海–氣熱交換，海洋和大氣通過其界面不斷地、強弱不均地進行著熱量交換。它包括三個過程：輻射熱交換、感熱交換和潛熱交換。輻射熱交換，即海面吸收的短波輻射Qsw與海面有效長波輻射Qb之差。感熱交換Qh，為由湍流方式完成的從高溫介質向低溫介質的熱輸送。因為僅與介質溫度有關的熱稱為感熱，因此這一過程特稱為感熱交換。潛熱交換Ql，為水蒸發（凝結）所消耗（增加）的熱量。水從海面蒸發，儘管吸收了海中的熱量，但是水汽進入大氣後，並不能直接使空氣溫度升高，只有當水汽再凝結（升華）成水（冰）——產生雲和降水時，才將蒸發潛熱釋放到大氣中，這就是潛熱的含義。在海–氣熱交換中，潛熱比感熱更重要，特別是在熱帶地區。
基本介紹
- 中文名：海–氣熱交換
- 外文名：Air sea heat exchange
地球大氣及海洋的總能量歸根到底是來自太陽輻射的能量。但是，大氣除了其中的少量水汽、雲滴、臭氧(O3)等之外一般不直接吸收太陽輻射，它所獲得的熱量主要來自下墊面。因此，海–氣熱交換對於洋面大氣乃至全球大氣的能量供應、對於海洋大氣的能量平衡是至關重要的。基於這一原因，海–氣熱交換的研究成為當今涉及大洋環流、大氣環流和全球氣候變化研究的重大基礎性課題。以太平洋的黑潮為例：冬季，黑潮流域的月平均海溫比海面氣溫高達6℃，海洋給大氣輸送的感熱和潛熱分別為100瓦/米2和250瓦/米2。不僅是冬季，黑潮流域一年到頭都是高水溫區，因此這裡是全球海–氣熱交換最活躍的海域之一。由於這一海域高溫水域寬廣，大氣從海洋獲得大量感熱和潛熱，致使該海域成為全球颶風（颱風）勢力最強、範圍最大、頻數最多的海區之一，也是海上爆發性氣旋頻繁發生、發展的海區（見海上溫帶氣旋）。此外，根據大量統計資料可知：黑潮海域海–氣熱交換的異常，不僅影響颱風的強度、路徑和頻率，而且與中國大陸的旱澇等氣候異常也有著顯著相關關係。 海–氣熱交換量的正、負和大、小，依賴于海面風、海–氣溫差、空氣濕度和雲量等多種海洋氣象要素。一般說來，風速大、海–氣溫差大、濕度小、少雲，則海–氣熱交換量增大。在20世紀60年代之前，不僅大洋上的這些要素的觀測精度不高，甚至缺測，而且計算公式大都是半經驗式或實驗式，種種係數或參數常常因人而異，所以，此前進行全球範圍的海–氣熱交換的計算研究面臨重重困難。隨著衛星遙感技術的突飛猛進和計算機技術、四維資料同化技術的發展，無論是觀測的數量、精度，還是計算模式的精度，都有很大提高，從而大大推動了全球或區域性海–氣熱交換的計算研究。
