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海—气相互作用
第四章第三节
1.运用图表，说出海一气之间水分和热量交换过程，分析海一气相互作用对全球水热平衡的影响。
2.了解厄尔尼诺和拉尼娜现象发生规律及其对全球气候和人类活动的影响。
学习目标：
答案：赤道以北附近，印度洋东侧较同纬度西侧海洋水温高，形成上升气流，西侧海洋水温低，形成下沉气流，因此形成逆时针旋转的大气环流。
阿拉伯半岛东面为波斯湾，西面为红海，两地夏季气温常达30℃以上，而索马里沿岸一带的气温，最热季节一般不到25℃ 。赤道以北附近，印度洋表层水温呈现东暖西冷的分布格局，对大气产生了不同程度的热力作用，进而影响到其气压场。
1、波斯湾、红海与索马里沿岸夏季气温存在着显著差异，对此现象进行解释。
答案：索马里沿岸海域比波斯湾、红海面积广阔，夏季气温受海洋影响大且索马里沿岸夏季为寒流，受寒流影响气温降低，因此夏季气温较低。
2、简要描绘赤道以北附近，印度洋由东到西大气环流系统的剖面结构。
海—气相互作用指海洋与大气间物质、能量持续交换的互相影响过程。海洋是地球上巨大的热能存储库，对气候的形成和变化具有重要影响。
1.概念：
一、海—气相互作用与水热交换
2.海—气之间的水分交换
海洋的蒸发量约占地球表面总蒸发量的86%，所以海洋是大气中水汽的最主要来源。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。
过程：
2.海—气之间的水分交换
一般来说，海水温度越高，蒸发量就越大。因此，海洋的热状况和蒸发情况，直接制约着大气水汽的含量与分布。低纬度海区和有暖流流经的海区海面蒸发旺盛，空气湿度大，降水较丰沛，海一气间的水分交换也较为活跃
3.海—气之间的热量交换
过程：
海洋是大气的主要水源，也是地球上太阳辐射能的重要存储器。海洋表面的反射能力弱，能够使海洋多保留一部分太阳辐射能。海洋吸收了到达地表太阳辐射能的70%，并将其中85%的热量储存在海洋表层，再通过潜热(海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量)、长波辐射等方式将储存的太阳辐射能输送给大气。海洋向大气输送热量，是大气热量的主要供给者。
大气也向海洋输送能量。大气通过风作用于海洋，驱动海水运动，把部分能量返还给海洋，并使海洋热状况产生再分配，改变海洋对大气的加热作用。
海洋向大气输送的热量，与其表层水温密切相关。水温高的海区，向大气输送的热量也多。热带地区海洋面积大，是驱动地球大气系统的主要能量来源地。
注意：
1.热带是海洋与大气相互作用最活跃的地区，原因:①热带获得的太阳辐射多②热带海洋平均每日向大气输送的热量最多③热带海区面积大,海水蒸发旺盛,向大气输送的水汽也丰富。
2.海洋对大气温度的调节作用：由于比热容的影响，海洋对热能反应表现为:吸热较慢，放热较慢,增温较缓,降温也较缓,海洋对大气温度起着显著的调节作用。而大陆的比热容比海洋小,陆地吸收太阳辐射能后，分子传导速度缓慢，热能只能下传到地面以下的浅薄层中。
陆地对热能的反应表现为:吸热很快,增温也快,放热迅速，降温也迅速。陆地对大气温度的调节作用小,以致气温的日较差、年较差比海洋大。
注：二分日和二至日皆就北半球而言
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海洋与大气中的二氧化碳
除水热交换外，海-气间还存在气体和固体物质的交换。气体交换中以二氧化碳的交换最为重要。
