熱帶海洋-大氣相互作用

海洋與大氣環流系統是通過海氣交界面的相互作用而耦合在一起的，海洋主要是通過向大氣輸送熱量而影響大氣，是大氣環流的主要能源；大氣則主要是通過向海洋輸送動量和熱量而影響海洋，近地層的風是海洋環流的主要驅動力。溫帶海洋和大氣的主要動力學和熱力學的時問尺度，相差好幾個量級，海洋的時間尺度比較短，大氣環流的時間尺卻比較長，因此，海氣相互作用最有效的地方是在熱帶。下面擬從五個方面來討論熱骷海氣相作用。

基本介紹

• 中文名：熱帶海洋-大氣相互作用
• 外文名：Tropical ocean-atmosphere interaction

南方濤動

Hildebrandson¨，最早發現澳大利亞的悉尼與阿根廷的布宜諾斯艾利斯之間的氣壓距平有反位棚舊關係。本世紀20一30年代，Walker對這個現象進行了仔細分析，發現這不是一個局地現象，而是一個涉及東西兩半球的大尺度現象。當太平洋氣壓高時，從非洲到澳大利皿之問的印度洋氣壓就低。這兩個地區降水量的變化趨勢正好與氣壓相反。這種情況冬夏並不相同，他將這種現象定義為南方濤動(Southern Oscillation)，並提出了一個衡址其強弱的南方濤動指數(S0I)的計算方法。這個S0I主要是用某些站(或某些區域)的一些氣象要素(如氣壓和溫度)的季平均距平值來計算的，季節不同則選用的氣象要素、站點和區域也不棚同，這是因為南方濤動的強度與大氣活動中心密切相關，而季節不同，大氣活動中心的位置和特性也不相同。SOI的計算雖較繁瑣，但它能很好地反映南方濤動強度的變化。一般來說，S0I值大，太平洋氣壓就高，而印度洋的氣壓則低。

Walker環流

強赤道冷水帶必然要影響海面上的大氣。赤道東太平洋水溫和氣溫都極低，因此不存在Hadley環流的上升支。在這個地區，海平面水平氣壓梯度是向西的，氣流在兩半球的Hadley環流之間向西運動，一直到達溫暖的西太平洋，並在那裡從暖海水中得到充沛的水汽供應，被加熱變成一支濕絕熱的大尺度上升氣流，當它上升到對流層上層之後，由於水平氣壓梯度是向東的，因而折向東流去，最後在南美洲以西的洋面上下沉，形成了一個東西向的閉合垂直環流圈。這個環流圈在西邊由於上升氣流是濕絕熱的，所以水平範圍較窄，而在東邊由於溫度層結是穩定的，所以範圍較寬，下沉的增溫和淨輻射失熱相平衡。該環流圈引起的熱帶大氣東西向交換，與熱帶其它地區很不相同，它通過聯結大尺度暖濕空氣的上升和乾冷空氣的下沉能造成大量位能的釋放。這個熱力的東西向垂直環流被稱為Walker環流，它是南方濤動的一個重要組成部分。

南方濤動、Walker環流與赤道海面溫度變化的關係

南方濤動與Walker環流有密切的關係。將南方濤動的強度簡單的用雅加達和赤道東太平洋的氣壓差來表示．在海平面氣壓廓線上，雅加達和東太平洋所在經度分別標上了一個與

橫坐標垂直的小直線段，直線段的上下兩端分別表示在南方濤動發生時的極端最高和最低氣壓值。雅加達和東太平洋的氣壓是反位相的，所以南方濤動強度加人時，就會使Walker環流所在經度範圍內的地面氣壓廓線坡度變陡。

厄尼諾與ENSO事件

厄尼諾(E1一Nifio)原來是指冬季在秘魯沿岸太平洋寒流中一支南下的暖流，這支暖流的南界一般是在赤道以南幾度的地方。但有時山於大氣環流異常，這支暖流會異常發展，可越過12°S，導致嚴重災害。有時，由於它和冷水混合，導致生物大量死亡，海水放出的硫化氫也會造成嚴重污染。在70年代，Remage等將這個術語原來的含意擴大，用來表示更大範圍的暖水事件，即赤道和南美洲近海的海水增暖現象。

雖然每次厄尼諾事什在範圍、特點、出現上有一定的差異，但它們的演變過程是槲似的。Rasmusson等叫用50年代以來6次厄尼諾事件(1953、1953、1957、1965、1969、1972年)期間的海洋觀測資料，用合成法描述了厄尼諾事件期間海面溫良(SST)距3F、海面風和降水距平的演變過程。根據厄瓜多-秘魯西海岸海溫變化，可以將厄尼諾事件前一年的8月到下一年的2月劃分為5個階段進行討論。

季風區的海氣相互作用

全世界最顯著的季風現象出現在亞非地區。因為季風是由海陸之問熱力對比產生並維持的，因此不但亞非季!風區的季風環流對印度洋的洋流及海面溫度有重大影響，而且這些海域的海面溫發對該地區的環流電有重要影響。

熱帶海氣作用與中緯度環流的遙相關

關於熱帶海氣作用與中緯度環流變化的遙相關最早是Bjerknesml提出來的，他指出當熱帶地區海面增暖時，Hadley環流將加強，使它攜帶更多的角動量到中緯度西風帶，從而引起北太平洋：卜緯度地區西風加強；海面變冷時情況則與此相反。遙相關對中緯度天氣預報有重要的意義，因此近二十年對這方面的研究取得了很多有意義的成果，其中Yasunari心州的工作很有代表性。

熱帶海洋對大氣環流作用的數值模擬

前面對赤道太平洋暖水事件(厄尼諾)的發展過程進行了較詳細的描述，但根據這些描述仍很難弄清熱帶海水異常增暖對行星尺發大氣環流的影響，要探討這個問題，比較好的辦法是利用大氣環流模式(GEM)進行數值模擬。這方面工作已有很多，其中Shukla和Walace的數值模擬研究比較成功。