12-海氣相互作用、環(huán)流輸送與氣候異?！Y(jié)合相關(guān)高考真題

海氣相互作用、環(huán)流輸送與氣候異常～結(jié)合相關(guān)高考真題氣候形成的環(huán)流因子包括大氣環(huán)流和洋流，這二者間有密切的關(guān)聯(lián)。本節(jié)首先闡明海氣相互作用與環(huán)流，再依次論述環(huán)流在熱量交換和水分循環(huán)中的作用。最后以厄爾尼諾事件為例，說明環(huán)流變異導(dǎo)致氣候的變異。一、海氣相互作用與環(huán)流海洋與大氣之間通過一定的物理過程發(fā)生相互作用，組成一個(gè)復(fù)雜的耦合系統(tǒng)。海洋對(duì)大氣的主要作用在于給大氣熱量及水汽，為大氣運(yùn)動(dòng)提供能源。大氣主要通過向下的動(dòng)量輸送（風(fēng)應(yīng)力)，產(chǎn)生風(fēng)生洋流和海水的上下翻涌運(yùn)動(dòng)，兩者在環(huán)流的形成、分布和變化上共同影響著全球的氣候。海洋占地球表面積的70.8%，海洋的比熱(4186.8J/kgK)約為空氣比熱(718J/kgK)的6倍，全球10m深的海洋水的總質(zhì)量就相當(dāng)于整個(gè)大氣圈的質(zhì)量。如前所述，到達(dá)地表的太陽輻射能約有80%為海洋所吸收，且將其中85%左右的熱能儲(chǔ)存在大洋表層（約自表面至100m深處)，這部分能量再以長波輻射、蒸發(fā)潛熱和湍流顯熱等方式輸送給大氣。圖6·11給出年平均逐日從海洋輸入大氣的總熱量。海洋還通過蒸發(fā)作用，向大氣提供大約86%的水汽來源。在圖6·11的總熱量中，平均而言，潛熱約占顯熱的8倍強(qiáng)。這種熱量的輸送，不僅影響大氣的溫度分布，更重要的是它是驅(qū)使大氣運(yùn)動(dòng)的能源，在大氣環(huán)流的形成和變化中有極為重要的作用。由此可見，海洋是大氣環(huán)流運(yùn)轉(zhuǎn)的能量和水汽供應(yīng)的最主要源地和儲(chǔ)存庫。此外，在CO?循環(huán)中，海洋是CO?的巨大貯存庫，它也通過調(diào)節(jié)大氣中的CO?含量來影響氣溫和環(huán)流。海洋是從大氣圈的下層向大氣輸送熱量和水汽，而大氣運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的風(fēng)應(yīng)力則向海洋上層輸送動(dòng)量，使海水發(fā)生流動(dòng)，形成“風(fēng)生洋流”，亦稱“風(fēng)海流”。由圖6·12可見，世界洋流分布與地面風(fēng)向分布密切相關(guān)。洋流形成的原因很多，除風(fēng)生洋流外，還有因海洋水溫、鹽分及密度不均引起的“密度流”以及因某地海水流去，相鄰海區(qū)的海水流入補(bǔ)充的“補(bǔ)償流”等。但以風(fēng)生海流最為重要。在熱帶、副熱帶海洋，北半球洋流基本上是圍繞副熱帶高壓作順時(shí)針向流動(dòng)，在南半球則作反時(shí)針向流動(dòng)。由圖6·12可見，因信風(fēng)的推動(dòng)，在赤道具有由東向西的洋流，在北半球稱北赤道洋流，在南半球稱顯熱：使物體溫度升高、但不發(fā)生相變化（固、液、氣態(tài)轉(zhuǎn)化)的熱量。南赤道洋流。顯熱：使物體溫度升高、但不發(fā)生相變化（固、液、氣態(tài)轉(zhuǎn)化)的熱量。副高是反氣旋，在北半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其外圍風(fēng)吹拂形成的洋流亦是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。副高是反氣旋，在北半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其外圍風(fēng)吹拂形成的洋流亦是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。為維持海水的連續(xù)，于是在南北赤道洋流間自然就發(fā)展一種補(bǔ)償洋流，方向與赤道洋流相反，由西向東流，稱赤道逆流。在副熱帶高壓西側(cè)，具有流向中高緯度方向的洋流。因海水來自低緯度，其溫度比流經(jīng)地區(qū)的水溫高，所以是暖流。