3．2．3 海洋对大气环流的影响

    1．海洋的调节作用

    海洋对大气环流，乃至整个气候系统起着一个巨大的调节器的作用。海洋有巨大的热容量，大的比热和巨大的流动性。因此海洋吸收或放出热量而升高或降低其温度的速率要比空气缓慢得多，这意味着海洋上较小的温度距平使其能够向大气传输大量的热量(如图3.17)。因此海洋是大气热机运转的主要能源。据计算，占地球表面71％的海洋吸收了进入地球大气系统上界太阳辐射量的70％左右，并将此部分的85％左右贮存在海洋表层。这部分能量再以长波有效辐射、潜热和感热交换的形式输送给大气，成为大气运动的直接能源。另一方面，海洋提供了大约86％的大气水汽来源。海洋热状况和蒸发强度的变化等将直接影响大气中能量和水分的分布。

    事实上，如果没有海洋，我们居住的地球上的大气环流将会截然不同。缺乏燃料的大气热机对热量的传输的能力将会更加低效。同时没有了海洋洋流对热量传输的贡献，因而热带将会更热，而极地会变得更冷。这种极端温差使得中纬度的瞬变涡动更剧烈，造成更多的灾害性涡旋天气。另一方面，现代大气科学的发展揭示了地球上气候系统处于一个非常脆弱的平衡之中。由于人类活动对其影响的长期积累及加剧，造成大气化学性质的变化，并将导致大气环流的调整和气候变化，这已被愈来愈多的观测事实所证实。如果简单地认为不论大气如何变化，海洋总是起着有利于人类活动的调节作用——即天气的季节和纬度变化趋于平缓，那么这种简单化的概念是错误的。事实上人类活动在影响大气的同时，也将影响海洋。反过来海洋哪怕是微小的变化，都会对大气造成重大的影响。这种海-气相互作用是现代大气科学的研究重点。因为这种相互作用对人类的生活和生存都有着不可忽略和难以估量的影响。假若这种作用使得温度升高到某一程度，那么极地全部可能的融冰汇入海洋后将可能升高海平面造成难以想象的灾难性后果。在下节中我们将着重讨论人类活动对大气环流的影响。

    2．海洋的“层结”效应

    海洋是从上层开始加热的，海洋热量来源主要靠它的表层吸收太阳辐射。因此它的层结(上热下冷)要比大气稳定得多(大气主要由地发，即从它的下部加热)。这就是所谓海洋的“层结”效应即(惰性)。此性质有利于海-气系统中缓慢运动的维持和发展。当相对快速变化的大气过程对海洋施加风应力时，惰性海洋宛如一台过滤器——滤掉了快速变化的高频振荡，而低频振荡得以保留(在物理上，就是所谓低通滤波器)。这种低频振荡与大气环流的年际变化关系密切。也正是由于惰性，海洋变化有明显的持续性。也就是说能把前期大气环流变化所留下的信息贮存起来，特别是当异常环流发生并作用于海洋时，海洋的热力状况产生明显的调整，从而对大气产生强的热力反馈，可能使大气环流异常得以进一步发展。例如异常风产生的暖水平流，可以使海温正距平区上空大气的气旋性涡度增大，使异常风场得到进一步发展。海洋的惰性也使得海洋对太阳辐射季节变化的响应要比陆地滞后一个月左右。海洋同时也是二氧化碳的汇聚地，由于化石燃料的燃烧所产生的二氧化碳约有一半进入到海洋中去，造成这一过程的原因主要是海洋上层和大气之间的湍流交换。海洋中二氧化碳的输送和海洋中碳的生物地球化学循环，对研究人类活动产生的二氧化碳的长期效应有十分重要的作用。