海气相互作用与厄尔尼诺、拉尼娜现象
海气相互作用与厄尔尼诺、拉尼娜现象
海气相互作用是地球气候系统中一个重要的物理过程，它不仅影响着全球的水热平衡，还与厄尔尼诺和拉尼娜等气候现象密切相关。本文将为您详细解析海气相互作用的基本原理，以及厄尔尼诺和拉尼娜现象的成因和影响。
海气相互作用与水热交换
海气相互作用是指海洋与大气之间持续进行的物质和能量交换过程。这一过程主要包括水分交换和热量交换两个方面。
海洋与大气之间的水分交换
海洋是大气中水汽的主要来源。海水蒸发时会把大量水汽输送给大气，大气中的水汽在适当条件下凝结，并以降水的形式返回海洋，从而实现与海洋的水分交换。
海洋与大气之间的热量交换
海洋是地球上太阳辐射能的重要存储器。海洋吸收了到达地表太阳辐射能的大部分，并把绝大部分热量储存在海洋表层。海洋再通过潜热、长波辐射等方式把储存的太阳辐射能输送给大气，为大气运动提供能量，驱使大气运动。大气主要通过风向海洋传递动能，驱使表层海水运动，把部分能量返还给海洋，从而实现海洋与大气之间的热量交换。
海气相互作用与水热平衡
海气相互作用所形成的大气环流与大洋环流，是维持全球水热平衡的基础。
海气相互作用维持全球水量平衡
从海洋上蒸发的水汽，通过水循环，使全球多年平均降水量等于多年平均蒸发量，总水量保持平衡。
海气相互作用维持全球热量平衡
低纬度海洋获得更多的太阳辐射能，主要由大洋环流把低纬度的多余热量向较高纬度输送；在中纬度，通过海洋与大气之间的交换，把相当多的热量输送给大气，再由大气环流将热量向更高纬度输送，从而维持全球热量平衡。
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
正常情况下赤道附近太平洋东、西部的海气相互作用
在正常情况下，太平洋赤道两侧盛行稳定强劲的偏东信风，它将温暖的表层海水吹离南美沿岸，自东向西流动形成赤道暖流（包括北赤道暖流和南赤道暖流）。在太平洋东岸，由于表层海水被风吹走，下层的冷海水会上涌补充，同时，沿岸还有自高纬度流来的寒流，使该海区表层海水的温度较低。在西岸，赤道暖流堆积下沉，形成深厚的暖水层。这样，赤道附近太平洋的东西方向，表层海水存在着明显的温度差异。
通过海气热量交换，在赤道附近太平洋上空的气流，形成基本上东西向的比较稳定的热力环流。大洋西岸受温暖的海水影响，多上升气流，气候湿润多雨；大洋东岸受寒流影响，多下沉气流，气候干燥少雨。
厄尔尼诺现象及其影响
概念：有些年份，赤道附近太平洋中、东部的海面温度异常升高的现象，就是厄尔尼诺现象。
成因：当信风减弱时，南美太平洋沿岸表层水温增高，秘鲁寒流近赤道段变性为暖流。当增温幅度大于0.5℃并持续几个月至半年时，便形成厄尔尼诺事件。
影响：
对气候的影响：使赤道附近太平洋东、西部海面的温度差异减小，赤道附近太平洋东部下沉气流减弱或消失，甚至出现上升气流，气候由原来的干燥少雨变为多雨，引发洪涝灾害。同时，赤道附近的太平洋西部上升气流减弱或消失，气候由湿润多雨变为干燥少雨，引发旱灾或者森林大火。此外，厄尔尼诺现象与全球更大范围的气候异常现象呈现一定的相关性。有关研究表明，厄尔尼诺现象在延缓全球变暖方面具有一定的积极作用。
