員二號)。 火星火星(Mars):赤道附近平均溫度 270K，南極地區則為 210K，火星平均之溫度日變化可達 120C，無海洋，水份稀少。 木星木星(Jupiter)雲頂溫度可能低於 -120C，中心溫度可能高達30,000C（是太陽表面溫度的五倍）。 土星土星(Saturn)、天王星天王星(Uranus)、 海海王星王星(Neptune)、冥王星冥王星(Pluto)等溫差均大。 地球地球(Earth):太陽系中唯一有生命（火星是否亦有

2、生命跡象？）的行星，具有大氣、海洋、陸地，有大量水份供應。太平洋在北緯 40 處海面溫度之年變化約為6 8C，但同緯度之中亞地區（亞洲大陸內陸）年變化則在 38C左右（從 -4C至 34C）。顯然，海洋是造成表面溫度能夠維持平穩的重要因素地球的熱平衡，顯示熱量進出的，顯示熱量進出的各種途徑。數字表示佔總熱流的各種途徑。數字表示佔總熱流的百分比。注意只有百分比。注意只有50%的入射熱真的入射熱真正能抵達地球表面，其中又有正能抵達地球表面，其中又有5%被反射，而只有總入射量的被反射，而只有總入射量的45%被被地表吸收。地表黑體輻射出地表吸收。地表黑體輻射出104%，溫室效應之輻射又還回溫室效應之輻

3、射又還回88% 大氣與海洋之南北冷熱對比造成空氣與水的循環，生成風與海流，將低緯度地區多餘的熱量搬到兩極，使地球表面溫度對比不致太大。地球上的熱平衡過程可以視為一個低效率的引擎。低緯度地區熱源，低效率的引擎。低緯度地區熱源，高緯度地區冷源，海洋鍋爐，高緯度地區冷源，海洋鍋爐，太陽燃料，熱媒水，工作現象太陽燃料，熱媒水，工作現象風與海流。風與海流。大氣中最重要的南北熱交換過程是透過季風、颱風與熱帶風暴來完成，海洋中則經由大規模之海洋環流系統來達成。全球暖化現象全球暖化現象(Global warming)溫室效應使地表溫度能維持在平穩而適宜的範圍，但隨人類工業化後造成環境的改變，溫室效應亦促成了全

4、球暖化的現象。大氣中二氧化碳、氟氯碳化物(Chlorofluorocarbons, CFCs)、氧化氮(Nitrous oxide)、甲烷(Methane)等含量逐年增加，雖然與大氣中所有氣體總質量相比其量仍小，但這些額外的人為物質卻開始損害了地球精巧的熱平衡過程。主要是這些氣體會選擇性地截留住長波輻射的能量，使地表向外太空之反輻射不易穿透大氣層，因此促成了暖化現象。其中有些氣體更會破壞臭氧層，而使紫外線較易射到地表，對生物會產生致命的傷害，對暖化現象也有貢獻。因人為原因造成全球暖化現象之預估發展趨勢 中緯度地區，表面海水特性固然會隨季節變化甚大，但仍比深層海水要暖且輕。高緯度極區海水本就很冷

5、，每屆冬季表層水溫更為降低，海水密度增大、下沈，並與深層海水相混合這也就是深層海水之來源。極區海水對全球氣候影響較小，有三個原因 （一）由於球面分佈，極區面積遠小於溫帶與熱帶， （二）極區海面多覆有冰塊，隔絕了海氣交互作用， （三）當水溫低時，海氣間熱交換過程亦較慢，效率較差。 海洋對氣候變化扮演了穩定作用的角色，主要是因為海洋有很大的熱慣性。這是因為（一）水的比熱大，（二）光線可穿入很深，（三）水的混合很快，（四）水具有相變化，潛熱很大。水的比熱約為土壤的五倍，因此加入或移出同樣的熱量，土壤就比水要快五倍，故地表容易溫差大。其次，土壤透光性差，日照熱能便集中於地表，但水中則可穿透相當厚的水層

6、，故地表增溫快。表層降溫時，水會產生對流，故溫差不大。水的潛熱亦促使蒸發時吸熱，凝結時釋熱，和增、減溫過程正好背道而駛，故可相對保持穩定。極區結冰與融冰之過程亦有類似效應。不過，冰塊亦造成隔絕作用，使海洋無法影響到上層之大氣。 以全球平均，從海洋傳入大氣的熱能中，約53%是經由蒸發作用所輸送。在夜間或冬季，當水汽凝結時會釋出熱能，因此可減緩氣溫下降的幅度。氣流爬坡可形成地形雨，下坡則可形成焚風 大氣層中水汽含量雖小但卻蘊涵了大量的熱能，對氣旋發展提供了熱力來源。颶風Andrew(1992年8月 25日)侵襲墨西哥灣海域時之衛星雲圖 在高緯度地區，水的結冰以及冰的融化過程對氣溫變化也可造成類似的

7、緩和效果。海水結冰過程受海水分層狀況影響頗大 圖為結冰初期薄冰層受風或浪作用後，破裂形成之荷葉狀冰塊(Pancake ice)分佈情形 大氣環流的三胞構造(左圖)以及對應風系狀況示意圖(右)。 在30度下沈之氣流，向南吹時因地轉效應偏向形成貿易風（東風）向北吹者則偏向形成西風。在極區下沈之氣流，何南吹時亦偏向形成極地東風。如此構成了全球海面主要的風系分佈情形，這種環流構造亦受海陸分佈的影響很大。冬季，大陸較冷，空氣流往海洋，受地轉偏向後便是冬季風（如本地之東北季風）夏季，大陸較熱，空氣由海吹往內陸，形成夏季風。暖池暖池(warm pool)以及El Nino。赤道太平洋西部，在民答那峨與新幾內亞連線以東有一大片暖水堆積在那裡，稱為暖暖池池。每隔若干年，赤道地區東風會減弱，此時暖水即東移至太平洋東岸，造成祕魯沿岸海溫上升，原先之湧升流及冷海流消失，漁產大減甚至造成漁業與肥料業不景氣（百年六次），當地稱此為El Nino(The Little Boy or Christ Child in Spanish，故中譯亦