第三章 大气环流

　　“大气环流”这个名词在大气科学的各个领域都有所提及，但对其的理解却不尽相同。从一般意义而言，大气环流强调的是空气的运动，包括大气中一切以运动形式存在的总体。本章主要讨论全球范围、长时间平均的大气运动及其变化规律。各种短期天气现象和过程必定以其相关的平均大气环流过程为背景，而平均大气环流的异常变化必然会导致天气、气候的异常。天气学家每天要分析高空和地面天气图，天气图上的形势常有一些以全球尺度环流为背景的短期的槽脊、涡旋的演变，如台风；有一些环流系统呈现明显的年、季变化，如副热带高压；还有些系统是定常存在的，天天出现在天气图上，例如西风带。这些环流系统大小不一，移速快慢有别，强度变化不定。它们为什么定常、周期性或间隙性地存在？这些环流是怎样形成的？为什么有我们现在所观测到的结构？这是本章所要回答的问题。

　　3．1 大气环流的基本概念

　　大气环流指的是在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在105s以上的平均运动。所谓环流，指的是空气沿一封闭的轨迹移动，或有沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。显然，气流沿经圈方向运动称为经圈(向)环流，沿纬圈方向移动称为纬圈(向)环流。

　　在20世纪，大气环流的研究获得了长足的发展。当代大气环流研究的一个最显著的特点，或者说与传统大气环流研究的分野，在于人们认识到决定大气环流变化的基本因子不单是大气内部的种种过程，还决定于发生在大气上边界和下边界处的各种物理和化学过程(如图3.1)。

    了解加热、摩擦、地形、海陆分布、光化过程等外部强迫作用对各种天气环流型的不同贡献，有助于对大气环流的基本事实、基本规律的深入理解，并将进一步揭示大气内部不同尺度运动的相互联系与作用。这对确定全球性和区域性天气分布和气候类型的成因及演变规律，达到改善长、中、短期天气预报的目的具有重要意义。这就是说，大气环流的演变不仅仅是大气内部状态和行为的反映，而且是与大气密切相关的太阳辐射、海洋、冰雪、陆地和生物圈所组成的复杂系统的总体行为。当体现这种总体行为的时间尺度需以年代为标尺时，那就属于气候和气候变化所研究的领域；而全球范围内大气环流的时间尺度则需以年和季节度量(如表3.1)，这正是本章讨论的重点；当时间尺度需以天为标尺，空间尺度局限于个别的天气系统的区域范围，则正是天气学研究的范畴。对本书所论述的各种天气尺度现象而言，大气环流是造成有利于或不利于某个天气系统盛行于某地的“环流背景”。另一方面，现代的大气环流研究领域正深入到气候学的传统研究领域，例如厄尔尼诺现象、温室气体效应、臭氧层效应和大气环流的相互影响等等。近代关于大气非线性动力学理论的发展，把大气环流和气候学两者更紧密地联系起来。大气环流的基本状况决定着气候系统未来的变化趋势，特别是对大气环流的演变规津的深入理解与否，不仅决定常规天气预报的成败，也同样影响月、季的气候预报准确率，而这种短期的气候预报则是现代气候学研究的重点和难点。

　　本文标题：大气环流的基本概念
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