海气相互作用与气象可视化：从厄尔尼诺到全球气候监测
海气相互作用与气象可视化：从厄尔尼诺到全球气候监测
海气相互作用是地球系统中一个重要的物理过程，它不仅影响着全球的气候模式，还与厄尔尼诺和拉尼娜等气候现象密切相关。本文将为您详细介绍海气相互作用的基本原理，并推荐一些实用的全球气象可视化工具。
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：
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。
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：
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。
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
厄尔尼诺和拉尼娜是两种重要的气候现象，它们都与太平洋赤道附近的海气相互作用密切相关：
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。
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2022年1月4日昆明市日出、日落时间及其方位图
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