书城科普读物海洋知识小百科-气象篇
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第16章 海洋的变迁(1)

河流源头的水是天上掉下来的?

“一江春水向东流”。我国地形分布的特点大致为:东部临海地势低,西部高原海拔高。因此,长江、黄河、珠江、黑龙江等大江大河的源头都在远离入海口的中西部高原地区。但河流源头的水最初是从哪里来的呢?从“春”字我们知道,河水的丰盈与高原冰雪的融化有关,但高原冰雪的水分最初又来自哪里?

其实地球上的水分一直处于不断地变化和循环之中。“河流千里归大海”只是地球水分循环过程的一部分。唐朝的大诗人李白虽然早就知道“黄河之水天上来”,但“奔流到海不复回”的结论却下的太绝对了。从江河流入海洋中的一部分水分被蒸发后由大气输送到高原地区变成冰雪降落到地球表面,融化后又从河流的源头进入了沿地球表面回归大海的旅程。对地球水分蒸发、输送、凝结和降落等规律的研究和了解构成了气象学中的重要内容,也是天气预报时考虑的重要因素和预报内容的重要组成部分。

大洋上空大气中的凝结核来自哪里?

大气科学的理论和实验已经证明,在十分纯净的空气中,水汽通过水分子结合只能产生百万分之一毫米的云滴胚胎。这样小的胚滴能够在空气中存在的条件是:空气含水汽要达到百分之几百的过饱和度。而一般情况下大气中的水汽含量小于百分之百,空气中的水分子不能自身聚合成云滴。但当大气中存在凝结核时,凝结核可以起到凝结核心的作用。在陆地上,火山喷发、矿物燃烧和工厂排放的可溶性粒子以及地面扬尘中的某些粒子都可以成为云凝结核的来源,但在离大陆遥远大洋上空的大气中,云凝结核来自哪里呢?

有人考虑海浪飞沫蒸发出的海盐粒子可以为大洋上空的降水提供凝结核,但根据对自然云核的化学分析,多数粒子可在300℃下挥发,很可能是硫酸铵一类物质,而海盐的主要化学成分是氯化物。另外,从云核随高度的分布来看,大陆气团5000米高度层次上粒子的浓度是地面的五分之一,而海洋气团中粒子在各层高度上的粒子浓度都相差不大。因此,大洋上空的水汽凝结核应主要源于陆地,由风从陆地上输送到大洋上空。

大气中的热量是不是直接来自太阳?

“万物生长靠太阳”。太阳辐射是地球能量来源的最主要部分。但是,大气温度的升高是不是太阳直接加热的结果呢?有的同学可能会根据冬天的体验断定大气温度的升高是太阳直接加热的结果,因为早晨太阳出来后空气温度会不断的升高。这种看法是不对的。想想冬天取暖的情景吧:离火炉越近,空气温度越高,人就感觉到暖和。一般情况下,底层大气的温度随高度的增加是减小的,许多避暑胜地位于海拔高度较高的山区就是因为距离大面积地球表面比较远的缘故。根据计算,大气中热量的绝大部分来自地球表面,底层大气直接吸收太阳辐射得到的热量只相当于从地球表面获得热量的五分之一。

地球表面加热大气的热量主要从哪里来的呢?太阳辐射。原来,大气对热量吸收的波长是有选择性的,它比较喜欢吸收地球表面放出的长波辐射,而“放过”大部分的太阳短波辐射到达地球,等到地球表面被加热后再吸收长波辐射。

内陆地区暴雨的水分从何处来?

炎热的盛夏,远离海洋的内陆地区有时会出现非常强烈的暴雨。如1977年8月1日~2日,内蒙古与陕西接壤的毛乌素沙漠中的木多才当两天降水达1400毫米,相当于我国南方福州全年的降水量。这样多的水分在暴雨发生时是从哪里来的呢?

通过天气图的追踪可以发现,内陆地区暴雨的水分来源仍为海洋。可能同学们感到困惑,这样远的距离,海洋提供的水分是怎么输送过去的呢?原来,内陆地区暴雨发生时,在离地面不是太高的空中会出现风速很大的气流(称为低空急流)将水分源源不断地从海洋上空输送到暴雨地区的上空,降落到地面上就形成了暴雨。

什么是海洋性气候?

“海洋气候”和“海洋性气候”有一字之差,表达的内容是否也存在很大的差别呢?“海洋气候”指的是海洋上大气的多年平均运动状态,以及随时间、空间的统计变化特征。一般而言,主要指的是大洋上气温、气压、降水、风、云量、湿度、蒸发等各种要素在时间和空间上的分布。

“海洋性气候”指的是受海洋影响显著、临近海洋地区的气候。海洋性气候是相对于大陆性气候的一种气候类型,它的最主要特征是冬暖夏凉,秋暖春凉。

海洋性气候有哪些特征?

