海洋系统在全球变化中的作用

1、海洋系统在全球变化中的作用全球变化指由于自然和人为的因素而造成的全球性的环境变化， 主要包括大气组成变化、气候变化以及由于人口、经济、技术和社会 的压力而引起的土地利用的变化。工业革命以来，随着人类对化石燃 料消耗的增加和人类社会、经济的发展，大气中的温室气体（主要是 二氧化碳）不断增加所导致的全球变暖对人类生存环境和社会发展已 构成威胁。所以，温室效应、全球变暖等对气候的研究已成为当今社 会的热点问题。气候系统的提出是气候学研究进入一个新阶段的重要标志之一。 在这个意义上，人们不仅要研究大气内部过程对气候变化的影响，同 时也要考虑海洋、冰雪、地表以及生物状况对气候变化的作用。占地球表面积71

2、%的海洋是地球系统的最重要的组成部分。地球 在吸收和释放热量的过程中驱动着大气和海水的运动，而海洋在运动 过程中又不断调节着全球的水热平衡。它是地球系统能量的贮存和调 节器，是地球水汽之源，是调节生物地球化学循环过程中的关键场所。 因此，海洋在全球变化中起着至关重要的作用，具体表现在以下几个 方面：一、影响地球大气系统的热力平衡海洋吸收地球上太阳辐射的70%，其绝大部分被贮存在海洋表层 （混合层）中。这些热量被以潜热、长波辐射和感热交换的形式传输 给大气，驱动大气的运动，并控制着大气的温度，因此，海洋的热状 况及其表面蒸发的强度都对大气运动产生重要影响，从而影响气候系统。海洋并非静止的水体，它

3、有着各种尺度的运动，海洋环流在地球 大气系统的能量输送和平衡中起着重要的作用。由于太阳辐射在全球 范围内的分布不均，中低纬度地区获得的净辐射量多于高纬地区，因 此，若要保持能量的平衡，必须有能量从低纬地区向高纬地区输送。 研究表明，海洋承担了全球平均近30%的经向能量输送。在中低纬地 区，通过海气间的强烈热交换，海洋把低纬地区多余的热量输送到高 纬地区，再由大气环流以特定的形式输送到纬度更高的地区。海洋环流承担了中低纬地区大部分的热量输送，如果这一过程发 生异常，必将对全球气候变化产生重大影响。例如，研究表明，冰期 -间冰期的转换可能与大洋传送带的开启与关闭密切相关。在大洋传 送带开启的时期维

4、持于现代相当的间冰期气候，当大洋传送带被关闭 或严重削弱的时期转变为冰期气候。二、影响水汽循环地球表面各种形式的水体以固态、液态、气态三种形式在陆地、 海洋和大气间不断循环。大尺度上的海陆间循环是水循环最重要的形 式，使陆地水不断得到补充、更新，使水资源得以再生。大气约86% 的水汽含量由海洋供给。海洋，尤其是低纬度海洋，是大气中水汽的 主要源地。海洋通过蒸发和凝结过程影响水汽循环，从而影响气候及 其变化。三、调谐大气运动因海洋具有独特的热力学和动力学性质，海洋的运动和变化具有 明显的缓慢性和持续性。海洋的这一特性使海洋具有较强的“记忆” 能力，一方面可以把大气环流的变化通过海气作用将信息贮存

5、于海洋 中，然后再对大气运动产生作用，成为自然气候变率的源。例如，赤 道东太平洋中发生的厄尔尼诺和拉尼娜现象是由海洋产生的最显著 的自然变率，在厄尔尼诺年澳大利亚北部、印度尼西亚和菲律宾因雷 暴区从印度尼西亚东移到中太平洋而发生严重干旱，而南美洲热带地 区的西海岸、北美洲的亚热带地区和南美洲东南部则雨量增加。另一 方面，海洋的热惯性使得海洋状况的变化有滞后效应。例如，北半球 陆地最冷月为1月，而海洋为2月，大陆最热月为7月而海洋为8月。四、调节温室效应海洋有极大的热容量，相对大气而言，海洋的运动比较稳定，运 动和变化比较缓慢，海洋通过有效的调节热量的收支和传输、水汽循 环，以及生物地球化学循环过程，能够对气候有效的调节，降低气候 系统对某些因素变化的敏感性。例如，工业革命以来，随着人类对化 石燃料消耗的增加，大气中的温室气体（主要是二氧化碳）不断增加， 海洋是地球系统中最大的水汽的源和二氧化碳的汇，海洋通过改变水 汽蒸发和二氧化碳的吸收调节大气中这种最重要的温室气体的含量， 使温室效应的强度得到有效的控制。综上所述，我们可以看出，海洋通过与大气