例如，大西洋中的灣流水溫就很高，勢(shì)力也很強(qiáng)，它不僅有北赤道洋流的水流匯入墨西哥灣，而且還有一部分南赤道洋流注入，然后出佛羅里達(dá)海峽，沿美國東岸北流。這支暖洋流流量大，對(duì)沿岸氣候影響特別顯著。與此相對(duì)應(yīng)，在北太平洋西部有黑潮暖流，在南太平洋有東澳大利亞暖流、在南印度洋有莫桑比克暖流，南大西洋有巴西暖流。在副熱帶高壓北側(cè)盛行西風(fēng)，上述暖洋流在副高西側(cè)向極地方向流到緯度40°附近，乃受西風(fēng)影響折向東流，遇到大陸，分向南北流動(dòng)，在北半球向南的一支沿副高東側(cè)南流，因?yàn)檫@種洋流是從高緯向赤道方向流動(dòng)，其溫度比流經(jīng)地方的水溫低，所以是冷流。例如，在北大西洋沿北非西岸有加那利冷流，在北太平洋沿美國西岸有加利福尼亞冷流，在南太平洋有秘魯冷流。在緯度40°以上的洋面，洋流繞著副極地低壓流動(dòng)，這在北半球表現(xiàn)最顯著。例如，北大西洋的灣流受冰島低壓東南部西南風(fēng)的影響，就有一支長驅(qū)向東北方向流動(dòng)，稱北大西洋暖流，沿歐洲海岸伸入到巴倫支海。在冰島低壓的西部盛行北風(fēng)和西北風(fēng)，形成格陵蘭冷流和拉布拉多冷流。這些冷流來自北冰洋，攜有冰塊和巨大的冰山，冷流的密度大，當(dāng)它與灣流相遇時(shí)，就潛入灣流之下。北太平洋副極地低壓中心位于阿留申群島附近，環(huán)繞此低壓也有類似北大西洋的逆時(shí)針向洋流。在北美西岸有阿拉斯加暖流，在亞洲東岸有堪察加冷流。不過由于阿留申低壓沒有冰島低壓強(qiáng)，再加上北太平洋的地形與北大西洋不同，所以這里東西岸洋流強(qiáng)度比較弱。南半球中高緯度的洋面是開闊的，它的西風(fēng)漂流很強(qiáng)，水溫亦較低。印度洋季風(fēng)盛行，洋流也隨著發(fā)生季節(jié)的改變。在北半球冬季，印度洋中盛行東北季風(fēng)，因此在阿拉伯海具有西向洋流，稱東北季風(fēng)洋流；在北半球夏季因西南季風(fēng)盛行，所以洋流方向轉(zhuǎn)變180°，稱西南季風(fēng)洋流。綜上所述，海洋提供給大氣大量的潛熱和顯熱，成為大氣運(yùn)動(dòng)的能源，使大氣環(huán)流得以形成和維持。而大氣環(huán)流又推動(dòng)海水流動(dòng)，產(chǎn)生風(fēng)生洋流。這里必須指出：洋流的流向除受風(fēng)力作用外還受地轉(zhuǎn)偏向力和海水摩擦力的作用，因此洋流的流向并不和風(fēng)向一致，在北半球要向右偏，南半球要向左偏。洋流的流速遠(yuǎn)比風(fēng)速小。從鉛直方向而言，洋流的速度以海洋表面為最大，因摩擦力的影響，愈向下層流速愈小，至一定深度減弱為零。由于海洋不是無界的，風(fēng)場也是不均勻的，風(fēng)生洋流會(huì)產(chǎn)生海水質(zhì)量的輻合和輻散，特別是在海岸附近，由于側(cè)邊界的作用這種輻合和輻散作用尤為明顯。例如在熱帶、副熱帶大陸西岸，因離岸風(fēng)的作用，把表層海水吹流而去造成海水質(zhì)量的輻散，必然引起深層海水上翻(Upwelling)，由于深層海水水溫比表層水溫低，因此在上翻區(qū)海水水溫要比同緯度海洋表面的平均水溫為低。相反，如果風(fēng)向改變，海水質(zhì)量在此輻合，必然引起海水下翻(downwelling),海面水溫將顯著增高，厄爾尼諾事件（后詳）就與此有密切關(guān)系。在暖海水表面一般是水溫高于它上面的氣溫，海面向空氣提供的顯熱和潛熱都比較多，不僅使空氣增溫，且使氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，利于云和降水的形成。熱帶氣旋大都源出于低緯度暖洋流表面即系此故。在冷洋流表面，空氣層結(jié)穩(wěn)定，有利于霧的形成而不易產(chǎn)生降水，因此在低緯度大陸西岸往往形成多霧沙設(shè)問：評(píng)價(jià)寒洋流對(duì)沿岸水分條件的影響？提示：氣溫低，空氣對(duì)流弱，少垂直降水；近地面溫度低，下沉的水汽易冷凝成霧，多水平降水。設(shè)問：評(píng)價(jià)寒洋流對(duì)沿岸水分條件的影響？提示：氣溫低，空氣對(duì)流弱，少垂直降水；近地面溫度低，下沉的水汽易冷凝成霧，多水平降水。典例（2020年江蘇卷)選擇大洋航線時(shí)，應(yīng)在確保航行安全的前提下，充分考慮氣象、海況條件和島礁等因素，盡可能沿地球表面大圓（以地心為圓心過地表兩點(diǎn)的圓）航行。