对海洋生物的影响：厄尔尼诺的出现，使得当地冷水性鱼类不适应温暖海域的环境而大量死亡，导致以这类鱼为食物的鸟类死亡或者迁徙。
拉尼娜现象及其影响
概念：赤道太平洋东部和中部海域水温异常下降的现象，就是拉尼娜现象。该现象与厄尔尼诺现象相反，故有“反厄尔尼诺现象”之称。
成因：与正常年份相比，信风增强，它将更多温暖的表层海水吹离南美西海岸，下层的更多的冷海水上涌补充，导致表层水温更低。
影响：
对气候的影响：使赤道附近太平洋东、西部的温度差异增大，引起气候异常和水旱灾害。太平洋西岸上升气流增强，降雨增多，会发生暴雨洪涝灾害；太平洋东岸下沉气流增强，降雨减少，会加剧旱灾。拉尼娜对气候的影响程度及威力比厄尔尼诺要小。
对海洋生物的影响：秘鲁沿岸上升流增强，将更多的营养盐类带到海洋表层，使表层浮游生物增多，鱼类的饵料增多，吸引大量冷水性鱼类到来。以这类鱼为食物的鸟类也会随之增多。
厄尔尼诺与拉尼娜现象是两种重要的海气相互作用现象，对全球气候和生态系统有着显著影响。
厄尔尼诺现象
定义：厄尔尼诺现象主要指赤道中、东太平洋海表大范围持续异常偏暖的现象。通常每隔几年发生一次，持续时间一般为几个月到一年以上。
形成机制：
正常情况下，赤道附近的太平洋地区存在沃克环流。信风驱使赤道太平洋表层海水向西流动，在西太平洋堆积，使得西太平洋海平面高于东太平洋，同时西太平洋海水温度较高，而东太平洋海水温度较低。
当厄尔尼诺发生时，信风减弱，西太平洋的暖海水向东回流，导致赤道中、东太平洋海表温度异常升高。
- 主要影响：
气候方面
使热带地区出现暴雨和洪涝灾害。例如，厄尔尼诺发生时，秘鲁、厄瓜多尔等南美国家可能出现暴雨，引发洪水和山体滑坡等灾害。
改变全球大气环流，导致一些地区出现异常干旱。如澳大利亚、印度尼西亚等地区可能在厄尔尼诺期间遭遇严重干旱。
生态方面
影响海洋生态系统。厄尔尼诺会导致海洋食物链受到破坏，鱼类大量死亡。例如，秘鲁渔场的渔业资源可能因厄尔尼诺而大幅减少。
对陆地生态系统也有影响。由于气候异常，可能导致森林火灾风险增加，植被生长受到影响。
拉尼娜现象
定义：拉尼娜现象与厄尔尼诺现象相反，是指赤道中、东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象。
形成机制：当拉尼娜发生时，信风增强，西太平洋表层海水堆积加剧，东太平洋表层海水被进一步拉向深层，导致海表温度下降。
主要影响：
气候方面
使热带地区气候更加干燥。例如，拉尼娜期间，澳大利亚北部、印度尼西亚等地可能更加干旱。
一些地区可能出现严寒天气。如北美地区在拉尼娜冬季可能遭遇更强烈的寒潮和暴风雪。
生态方面
对海洋生态系统同样有影响。可能改变海洋生物的分布和繁殖模式。
陆地生态系统方面，可能导致植被生长周期变化，影响农业生产。
两者的关系及对全球的影响
关系：厄尔尼诺和拉尼娜现象通常交替出现，是海气相互作用的两种极端情况。它们共同构成了赤道太平洋海表温度的自然变化周期。
对全球的影响
对全球气候格局产生重大影响，改变不同地区的降水和气温分布，导致气候异常。
影响农业生产，如造成粮食减产、价格波动等。
对水资源管理带来挑战，可能导致一些地区水资源短缺或洪涝灾害加剧。
影响全球贸易和经济发展，特别是对依赖农业、渔业和能源资源的国家和地区。