在全球碳循环系统中，海洋的作用比陆地更为重要。大气中的二氧化碳气体少量被陆地植物通过光合作用吸收外，绝大部分通过海洋的物理-生化过程被同化吸收，并以固态碳的方式向海洋深部转移。其具体过程是:海水通过与大气的接触，直接溶解大气中的二氧化碳。海洋生物利用海水中所溶解的二氧化碳，进行光合作用，并将二氧化碳固定在生物体内。被海洋生物固定的二氧化碳，一部分通生物的呼吸作用和残体分解释放到大气中，还有一部分形成碳酸盐沉积和有机碳沉积(如煤、石油、天然气)。生物沉积作用将二氧化碳固定在岩石圈中，短时期内不再参与地表的碳循环，从而降低了表层海水中二氧化碳的含量，有利于海洋表层从大气中吸收更多的二氧化碳，对海洋和大气的二氧化碳平衡产生重要影响。如果地球表面温度增高，海水温度会随之上升，二氧化碳在海水中的溶解度减小，那么将有更多的二氧化碳返回到大气中。目前 海洋中溶解的二氧化碳，要比大气中二氧 化碳的含量高60倍。因此，海水温度继续上升，对地球将是潜在的巨大威胁。
总结：
海域与大气之间进行水热交换的形式
水的交换方式 热量（能量）的交换方式
海洋→大气 蒸发 蒸发潜热、长波辐射
大气→海洋 降水 风力使海水运动
二、海—气相互作用与水热平衡
1.维持全球水热平衡
海-气相互作用所形成的大气环流和大洋环流，是维持全球水热平衡的基础。不同纬度海区对大气加热的差异，会产生高低纬度间的大气环流;海陆间对大气加热的差异，则形成季风环流。同时，大气运动和近地面风带，是海洋水体运动的主要动力。大气环流与大洋环流驱使着水分和热量在不同地区的传输，从而维持着全球的水热平衡。
大气通过风向海洋传递动能，驱使表层海水运动——风海流
2.全球水量收支平衡
海-气相互作用，进行水分交换，构成地球上生生不息的水循环。地球上的水时时刻刻都在循环运动，从长期来看，全球的总水量没有什么变化。
注意：全球的水量平衡是水循环的结果，而水循环必须通过大气环流来实现！
3.全球热量平衡
大洋环流既影响海洋热量的分布，又影响海洋向大气的热量输送过程。在地球系统的能量输送和平衡中，大洋环流与大气环流发挥着重要作用。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。
在图4—21中，纬度低于30°N，热量收入多于支出；纬度高于30N，热量收入则少于支出，且在极地差值达到最大。
想一想，根据热量收支情况赤道会不会越来越热，极地会不会越来越冷？为什么
活动题：（100页）
答案：不会。通过大洋环流和大气环流将低纬海区盈余的热量输送到高纬海区释放，最终调节了全球热量平衡。
1.厄尔尼诺现象：
三、厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
海一气相互作用能够调控全球水热平衡，对气候变化、自然环境和人类活动产生巨大影响 但是，这个系统的异常变化会使局部出现极端天气，干扰甚至威胁人们正常的生产生活。
含义：
指圣诞节前后秘鲁寒流流经海域海水温度发生大范围、持续性异常升高现象。
成因：
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。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 C并持续几个月至半年时，便形成了一次新的厄尔尼诺事件
厄尔尼诺现象的形成
沃克环流
正常年份
正常年份,赤道附近太平洋中东部的表层海水温度较低,大气较稳定,气流下沉;西部海水温度较高,气流上升。
有些年份，赤道附近太平洋中东部的表层海水温度异常升高的现象。
沃克环流异常
非正常年份
增强
低
更少
增强
洪涝
与厄尔尼诺现象的关联性：一般发生在厄尔尼诺现象之后
影响：
①气候：
赤道附近的太平洋东部，如秘鲁和智利沿海，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岸，上升气流减弱或消失，气候由多雨变为少雨，带来旱灾或森林大火。
能减缓富含二氧化碳的上泛冷水的上移速度,从而减少海洋向大气释放的二氧化碳数量,延缓全球变暖。
②生物：
赤道附近太平洋东部冷水性鱼类因不适应温暖海域的环境而大量死亡,导致以这些鱼为食物的鸟类死亡或迁徙。
对我国气候的影响：
①夏季风较弱，锋面雨带偏南。北方大部分干旱少雨，南方多雨。
②东北夏季易受低温冻害影响，粮食减产。