圖4為“異他海峽西行好望角的大洋航線示意圖”。據(jù)此回答7-8題。7.60°E以東航線的選擇，主要考慮的是A.航程最短B.風(fēng)阻最小C.逆水最短D.島礁最少8.7月航線西段明顯北移，主要是為了A.避開南極冰山B.減少西風(fēng)帶影響C.遠(yuǎn)離熱帶風(fēng)暴D.便于沿途補(bǔ)給【答案】7.A8.B【解析】7.讀圖可知，60°E以東航線無論1月還是7月航線都基本不變，因此該航線對(duì)風(fēng)阻和逆水等不是主要考慮因素，故B、C錯(cuò)。從圖文信息不能看出該航線的島礁的多少，D錯(cuò)。從題干信息可知，海上航行在確保安全的前提下，充分考慮氣象、海況條件和島礁等因素，盡可能沿地球表面大圓航行，因?yàn)榇髨A劣孤球面距離最短，故A對(duì)。8.讀圖可知，該航線西段緯度較低，不受南極冰山影響，A錯(cuò)。7月太陽直射點(diǎn)北移，西風(fēng)帶北移，此時(shí)該段航線受西風(fēng)帶影響大，航線北移可以減少西風(fēng)帶影響，降低風(fēng)阻，B對(duì)。航線北移，緯度更低，受熱帶風(fēng)暴影響更大，C錯(cuò)。航線北移，并沒有明顯靠近陸地，D錯(cuò)。二、環(huán)流與熱量輸送大氣環(huán)流和洋流對(duì)氣候系統(tǒng)中熱量的重新分配起著重要作用。它一方面將低緯度的熱量傳輸?shù)礁呔暥?，調(diào)節(jié)了赤道與兩極間的溫度差異，另一方面又因大氣環(huán)流的方向有由海向陸與由陸向海的差異和洋流冷暖的不同，使同一緯度帶上大陸東西岸氣溫產(chǎn)生明顯的差別，破壞了天文氣候的地帶性分布。(一)赤道與極地間的熱量輸送由前所述地球約在南北緯35°間，地-氣系統(tǒng)的輻射熱量有盈余，在高緯則相反。但根據(jù)多年觀測的溫度記錄，卻未見熱帶逐年增熱，也未見極地逐年變冷，這必然存在著熱量由低緯度向高緯度的傳輸，這種傳輸是由大氣環(huán)流和洋流來進(jìn)行的。根據(jù)南北方向上的風(fēng)速矢量V，當(dāng)時(shí)的氣溫T，空氣的比濕q，可以按下式計(jì)算顯熱(Qp)和潛熱(LE)在南北方向上的水平輸送。取與V垂直的一小塊面積ABCD(圖6·13)，高為δz，底邊長為δx，設(shè)空氣在單位時(shí)間內(nèi)由ABCD流到積分的幾何意義：求曲邊圖形的面積。A'B'C'D'，以ρ示空氣的密度，Cp示其定壓比熱。積分的幾何意義：求曲邊圖形的面積。則單位時(shí)間通過ABCD截面積的空氣質(zhì)量為：ρVδxδzCpT，通過的顯熱為：ρV6δxδzxCpT。根據(jù)靜力學(xué)方程ΔP/Δz=—ρg因(ΔP/Δz)δz=δP=—ρgδz，則在水平方向?yàn)閱挝婚L度（δx=1），鉛直方向氣壓差為δP(負(fù)值)的面內(nèi)，單位時(shí)間輸送的顯熱為：—VCpTδP/g若計(jì)算從地面（氣壓為P?)到大氣上界(P=0)的鉛直剖面，在南北方向單位時(shí)間的顯熱輸送量(Qp),則應(yīng)對(duì)上式積分，即Qp=(Cp/g)×(由0到P?對(duì)VTdP進(jìn)行的積分)(6·11)在實(shí)際計(jì)算時(shí)，常把大氣分成n層，(6·11)式可近似地改寫成Qp=(Cp/g)×【從i=1到n，對(duì)TiViΔPi進(jìn)行的求和)(6·12)其中Ti(℃)和Vi(m/s)為從地面到第i層的平均溫度和平均風(fēng)速，△Pi為其間平均氣壓差值(hPa)，Qp的單位為(J/ms)。類似推導(dǎo)，從地面到大氣上界潛熱(LE)在南北方向上的水平輸送公式在具體計(jì)算時(shí)可寫成LE=(L/g)×【從i=1到n，對(duì)ViqiΔPi進(jìn)行的求和)(6·14)上式中L為蒸發(fā)潛熱，qi是從地面到第i層的平均比濕，其單位與顯熱相同。圖6·14是用上述公式計(jì)算所得的全球由低緯到高緯通過大氣環(huán)流輸送的顯熱、潛熱及洋流輸熱的年平均值。由赤道到極地的熱量傳輸隨緯度和季節(jié)而異。就年平均而論，熱赤道約在5°N左右，其中顯熱的傳輸即從此熱赤道分別向北、南輸送。低緯度洋流輸送的熱量多，中高緯度大氣環(huán)流輸熱較多。低緯度洋流輸送的熱量多，中高緯度大氣環(huán)流輸熱較多。