气候与海洋

海洋表面和气候异常

观察性研究来调查两者之间的关系异常海洋表面温度和对流层环流的研究主要在太平洋和大西洋进行。他们已经确定了大规模的海洋表面温度异常，其空间尺度与中国的月和季节异常相似大气环流．海洋表面温度异常的寿命相对较短动力大气的热力学“记忆”表明，它们可能是季节性和年际气候异常的重要预测器。

首先，考虑一些海洋表面温度异常和气候不规则变化之间关系的例子是有用的。的荒漠草原,一个地区在20世纪70年代和80年代，与20世纪50年代湿润得多的时期相比，它经历了多次毁灭性的干旱。数据显示了1950年以后萨赫勒地区“最干”和“最湿”降雨季节之间7 - 9月海洋表面温度的差异。特别值得注意的是，热带南大西洋、印度洋和东南太平洋的表面温度高于正常水平，而北大西洋和太平洋的表面温度低于正常水平。这个例子表明，世界上一个区域的气候异常可能与全球范围内的海洋表面温度变化有关。

持续时间较短的气候异常，从几个月到一两年不等，也与海洋表面温度异常有关。由于水的蒸发，赤道海洋对这些气候异常的影响最大。海洋表面温度的一个相对较小的变化——也许是1°C(1.8°F)——可能会导致水蒸发到大气中的巨大变化。增加水蒸气在低层大气中被浓缩在向上运动的区域称为收敛区。这个过程解放了潜热的冷凝，这反过来又提供了一个主要的部分能源开热带车循环这是一种机制厄尔尼诺现象/南方振荡(ENSO)现象将在本文后面讨论。

鉴于热带大气对热带海洋表面温度变化的敏感性，人们对热带大气对海洋表面温度的影响也有相当大的兴趣温带循环．在热带太平洋和大西洋，对流层环流对表面温度的敏感性已在理论和观测研究中得到证实。编制了图表，以证明冬季东太平洋赤道海洋表面温度(El Niño的位置)与对流层中部大气环流之间的相关性。大气模式是一种典型的环流类型，被称为太平洋-北美(PNA)模式。这样的模式是内在大气模式，这可能是由热带大气中的热异常所造成的，而热带大气又是由热带海洋表面温度异常所造成的。如前所述，增强热带海洋表面温度增加了大气中的蒸发量。在1982-83年和1997-98年厄尔Niño事件中，北半球冬季出现了一种环流异常模式。然而，尽管在某些地区(日本北部、南部和北部)，这些大气模式对中纬度环流变化的影响远小于50%加拿大，和美国南部)，它们可能有足够的振幅，可以用来预测季节表面温度，也许可以提前两个季节。

大气对中纬度海洋表面异常的响应一直难以明确探测，因为两个半球20°和60°纬度之间的西风湍流非常复杂。这种流动具有非线性混沌系统的许多特性，因此在几周内很难预测其行为。大气本身可以在季节性和较长的时间尺度上表现出较大的波动，而不需要任何外部强迫条件(如海洋表面温度)的变化。尽管这固有的海洋表面温度异常对大气的一些影响已经被观测和模拟。

期间海洋对中纬度大气的影响最大秋天初冬的时候，海洋混合层向大气释放了大量的热量，这些热量是它在前一个夏天储存的。海洋表面温度的异常表明大气中热量的过剩或不足。然而，大气对海洋表面温度的响应在地理上并不是随机的。上面的循环北大西洋和北欧在初冬期间被发现对纽芬兰岛南部的大型海洋表面温度异常非常敏感。当一个温暖的正面异常在这个区域存在一个异常面反气旋发生在大西洋中部上空与温度异常纬度相似的大气中，异常气旋环流位于大西洋中部上空北海斯堪的纳维亚和中欧。由于纽芬兰岛南部的水温低于正常水平，环流模式发生了逆转，在大西洋中部形成了气旋环流，在欧洲形成了反气旋环流。在纽芬兰岛南部的这个特殊区域，大气对海洋表面温度异常的敏感性被认为与覆盖层的位置有关风暴跟踪和射流．这一区域是北半球与来自海洋表层的非常大的热通量有关的风暴增长最活跃的区域。

另一个类似类型的海空相互作用事件的例子已经被记录北太平洋．南极夏季海洋温度异常之间存在统计季节性关系阿拉斯加湾以及太平洋上空的大气环流北美在接下来的秋天和冬天。阿拉斯加湾比正常情况下温暖的海洋表层水的存在导致海平面上升强热带风暴在随后的秋季和冬季发展。利用月海表温度和月海表温度建立了两者的关系大气压力在北太平洋收集了30多年的数据。

上面讨论的北太平洋和北大西洋的海气相互作用事件提出了这些地区海洋表面温度异常是如何产生的、如何维持的以及它们是否存在的问题收益率的正常时间尺度以外的大气预报有用信息天气预报(即一至两周)。对以往案例研究的统计分析表明，海洋表面温度异常最初是对异常大气强迫的响应。然而，海洋表面的温度异常一旦形成，就会加强并维持异常的大气环流。被认为对海洋中这种行为负责的机制是表面风漂移，风的混合，以及海洋和大气之间的热量交换。因此，预测的问题很难回答，因为这些事件取决于一个同步以及大气和海洋表层之间相互关联的行为，这使得两个系统之间存在正反馈。