海洋性气候是受海洋影响比较显著地区的气候,与大陆性气候相反。海洋性气候一年之内最高和最低气温的差值一般不超过20℃,而大陆性气候最显著地区的气温年较差却可以超过100℃;海洋性气候一天之内最高和最低气温的差值一般不会超过10℃,而大陆性气候的气温日较差却可以超过30℃。最热月份和最冷月份时间,海洋性气候在北半球一般8月份最热,2月份最冷,有些海区的最热和最冷月份甚至在9月和3月;而大陆性气候在北半球最热和最冷的月份分别是7月和1月。在湿度方面,一般海洋性气候空气湿润,大陆性气候空气干燥。

海洋性气候只有一种吗?

风光旖旎,风景如画的夏威夷是旅游观光的好地方。虽然地处副热带,但因四周被大洋环绕,最高温度也不过30℃多。是不是所有的海洋性气候都是类似于夏威夷的气候?不是的,否则世界上的旅游胜地就会太多了。

同样都位于赤道地区,热带东太平洋沿岸和海岛上的气候因冷洋流的影响,虽然温度的变化幅度不大.但由于降水稀少,属于低温干旱型的热带海洋性气候;而热带西太平洋沿岸和海岛上的气候因具有充沛的降水,属于高温高湿型的热带海洋性气候。位于温带的青岛等沿海和海岛的气候则属于温带海洋性季风气候。欧洲沿海国家和英国则属于温带湿润型海洋性气候。

因此,地理位置、海水性质等因素的差异可以产生差别比较大的海洋性气候。

海洋和陆地为什么对大气的影响不同?

海洋和陆地虽然都是处于大气下方的地球表面,但由于“性格”不一样,在对大气的影响作用方面具有比较大的差别。一个原因是由于海水流动对热量的输送。如欧洲西部和北部的气温比同纬度高的原因就在于北大西洋暖流的影响。第二个原因是海洋除了像陆地那样从地球表面加热大气外,还通过水的相变(如水汽凝结成水,水凝结为冰等)释放的热量在大气的中、上层对大气进行加热。因此,除了陆地表面在对被太阳加温的“态度”上反映比海洋敏感得多以外,海洋通过将热量和水分沿地球表面的输送对大气的影响变得更加复杂和影响深远。

为什么说海洋是气候的大空调器?

海洋对气候要素中的气温和湿度的变化具有极大的影响,有些类似于空调的作用:气温低的时候加热空气,气温高的时候对空气进行冷却,保持相对稳定的湿度。为什么会这样呢?

原来,海水和陆地土壤储存热量的能力有很大的不同。由于土壤容纳热量的能力远远小于海水,因此,春季到来时,同是地球表面的陆地很快被加热,所以土壤上空的大气温度很快就会升高;而海水的热容量很大,需要更长的时间被加热才能增加温度,所以海洋上空的气温在春季增加的很慢。同样的道理,在秋、冬季节,陆地很快就冷却下来,但缓慢的海水降温使上空大气温度比陆地上的空气温度高出许多。因此,宜人的海洋性气候主要是有海水巨大的容纳热量的能力进行调节的。

海岸带气候有什么明显特点?

海岸带位于海洋和陆地的结合地带。大家知道,由于陆地和海洋具有不同的热力性质,海洋性气候和大陆性气候具有明显的差别。界于其中的海岸带气候则兼有两种不同气候的特点:靠近海洋的一侧具有明显的海洋性气候特点,而靠近大陆的一侧则明显受到陆地的影响。因此,海岸带气候最明显的特点就是它的变化性。从海洋向陆地的方向,湿度逐渐减小,温度的日变化和年变化幅度则逐渐增加。

海洋性气候和大陆性气候有多大的区别?

气候是指某个地区长时间天气变化的平均特点。由于海洋和陆地对大气的影响作用不同,沿海地区与内陆地区的气候变化具有不同的特点。那么,海洋性气候与大陆性气候有什么主要区别呢?

“早穿棉,午穿纱,围着火炉吃西瓜”,这是位于亚洲大陆腹地的我国新疆地区气温日变化的特点。在夏季的白天,新疆某些地区的最高气温可达40℃多,而冬天这些地区的气温又可低达零下几十度。同时,这些地区一年中大部分时间空气的含水量都比较小。而位于东部地区的青岛,通常情况下每天的最高温度和最低温度相差在10℃以下。跟同纬度其他内陆地区相比,空气湿润,冬无严寒,夏无酷暑,气温的年较差也比较小。因此,空气相对湿度的变化小、相对相同纬度其他地区气温日变化幅度和年变化幅度小是海洋性气候的主要特征。

海洋气候带有几种类型?

地球上气候带的分布与太阳辐射量的多少具有密切的关系。海洋气候带是关于赤道对称的,从赤道向两极,可分为赤道海洋气候带、热带海洋气候带、副热带海洋气候带、温带海洋气候带、寒带海洋气候带以及极地海洋气候带。

热带海洋气候有什么特点?