從圖6·14中的曲線看，其輸送在緯度分布上有兩個(gè)高點(diǎn)，一在20°附近，一在50°—60°間；在高度分布上亦有兩個(gè)高點(diǎn)，一在近地面層，一在200hPa等壓面上。潛熱的輸送幾乎全在近地面2—3km的大氣底層，約在回歸線附近潛熱分別向高、低緯度輸送。向高緯度輸送的潛熱通量以40°附近為最高峰，向低緯度輸送的潛熱通量以10°附近為另一高峰。由南半球回歸線向北輸送的潛熱可跨越赤道直至5°N附近。洋流熱通量約自2°N左右的洋面分別向南北輸送，在20°附近達(dá)最高峰。據(jù)氣象衛(wèi)星探測的資料計(jì)算，圖6·14中所表示的數(shù)量均太低，最新衛(wèi)星資料表明在此高峰處，洋流由低緯向高緯傳輸?shù)臒崃考s占地-氣系統(tǒng)總熱量傳輸?shù)?4%，在30°—35°N間洋流傳輸?shù)臒崃空紓鬏斄康?7%。綜合以上各種熱通量的輸送，從年平均來講，以緯度40°附近為最大。從季節(jié)來講，冬季高低緯度間溫度差異最大，環(huán)流亦最強(qiáng)，由低緯向高緯輸送的熱量亦最大。夏季南北溫差小，熱量的傳送強(qiáng)度也較小。從大氣環(huán)流輸送形式來講，有平均經(jīng)圈環(huán)流輸送和大型渦旋輸送兩種。在顯熱輸送上，兩者具同一量級(jí)。潛熱的經(jīng)向輸送在30°—70°N地帶，則以大型渦旋輸送為主，平均經(jīng)圈環(huán)流次之，但在低緯度則基本上由信風(fēng)與反信風(fēng)的常定輸送來完成。大型渦旋指的是移動(dòng)性氣旋、反氣旋、槽和脊等。氣旋移動(dòng)的方向一般具有向北的分速，且在氣旋的前部（反氣旋的后部）常有暖平流，槽前（脊后）亦常有暖平流，所以能把熱量由低緯度輸送到高緯度。反氣旋的移動(dòng)方向一般具有向南的分速，且在反氣旋的前部（氣旋的后部）常有冷平流，脊前（槽后）亦常有冷平流，它們能把冷空氣從高緯度輸送到低緯度，這是調(diào)節(jié)高低緯度間熱量的一個(gè)重要途徑。據(jù)最新估計(jì)，在環(huán)流的經(jīng)向熱量輸送中，洋流的作用占33%，大氣環(huán)流的作用占67%。在赤道至緯度30°（低緯度地帶）洋流的輸送超過大氣環(huán)流的輸送。在30°N以北，大氣環(huán)流的輸送超過了洋流的輸送。這樣海洋大氣“接力式”的經(jīng)向熱量輸送是維持高低緯度能量平衡的主要機(jī)制。由于環(huán)流的作用調(diào)節(jié)了高低緯度間的溫度，表6·3列出了各緯圈上輻射差額溫度與實(shí)際溫度的比較。由上表可見，由于環(huán)流經(jīng)向輸送熱量的結(jié)果，低緯度降低了2—13℃，中高緯度卻升高了6—23℃。據(jù)最新資料，赤道實(shí)測溫度比輻射差額溫度降低了14℃，而極地則提高了25℃，因此大氣環(huán)流和洋流在緩和赤道與極地間南北溫差上，確實(shí)起了巨大的作用。這種作用在海洋表面上比大陸上更為顯著（見表6·4），尤其是冬季在北大西洋（經(jīng)度0°線）上因暖洋流強(qiáng)度大，赤道至北極圈的氣溫差別只有22℃，比歐亞大陸（經(jīng)度130°E線）上要小得多。設(shè)問：與大陸相比，大洋上赤道到極圈的氣溫差異小，對(duì)此作出解釋？設(shè)問：與大陸相比，大洋上赤道到極圈的氣溫差異小，對(duì)此作出解釋？(二)海陸間的熱量傳輸大氣環(huán)流和洋流對(duì)海陸間的熱量傳輸有明顯作用。冬季海洋是熱源，大陸是冷源，在中高緯度盛行西風(fēng)，大陸西岸是迎風(fēng)海岸，又有暖洋流經(jīng)過，故環(huán)流由海洋向大陸輸送的熱量甚多，提高了大陸西岸的氣溫。從圖6·12可見，北大西洋和北太平洋東岸（大陸西岸）暖洋流水溫正距平均在5℃以上，特別是北大西洋暖流勢(shì)力最強(qiáng)，又由于北大西洋洋盆的有利形狀，使得這支暖洋流流經(jīng)冰島、挪威的北角，一部分能遠(yuǎn)達(dá)巴倫支海，在盛行西到西南風(fēng)的作用下，使西北歐的氣溫特別暖和。從1月海平面等溫線圖上可以明顯地看出，這里的等溫線向極地凸出，并幾乎與海岸線平行，愈靠近大西洋海岸氣溫愈暖，愈向內(nèi)陸，氣溫乃逐漸變低，到了東西伯利亞維爾霍揚(yáng)斯克附近，1月平均氣溫降到一50℃，成為世界“寒極”，在鄂霍次克海海面因位于亞歐大陸東側(cè)，受西來大陸冷空氣的影響，溫度甚低，成為世界“冰窖”，北美大陸也有類似的西岸暖、東岸冷的現(xiàn)象，但海陸溫差不像亞歐大陸那樣突出。