第二节 气候形成的环流因子

海洋与大气之间通过一定的物理过程发生相互作用，组成一个复杂的耦合系统。海洋对大气的主要作用在于给大气热量及水汽，为大气运动提供能源。大气主要通过向下的动量输送（风应力），产生风生洋流和海水的上下翻涌运动，两者在环流的形成、分布和变化上共同影响着全球的气候。

海洋占地球表面积的70.8％，海洋的比热（4186.8J/kgK）约为空气比热（718J/kgK）的6倍，全球10m深的海洋水的总质量就相当于整个大气圈的质量。如前所述，到达地表的太阳辐射能约有80％为海洋所吸收，且将其中85％左右的热能储存在大洋表层（约自表面至100m深处），这部分能量再以长波辐射、蒸发潜热和湍流显热等方式输送给大气。图6·11给出年平均逐日从海洋输入大气的总热量。海洋还通过蒸发作用，向大气提供大约86％的水汽来源。在图6·11的总热量中，平均而言，潜热约占显热的8倍强。这种热量的输送，不仅影响大气的温度分布，更重要的是它是驱使大气运动的能源，在大气环流的形成和变化中有极为重要的作用。由此可见，海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的最主要源地和储存库。

此外，在CO₂循环中，海洋是CO₂的巨大贮存库，它也通过调节大气中的CO₂含量来影响气温和环流。

海洋是从大气圈的下层向大气输送热量和水汽，而大气运动所产生的风应力则向海洋上层输送动量，使海水发生流动，形成“风生洋流”，亦称“风海流”。由图6·12可见，世界洋流分布与地面风向分布密切相关。

在热带、副热带海洋，北半球洋流基本上是围绕副热带高压作顺时针向流动，在南半球则作反时针向流动。由图6·12可见，因信风的推动，在赤道具有由东向西的洋流，在北半球称北赤道洋流，在南半球称南赤道洋流。为维持海水的连续，于是在南北赤道洋流间自然就发展一种补偿洋流，方向与赤道洋流相反，由西向东流，称赤道逆流。

在副热带高压西侧，具有流向中高纬度方向的洋流。因海水来自低纬度，其温度比流经地区的水温高，所以是暖流。例如，大西洋中的湾流水温就很高，势力也很强，它不仅有北赤道洋流的水流汇入墨西哥湾，而且还有一部分南赤道洋流注入，然后出佛罗里达海峡，沿美国东岸北流。这支暖洋流流量大，对沿岸气候影响特别显著。与此相对应，在北太平洋西部有黑潮暖流，在南太平洋有东澳大利亚暖流、在南印度洋有莫桑比克暖流，南大西洋有巴西暖流。

1.湾流；2.北大西洋漂流；3.东格陵兰洋流；4.西格陵兰洋流；5.拉布拉多洋流；6.加那利洋流；7.北赤道洋流；8.加勒比洋流；9.安的列斯洋流；10.南赤道洋流；11.巴西洋流；12.福克兰洋流；13.西风漂流；14.本格拉洋流；15.几内亚洋流；16.西南和东北季风漂流；17.南赤道洋流；18.赤道逆流；19.莫桑比克洋流；20.厄加勒斯洋流；21.西澳大利亚洋流；22.黑潮洋流；23.北太平洋漂流；24.加利福尼亚洋流；25.北赤道洋流；26.赤道逆流；27.阿拉斯加洋流；28.堪察加洋流；29.南赤道洋流；30.东澳大利亚洋流；31.秘鲁洋流；32.赤道逆流

在副热带高压北侧盛行西风，上述暖洋流在副高西侧向极地方向流到纬度40°附近，乃受西风影响折向东流，遇到大陆，分向南北流动，在北半球向南的一支沿副高东侧南流，因为这种洋流是从高纬向赤道方向流动，其温度比流经地方的水温低，所以是冷流。例如，在北大西洋沿北非西岸有加那利冷流，在北太平洋沿美国西岸有加利福尼亚冷流，在南太平洋有秘鲁冷流。

在纬度40°以上的洋面，洋流绕着副极地低压流动，这在北半球表现最显著。例如，北大西洋的湾流受冰岛低压东南部西南风的影响，就有一支长驱向东北方向流动，称北大西洋暖流，沿欧洲海岸伸入到巴伦支海。在冰岛低压的西部盛行北风和西北风，形成格陵兰冷流和拉布拉多冷流。这些冷流来自北冰洋，携有冰块和巨大的冰山，冷流的密度大，当它与湾流相遇时，就潜入湾流之下。

北太平洋副极地低压中心位于阿留申群岛附近，环绕此低压也有类似北大西洋的逆时针向洋流。在北美西岸有阿拉斯加暖流，在亚洲东岸有堪察加冷流。不过由于阿留申低压没有冰岛低压强，再加上北太平洋的地形与北大西洋不同，所以这里东西岸洋流强度比较弱。

南半球中高纬度的洋面是开阔的，它的西风漂流很强，水温亦较低。

印度洋季风盛行，洋流也随着发生季节的改变。在北半球冬季，印度洋中盛行东北季风，因此在阿拉伯海具有西向洋流，称东北季风洋流；在北半球夏季因西南季风盛行，所以洋流方向转变180°，称西南季风洋流。

综上所述，海洋提供给大气大量的潜热和显热，成为大气运动的能源，使大气环流得以形成和维持。而大气环流又推动海水流动，产生风生洋流。这里必须指出：洋流的流向除受风力作用外还受地转偏向力和海水摩擦力的作用，因此洋流的流向并不和风向一致，在北半球要向右偏，南半球要向左偏。洋流的流速远比风速小。从铅直方向而言，洋流的速度以海洋表面为最大，因摩擦力的影响，愈向下层流速愈小，至一定深度减弱为零。

由于海洋不是无界的，风场也是不均匀的，风生洋流会产生海水质量的辐合和辐散，特别是在海岸附近，由于侧边界的作用这种辐合和辐散作用尤为明显。例如在热带、副热带大陆西岸，因离岸风的作用，把表层海水吹流而去造成海水质量的辐散，必然引起深层海水上翻（Upwelling），由于深层海水水温比表层水温低，因此在上翻区海水水温要比同纬度海洋表面的平均水温为低。相反，如果风向改变，海水质量在此辐合，必然引起海水下翻（downwelling），海面水温将显著增高，厄尔尼诺事件（后详）就与此有密切关系。

在暖海水表面一般是水温高于它上面的气温，海面向空气提供的显热和潜热都比较多，不仅使空气增温，且使气层处于不稳定状态，利于云和降水的形成。热带气旋大都源出于低纬度暖洋流表面即系此故。在冷洋流表面，空气层结稳定，有利于雾的形成而不易产生降水，因此在低纬度大陆西岸往往形成多雾沙漠。