热带海洋气候带位于南北两半球副热带高压带向南一侧的信风带位置上。这个气候带中的风力比较稳定,大洋东部受冷海流的影响,气温不高,夏季在26℃~24℃之间,冬季在26℃~20℃,湿度大,降水少,年雨量仅为100毫米~150毫米,雾多,近岸有沙漠。大洋西部受暖海流影响,气温高,湿度大,有大量对流云组成的热带云团,常出现大风和暴雨。

副热带海洋气候有什么特点?

副热带海洋气候带在热带海洋气候带和温带海洋气候带之间,是偏东的信风带和西风带交替控制的地带。该气候带的一个特点是季节变化明显,夏季受热带气团控制,天气晴朗,降水量和风力都小。大洋东部夏季天气凉爽干燥,冬季盛行西风,常出现气旋和锋面,雨量较夏季显著增大。大洋西部一般为季风气候,夏季高温多雨,冬季低温干燥。

赤道海洋气候有什么特点?

赤道海洋气候带位于南北纬10度之间,是相对稳定的、没有季节变化的气候带。这种气候带内太阳辐射强烈,空气以上升运动为主,水平风力微弱,终年气温高,湿度大,云量多,降水量大。降雨的时间多出现在夜间或午后.以阵发性降水为主要降水形式。

温带海洋气候有什么特点?

温带海洋气候带位于副热带海洋气候带和寒带海洋气候带之间,是中纬度海洋季节变化显著的地带。该气候带终年盛行西风,风力强劲,气温变化和缓,冬无严寒,夏无酷暑。全年气旋活动频繁,降水较多。大洋东部冬暖夏凉,湿度较大,降水较多;大洋西部受季风影响,冬季寒冷干燥,夏季温湿多降水。

寒带海洋气候有什么特点?

寒带海洋气候带在温带海洋气候带和极地海洋气候带之间,是高纬度海洋气候带。该气候带冬季寒冷,冬季气温低于0℃,夏季凉爽,气温在0℃到10℃之间,常年盛行东风,降水少,年降水量平均只有120毫米左右。

极地海洋气候有什么特点?

极地海洋气候带主要指北冰洋和南极洲大陆边缘洋面地区的气候。该气候带的最大特点是温度低。冬季为极夜,大部分地区为常年冰雪,北极海区1月份平均气温为零下32℃,盛行东风;南极沿海年平均气温零下10℃,盛行风为南极高原吹下的南风。夏季为永昼,多低压活动,太阳辐射多用来消融冰雪,气温也不高,北极海区7月份的气温平均为零下2℃。极地海区的降水量不大,北极海区的年降水量约为200毫米,南极海区的年降水量只有120毫米左右。

什么是气候系统?

气候系统指的是大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间的相互作用。

1974年,在瑞典斯德哥尔摩召开的世界气候物理基础和气候模拟会议提出:在了解地球形成和它的变化机制中,我们面对一个极其复杂的物理系统。这个系统不但包含着我们比较熟悉的大气行为,而且还包含我们还了解不多的世界海洋、冰体和陆地表面各种各样的变化。除了物理过程以外,还有复杂的化学、生物过程影响着气候,也影响着地球上人类和其他有生命的世界,这些过程在各种不同的时间和空间尺度上有着复杂的相互作用,并构成了一个相互作用的气候系统。

气候系统中有哪些主要气候过程?

在气候系统的各子系统内部及系统之间,存在着多种气候过程,其中最主要的过程主要有:辐射和云过程、陆面过程、海洋过程、冰雪圈过程、大气化学过程。

云通过对太阳辐射和地球辐射的吸收、反射和散射改变加热和冷却分布来影响大气运动。云还通过水汽凝结形成潜热源,使大气过程和水分循环过程相互作用。陆地表面因不同的植被类型和土壤特性,影响地面的反照率、积雪面积、地面粗糙程度、土壤湿度等因素影响地面与大气之间的动量、热量和物质交换。海洋通过加热或冷却影响大气,海流的热量输送在大气热量平衡中起着重要的作用。冰雪对太阳辐射的影响与气候变化存在着相互促进的作用,但冰雪的增多减少了大气中水汽的含量。大气化学组成在地球和大气的辐射能量收支平衡当中也起着重要的作用。

为什么南半球的气候变化幅度比北半球要小得多?

地球南北半球气候的变化幅度具有比较明显的差别。北半球气候变化的幅度要比南半球气候变化的幅度大得多。这种差别是什么原因造成的?

从海洋性气候和大陆性气候的对比中,我们知道,受海洋影响大的海洋性气候无论是温度还是湿度的变化幅度都比大陆性气候小得多。这是由海洋巨大的热容量对气候的调节作用决定的。如果我们看一下世界地图,就会发现,南半球的海洋面积比北半球要大得多。从另一个角度来说,就是北半球受陆地的影响要比南半球大。因此,同样是位于副热带大洋洋面上高压强度的季节变化,南半球副热带高压的季节性变化相对很小,而北半球副热带高压在冬季强度很小,而在夏季则非常强大。

因此,南北两个半球气候变化幅度的差异是由海陆面积的比例决定的。

为什么气候预报必须考虑海洋的影响?