在夏季，大陸是熱源，海洋是冷源，這時(shí)大陸上熱氣團(tuán)在大陸氣流作用下向海洋輸送熱量。從7月海平面等溫線圖上可見，在熱帶、副熱帶大陸上氣溫最高，在大陸熱風(fēng)影響下，使紅海海面氣溫顯得特別高（大于32℃）。這時(shí)大陸通過大氣環(huán)流向海洋輸送熱量，但輸送值遠(yuǎn)比冬季海洋向大陸的輸送量小。夏季在迎風(fēng)海岸氣溫比較涼，在冷洋流海岸因系離岸風(fēng)，僅貼近海邊處，受海洋上翻水溫的影響，氣溫比大陸內(nèi)部要低得多。這種海陸間的熱量交換是造成同一緯度帶上，大陸東西兩岸和大陸內(nèi)部氣溫有顯著差異的重要原因。三、環(huán)流與水分循環(huán)水分循環(huán)的過程是通過蒸發(fā)、大氣中的水分輸送、降水和徑流（含地表徑流和地下徑流）四者來實(shí)現(xiàn)的。如圖6·15所示，由于太陽能的輸入，從海洋表面蒸發(fā)到空中的水汽，被氣流輸送到大陸上空，通過一定的過程凝結(jié)成云而降雨。地面的雨水又通過地表江河和滲透到地下的水流，再回到海洋，這稱為水分的外循環(huán)（又稱大循環(huán)），也就是海陸之間的水分交換。水分從海洋表面蒸發(fā)，被氣流帶至空中凝結(jié)，然后以降水形式回落海中，以及水分從陸地表面的水體、濕土蒸發(fā)及植物蒸騰到空中凝結(jié)，再降落到陸地表面，這就是水分內(nèi)循環(huán)（又稱小循環(huán)）。無論是在水分外循環(huán)或是水分內(nèi)循環(huán)中，大氣環(huán)流都起著重要作用。就全球而論，水分循環(huán)各個(gè)分量的估計(jì)值如下：全球平均年降水量為1040mm，以此值為100個(gè)單位，由海洋蒸發(fā)的水汽相當(dāng)于86個(gè)單位，降回到海洋的降水量約為80個(gè)單位，海洋蒸發(fā)的水汽有6個(gè)單位由大氣徑流輸送到大陸上空，陸地表面從河流湖泊、潮濕土壤和植物等蒸發(fā)、蒸騰出來的水汽有14個(gè)單位，降落到陸地的降水約有20個(gè)單位，多出的6個(gè)單位由地表和地下徑流流到海洋，以保持各自的水分平衡，全球水的總量約有97.2%儲(chǔ)存在世界大洋之中，其次冰原、冰川和海冰約占2.15%，地下水占0.62%，大氣圈中水分僅占0.001%。據(jù)長期觀測，地球上的總水量是不變的，維爾納茨基認(rèn)為，甚至在地球整個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的總水量也是不變的，因而水分的收入與支出是平衡的，這就叫做地球上的水量平衡。水量平衡是水分循環(huán)過程的結(jié)果，而水分循環(huán)又必須通過大氣環(huán)流來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)根據(jù)水分循環(huán)中三個(gè)分量：蒸發(fā)、降水和大氣中的全球的海上內(nèi)循環(huán)、陸地內(nèi)循環(huán)與海陸間循環(huán)水量之比為40：7：3。蒸發(fā)量最大的緯度在在副熱帶高壓帶，而降水量最大的是赤道低壓帶和西風(fēng)帶全球的海上內(nèi)循環(huán)、陸地內(nèi)循環(huán)與海陸間循環(huán)水量之比為40：7：3。蒸發(fā)量最大的緯度在在副熱帶高壓帶，而降水量最大的是赤道低壓帶和西風(fēng)帶。首先在蒸發(fā)過程中，在水源充足的條件下（如海洋），蒸發(fā)的快慢和蒸發(fā)量的多寡要受環(huán)流方向和速度的影響。從圖6·16b可以看出海洋上年平均蒸發(fā)量最高峰出現(xiàn)在15°—20°N和10°—20°S的信風(fēng)帶，這是風(fēng)向和風(fēng)速都很穩(wěn)定的地帶。信風(fēng)又來自副熱帶高壓，最有利于海水的蒸發(fā)，而赤道低壓帶因風(fēng)速小，海面蒸發(fā)量反而相形見絀。云和降水的形成以及降水量的大小與大氣環(huán)流的形勢(shì)更是息息相關(guān)，圖6·16a明顯地表示出世界降水的緯度帶分布有兩個(gè)高峰，一在赤道低壓帶，這里有輻合上升氣流，產(chǎn)生大量的對(duì)流雨，一個(gè)在中緯度西風(fēng)帶，在冷暖氣團(tuán)交綏的鋒帶上，氣旋活動(dòng)頻繁，降水量因之亦較多，是次于赤道的第二個(gè)多雨帶。