③北方易出现暖冬。
④台风减少。
⑤次年，南方易发生洪涝，如1998年特大洪水。
2.拉尼娜现象：
含义：
赤道附近中东太平洋海面温度异常降低的现象。
成因：
太平洋东南信风异常增强，把赤道附近表层暖水向西太平洋输送，表层海水产生强大的离岸流，造成这里持续的海水辐散；下层冷海水上泛增多，同时秘鲁寒流也北上补充，导致海面温度大幅降低。
拉尼娜现象形成
东南信风加强，将表面被太阳晒热的海水吹向太平洋西部，东部底层海水上泛，致海水变冷，西部海水温度增高。
增强
低
更少
增强
洪涝
与厄尔尼诺现象的关联性：一般发生在厄尔尼诺现象之后
①气候:
拉尼娜现象与厄尔尼诺现象相反，故有“反厄尔尼诺现象“ 之称，但它对气候的影响程度及威力比厄尔尼诺要小。
影响：
赤道附近大洋东侧较正常年份气温下降、降水变少，更加干旱；
西侧气温上升、降水变多，甚至发生洪涝灾害。
②生物：
赤道附近大洋东侧离岸风增强，上升流变强，海洋表层营养物质增多，渔场增产。
3.厄尔尼诺现象和拉尼娜现象对我国气候的影响：
（1)厄尔尼诺现象对我国气候的影响
①厄尔尼诺年,夏季降雨带的位置偏南,会出现南方暴雨成灾、北方干旱少雨的异常现象。（夏季风变弱）
②长江中下游地区进入梅雨期的时间偏晚。（夏季风变弱）
③容易出现暖冬。（太平洋西部温度降低，导致冬季西伯利亚高压与海洋无法形成气流流动，即冷锋无法南下。）
④西北太平洋和南海生成的台风数量偏少。（赤道附近大洋西侧水温偏低对流较弱）
（2)拉尼娜现象对我国气候的影响
①我国容易出现冷冬热夏。（东亚冬季风变强）
②在西北太平洋和南海地区生成及登陆我国的台风数量偏多。（赤道附近大洋西侧水温偏高对流较强所以数量多，因为西太平洋副热带高压脊变得比正常年份偏强所以登陆多）
对我国气候的影响：
①热带气旋、台风增多。
②东北春夏易出现干旱，气温偏高。
③南方一发生干旱，华北洪涝。
④冬季较寒冷，寒潮多发，南方易出现冻雨，风雪。
厄尔尼诺现象拉尼娜现象图示影响东南信风弱强洋流温暖海水从赤道向南流动，迫使秘鲁寒流向西流动，赤道逆流增强当太平洋东部的秘鲁寒流过于强盛时，冷水沿赤道附近海域向西扩散到更远；赤道逆流减弱太平洋水温太平洋西岸降低，东岸增高太平洋西岸增高，东岸降低总结：厄尔尼诺与拉尼娜现象的成因及影响总结：厄尔尼诺与拉尼娜现象的成因及影响天气气候西岸的澳大利亚以及印度、非洲等地出现严重旱灾，东岸荒漠地带暴雨成灾赤道中、东太平洋海域，海面气压偏高，云量减少；在赤道西太平洋海域，海面气压偏低，对流活动加强，云量增多，降水偏多生物太平洋东岸海区水温升高，营养物质减少，浮游生物和鱼类、鸟类死亡长江三角洲
小 结
补充：
1.水量平衡
一个流域、一个水体或任何一个空间,在一定时间内,收入水量等于支出水量。其关系为:收入水量=支出水量。
原理：某个地区在某一段时期内,水量收入和支出的差额,等于该地区的储水变化量。这就是水平衡原理。
在实际情境中的应用
(1)水库容量不变且水位保持不变,说明入库水量与出库水量是平衡的。
(2)雨季之前,将水库中的水放掉一部分 待雨季时水库有空间容纳来水,保持水量平衡。
(3)内流河流域(闭合流域)水量稳定，说明该流域的蒸发量与降水量是平衡的。
补充：
2.沃克环流
概念：沃克环流，是赤道海洋表面因水温的东西面差异而产生的一种纬圈热力环流。它是热带太平洋上空大气循环的主要动力之一。是由英国气象学家吉尔伯特·沃克爵士于20世纪20年代发现的。
形成：
图5示意我国近海海面年蒸发量的分布。部分海域蒸发强烈，出现了年蒸发量大于2 000毫米的高值区。据此完成19～20题。
19．形成年蒸发量高值区的原因是该海域
A．海水流动快 B．有暖流经过
C．太阳辐射强 D．靠近陆地
20．年蒸发量高值区海域冬季海面蒸发更强，最主要的原因是该海域冬季
A．降水少 B．辐射强
C．海气温差大 D．风力强
2018海南卷
课堂小结

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