[科普中国]-热带海洋-大气相互作用

海洋与大气环流系统是通过海气交界面的相互作用而耦合在一起的，海洋主要是通过向大气输送热量而影响大气，是大气环流的主要能源；大气则主要是通过向海洋输送动量和热量而影响海洋，近地层的风是海洋环流的主要驱动力。温带海洋和大气的主要动力学和热力学的时问尺度，相差好几个量级，海洋的时间尺度比较短，大气环流的时间尺却比较长，因此，海气相互作用最有效的地方是在热带。下面拟从五个方面来讨论热骷海气相作用。

南方涛动Hildebrandson¨，最早发现澳大利亚的悉尼与阿根廷的布宜诺斯艾利斯之间的气压距平有反位棚旧关系。本世纪20一30年代，Walker对这个现象进行了仔细分析，发现这不是一个局地现象，而是一个涉及东西两半球的大尺度现象。当太平洋气压高时，从非洲到澳大利皿之问的印度洋气压就低。这两个地区降水量的变化趋势正好与气压相反。这种情况冬夏并不相同，他将这种现象定义为南方涛动(Southern Oscillation)，并提出了一个衡址其强弱的南方涛动指数(S0I)的计算方法。这个S0I主要是用某些站(或某些区域)的一些气象要素(如气压和温度)的季平均距平值来计算的，季节不同则选用的气象要素、站点和区域也不棚同，这是因为南方涛动的强度与大气活动中心密切相关，而季节不同，大气活动中心的位置和特性也不相同。SOI的计算虽较繁琐，但它能很好地反映南方涛动强度的变化。一般来说，S0I值大，太平洋气压就高，而印度洋的气压则低。

Walker环流强赤道冷水带必然要影响海面上的大气。赤道东太平洋水温和气温都极低，因此不存在Hadley环流的上升支。在这个地区，海平面水平气压梯度是向西的，气流在两半球的Hadley环流之间向西运动，一直到达温暖的西太平洋，并在那里从暖海水中得到充沛的水汽供应，被加热变成一支湿绝热的大尺度上升气流，当它上升到对流层上层之后，由于水平气压梯度是向东的，因而折向东流去，最后在南美洲以西的洋面上下沉，形成了一个东西向的闭合垂直环流圈。这个环流圈在西边由于上升气流是湿绝热的，所以水平范围较窄，而在东边由于温度层结是稳定的，所以范围较宽，下沉的增温和净辐射失热相平衡。该环流圈引起的热带大气东西向交换，与热带其它地区很不相同，它通过联结大尺度暖湿空气的上升和干冷空气的下沉能造成大量位能的释放。这个热力的东西向垂直环流被称为Walker环流，它是南方涛动的一个重要组成部分。

南方涛动、Walker环流与赤道海面温度变化的关系

南方涛动与Walker环流有密切的关系。将南方涛动的强度简单的用雅加达和赤道东太平洋的气压差来表示．在海平面气压廓线上，雅加达和东太平洋所在经度分别标上了一个与

横坐标垂直的小直线段，直线段的上下两端分别表示在南方涛动发生时的极端最高和最低气压值。雅加达和东太平洋的气压是反位相的，所以南方涛动强度加人时，就会使Walker环流所在经度范围内的地面气压廓线坡度变陡。

厄尼诺与ENSO事件厄尼诺(E1一Nifio)原来是指冬季在秘鲁沿岸太平洋寒流中一支南下的暖流，这支暖流的南界一般是在赤道以南几度的地方。但有时山于大气环流异常，这支暖流会异常发展，可越过12°S，导致严重灾害。有时，由于它和冷水混合，导致生物大量死亡，海水放出的硫化氢也会造成严重污染。在70年代，Remage等将这个术语原来的含意扩大，用来表示更大范围的暖水事件，即赤道和南美洲近海的海水增暖现象。

虽然每次厄尼诺事什在范围、特点、出现上有一定的差异，但它们的演变过程是槲似的。Rasmusson等叫用50年代以来6次厄尼诺事件(1953、1953、1957、1965、1969、1972年)期间的海洋观测资料，用合成法描述了厄尼诺事件期间海面温良(SST)距3F、海面风和降水距平的演变过程。根据厄瓜多尔-秘鲁西海岸海温变化，可以将厄尼诺事件前一年的8月到下一年的2月划分为5个阶段进行讨论。

季风区的海气相互作用全世界最显著的季风现象出现在亚非地区。因为季风是由海陆之问热力对比产生并维持的，因此不但亚非季!风区的季风环流对印度洋的洋流及海面温度有重大影响，而且这些海域的海面温发对该地区的环流电有重要影响。

热带海气作用与中纬度环流的遥相关关于热带海气作用与中纬度环流变化的遥相关最早是Bjerknesml提出来的，他指出当热带地区海面增暖时，Hadley环流将加强，使它携带更多的角动量到中纬度西风带，从而引起北太平洋：卜纬度地区西风加强；海面变冷时情况则与此相反。遥相关对中纬度天气预报有重要的意义，因此近二十年对这方面的研究取得了很多有意义的成果，其中Yasunari心州的工作很有代表性。

热带海洋对大气环流作用的数值模拟前面对赤道太平洋暖水事件(厄尼诺)的发展过程进行了较详细的描述，但根据这些描述仍很难弄清热带海水异常增暖对行星尺发大气环流的影响，要探讨这个问题，比较好的办法是利用大气环流模式(GEM)进行数值模拟。这方面工作已有很多，其中Shukla和Walace的数值模拟研究比较成功。1

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赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学