在這兩個(gè)高峰之間，是副熱帶高壓帶，盛行下沉氣流，因此即使在海洋表面，降水卻甚稀少，如果將圖6·16(b)中全球年平均蒸發(fā)量曲線與(a)圖年平均降水曲線相重疊，則可見在13°一37°N地帶及7°一40°S地帶蒸發(fā)量大于降水量，水汽有盈余，在赤道帶和中、高緯度降水量大于蒸發(fā)量，水汽有虧損，因此要達(dá)到水分平衡，則需大氣徑流將水汽從盈余的地區(qū)輸送到水汽虧損的地區(qū)。從圖6·16c中可以看出，以副熱帶高壓為中心，通過信風(fēng)和盛行西南風(fēng)（北半球）將水汽分別向南和向北作經(jīng)向的輸送（見圖中箭頭方向）。大氣中水汽的輸送可用類似(6·11)和(6·12)式的方法計(jì)算。因單位質(zhì)量濕空氣內(nèi)包含的水汽質(zhì)量為q(比濕)，通過底邊為單位長度，從地面到大氣上界的鉛直剖面，在風(fēng)速矢量(V)方向單位時(shí)間的水汽輸送量為Qv=Qp=(1/g)×(由0到P?對(duì)VqdP進(jìn)行的積分)(6·15)實(shí)際計(jì)算時(shí)單位為g/cm·s，就年平均而言則為kg/m·a。就全球的水分輸送計(jì)算證明，在低緯度哈特萊環(huán)流對(duì)水汽輸送起的作用甚大，在中、高緯度也主要是通過大型渦旋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行水汽輸送的，圖6·16c是計(jì)算出的水汽經(jīng)向輸送值。典例（2018年江蘇卷)30.[海洋地理]圣勞倫斯灣面積約23.8萬平方千米，平均水深127米，海流從貝爾島海峽流入，卡伯特海峽流出，中心地區(qū)表層海水鹽度27‰～32‰，深層可達(dá)33.5‰，冬季完全冰封。每年5月至9月，這里是世界最佳的賞鯨地之一。圖22為“圣勞倫斯灣位置略圖”?；卮鹣铝袉栴}。(10分)(1)圣勞倫斯灣表層海水鹽度較同緯度大洋低的原因有。(2分)(2)圣勞倫斯灣表層海流呈時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，主要影響因素是。(2分)(3)每年5月底海冰開始解凍，浮冰主要積聚于海灣的，這時(shí)鯨也開始向海灣聚集的原因有（3分）(4)目前，世界上許多種鯨數(shù)量減少，有的甚至瀕臨滅表層洋流運(yùn)動(dòng)方向的影響因素：海岸輪廓、入海河流流向、風(fēng)向和地轉(zhuǎn)偏向力。絕，分析其原因。表層洋流運(yùn)動(dòng)方向的影響因素：海岸輪廓、入海河流流向、風(fēng)向和地轉(zhuǎn)偏向力。25.解析：(1)圣勞倫斯灣鹽度低的原因，主要從河流、海灣的封閉程度和高緯度海水的影響三個(gè)角度作答。(2)海流旋轉(zhuǎn)的方向，可以從地轉(zhuǎn)偏向力、海陸分布兩個(gè)角度分析，由于地轉(zhuǎn)偏向力以及海岸的阻擋促使海流向右偏，可以很容易判斷，該海灣表層海流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。(3)浮冰集聚的位置，主要結(jié)合浮冰的來源、海流流向和地形的阻擋來判斷，很容易確定浮冰積聚于該海灣的南部；再從水溫的變化和海流匯聚對(duì)餌料的影響兩個(gè)角度分析鯨向海灣聚集的原因。(4)鯨數(shù)量減少的原因，主要從人類捕殺及氣候變化、環(huán)境污染、海上航行等對(duì)鯨生存環(huán)境的不利影響分析。答案：(1)徑流匯入；海域較封閉；高緯低溫海水注入(2)逆時(shí)針地轉(zhuǎn)偏向力；海岸輪廓（陸地形狀）(3)南部水溫上升；不同性質(zhì)水流交匯，餌料豐富(4)全球氣候變暖；過度捕殺；海上航行等人類活動(dòng)；海洋環(huán)境污染。四、環(huán)流變異與氣候如上所述，環(huán)流因子在氣候形成中起著重要作用。當(dāng)環(huán)流形勢(shì)在某些年份出現(xiàn)異常變化時(shí)，就會(huì)直接影響某些時(shí)期內(nèi)的天氣和氣候，出現(xiàn)異常。近年來頻繁出現(xiàn)的厄爾尼諾/南方濤動(dòng)(ESO)就是一個(gè)顯著的實(shí)例。厄爾尼諾一詞源出于西班牙文“ElNino”,原意是“圣嬰”。最初用來表示在有的年份圣誕節(jié)前后，沿南美秘魯和厄瓜多爾附近太平洋海岸出現(xiàn)的一支暖洋流，后來科學(xué)上用此詞表示在南美西海岸（秘魯和厄瓜多爾附近)延伸至赤道東太平洋向西至日界線(180°)附近的海面溫度異常增暖現(xiàn)象。在常年，此區(qū)域東向信風(fēng)盛行，在平均風(fēng)速下，沿赤道太平洋海平面高度呈西高東低的形勢(shì)。西太平洋斜溫層深度約200m，東太平洋僅50m左右，這種結(jié)構(gòu)與西暖東冷的平均海溫分布相適應(yīng)（圖6·17a)。但是在東風(fēng)異常加強(qiáng)的情況下（圖6·17b)，赤道表面東風(fēng)應(yīng)力把表層暖水向西太平洋輸送，在西太平洋堆積，那里的海平面就不斷抬升，積累大量位能，斜溫層加深。而東太平洋在離岸風(fēng)的作用下，表層海水產(chǎn)生強(qiáng)的離岸漂流，造成這里持續(xù)的海水質(zhì)量輻散，海平面降低，次層冷海水上翻，導(dǎo)致這里成為更冷的冷水帶。此冷水帶有豐富的營養(yǎng)鹽分，使得浮游生物大量繁殖，為魚類提供充足的餌料，魚類又為鳥類提供豐盛的食物，所以這里鳥類甚多，鳥糞堆積甚厚，成為當(dāng)?shù)匾豁?xiàng)重要資源。在冷水帶上，氣溫高于水溫，空氣層結(jié)穩(wěn)定，對(duì)流不易發(fā)展，雨量偏少，氣侯干旱?？墒敲扛魯?shù)年，東向信風(fēng)發(fā)生張馳（即減弱），此處的冷水上翻現(xiàn)象消失，并使西太平洋原先積累的位能釋放，表層暖水向東回流，導(dǎo)致赤道東太平洋海平面升高，海面水溫增暖，秘魯、厄瓜多爾沿岸由冷洋流轉(zhuǎn)變?yōu)榕罅鳎Ｋ疁囟瘸霈F(xiàn)正距平（圖6·17c)，下層海水中的無機(jī)鹽類不再涌向海面，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐母∮紊锖汪~類大量死亡，大批鳥類亦因饑餓而死，形成一種嚴(yán)重災(zāi)害，與此同時(shí)，原來的干旱氣候突然轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘤隁夂颍踔猎斐珊樗簽E，這就稱為厄爾尼諾事件。與厄爾尼諾事件密切相關(guān)的環(huán)流還有南方濤動(dòng)(SouthernOscillation,簡作SO)、沃克(Walker)環(huán)流和哈德萊(HadIey)環(huán)流。厄爾尼諾發(fā)生時(shí)：赤道東太平洋變暖厄爾尼諾發(fā)生時(shí)：赤道東太平洋變暖（洪澇，信風(fēng)減弱)、赤道西太平洋氣壓升高（暖水西流，冷水上泛，旱災(zāi))、西南太平洋副高的氣壓下降，印度洋赤道低壓帶氣壓升高?？傊瑲鈮簬еg壓差減小甚至倒置，風(fēng)帶減弱甚至反向。南方濤動(dòng)是指南太平洋副熱帶高壓與印度洋赤道低壓這兩大活動(dòng)中心之間氣壓變化的負(fù)相關(guān)關(guān)系。即南太平洋副熱帶高壓比常年增高（降低）時(shí)，印度洋赤道低壓就比常年降低（增高），兩者氣壓變化有“蹺蹺板”現(xiàn)象，稱之為濤動(dòng)。為了定量地表示濤動(dòng)振幅的大小，不少學(xué)者采用南太平洋塔希堤島(143°05W,17°53'S)的海平面氣壓（代表南太平洋副熱帶高壓）與同時(shí)期澳大利亞北部的達(dá)爾文港(130°59′E,12°20′S)的海平面氣壓（代表印度洋赤道低壓）差值，經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)處理來計(jì)算南方濤動(dòng)指數(shù)(SOI)，將歷年赤道東太平洋海面水溫SST(指在緯度0°—10°S，經(jīng)度180°W向東至90°W)與同時(shí)期南方濤動(dòng)指數(shù)SOI進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾/南方濤動(dòng)（合稱為ESO)事件的主要特征是當(dāng)赤道東太平洋海水溫度(SST)出現(xiàn)異常高位相（增暖）時(shí)，南方濤動(dòng)指數(shù)SOI卻出現(xiàn)異常低位相（塔希堤島氣壓與達(dá)爾文氣壓差值減小)。圖6·18給出1870-1990年的SST(0°-10°S,90°-180°W)與SOI的年平均距平曲線，為了便于比較，圖中SOI的坐標(biāo)向上為負(fù)，以適應(yīng)兩者的負(fù)相關(guān)。關(guān)于赤道東太平洋海水溫度SST達(dá)到怎樣的正距平，才算厄爾尼諾出現(xiàn)，目前尚無公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但大體上連續(xù)三個(gè)月SST正距平在0.5℃以上或其季距平達(dá)到0.5℃以上，即可認(rèn)為出現(xiàn)一次厄爾尼諾事件，達(dá)到上述數(shù)值的負(fù)距平時(shí)，則為反厄爾尼諾事件。厄爾尼諾/南方濤動(dòng)現(xiàn)象是低緯度海氣相互作用的強(qiáng)信號(hào)，近年觀測研究表明，在低緯度太平洋上不僅在南半球存在著以180°日界線為零線的東西氣壓的反相振蕩，在北太平洋亦有類似的振蕩稱為“北方濤動(dòng)”（其強(qiáng)度比南方濤動(dòng)小），可總稱為“低緯度濤動(dòng)”。它是由兩種基本狀態(tài)和其間的過渡狀態(tài)所組成（圖6·19）。在濤動(dòng)的低指數(shù)時(shí)期，赤道低氣壓主體減弱，但前端向東伸展，此時(shí)南、北太平洋上副熱帶高壓減弱，并向較高緯度移動(dòng)，其結(jié)果必然導(dǎo)致信風(fēng)減弱，赤道西風(fēng)發(fā)展，在這樣的大氣環(huán)流條件下，有利于赤道西太平洋暖水的向東擴(kuò)展和輸送，同時(shí)赤道東太平洋冷水上翻的現(xiàn)象亦相應(yīng)減弱乃至停止，造成中、東太平洋海面水溫升高，出現(xiàn)厄爾尼諾事件。沃克環(huán)流是赤道海洋表面因水溫的東西向差異而產(chǎn)生的一種緯圈熱力環(huán)流。在常年赤道東太平洋表面水溫低（又稱“冷舌”)氣壓高，沃克環(huán)流是下沉的（圖4·41）；在赤道西太平洋表面水溫高（又稱“暖池”）氣壓低，沃克環(huán)流是上升的。在海面高水溫作用下，低層大氣濕度加大，濕不穩(wěn)定得以發(fā)展，因此沃克環(huán)流發(fā)生變化，其上升分支向東移，西太平洋對(duì)流減弱，中、東太平洋對(duì)流發(fā)展。原先的赤道太平洋干旱帶變?yōu)槎嘤陰?，印度洋和西太平洋的雨量卻大為減少。在低緯度濤動(dòng)的高指數(shù)時(shí)期，情況完全相反（圖6·19c)，南北太平洋副高加強(qiáng)且向赤道靠攏，赤道低壓主體加強(qiáng)，但其東端西撤，由于經(jīng)向氣壓梯度大，必然導(dǎo)致信風(fēng)加強(qiáng)。哈德萊環(huán)流就是三圈環(huán)流中的低緯環(huán)流哈德萊環(huán)流就是三圈環(huán)流中的低緯環(huán)流，由副高、赤道低壓和信風(fēng)帶構(gòu)成；沃克環(huán)流是信風(fēng)導(dǎo)致的暖水西流和冷水補(bǔ)償破壞赤道低壓帶后形成的東西方向環(huán)流；但赤道低壓被破壞后與副熱帶高壓壓差減小，又使得信風(fēng)減弱，大洋西岸暖水、東岸冷水減少，赤道低壓又加強(qiáng)，低緯環(huán)流恢復(fù)，如此循環(huán)，大約4年一個(gè)周期。在強(qiáng)離岸風(fēng)作用下，赤道東太平洋海水上翻現(xiàn)象強(qiáng)烈發(fā)展，且向西平流，造成大范圍海面降溫，低層大氣變干，層結(jié)穩(wěn)定，赤道主要對(duì)流區(qū)萎縮在西太平洋，沃克環(huán)流上升分支西移，東太平洋又出現(xiàn)少雨氣候。這兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換主要通過副熱帶高壓強(qiáng)度和位置變化這個(gè)重要環(huán)節(jié)。如圖6·19b所示，在低緯度濤動(dòng)低指數(shù)時(shí)期，在海面溫度增暖作用下，副熱帶與赤道間海水溫度的經(jīng)向差別增大，必然導(dǎo)致哈德萊環(huán)流加強(qiáng)，這個(gè)加強(qiáng)環(huán)流的下沉分支，將產(chǎn)生副熱帶高壓由弱變強(qiáng)的趨勢(shì)。這種過程發(fā)展到一定程度時(shí)，將出現(xiàn)南方濤動(dòng)（低緯度濤動(dòng)）由低指數(shù)向高指數(shù)轉(zhuǎn)變。同樣在高指數(shù)時(shí)期，低的赤道水溫又使海面經(jīng)向溫度梯度變小，促使哈德萊環(huán)流減弱，從而使副熱帶高壓減弱，產(chǎn)生由高指數(shù)向低指數(shù)的轉(zhuǎn)變（圖6·19），實(shí)現(xiàn)