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第五章海洋与气候.ppt

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第五章海洋与气候

二、溫室效應 日光進入大氣後,部份反射回太空,大部份則穿透大氣照到陸地和海洋,然後被吸收。海洋與陸地增暖向太空發射長波輻射,另外亦經由對流與傳導,結果大氣因而增暖,同時再向地表與太空發出長波輻射。平均而言,熱帶地區短波輻射超過長波輻射,有熱量剩餘。高緯地區則反之,熱量虧欠。 三、海洋表層海水扮演的角色 表層海水與大氣間的相互作用造成了地球上的氣候狀況。熱帶地區由於強烈的日照促成增暖以及蒸發,因此表層海水溫度、鹽度均較高。 四、水的相變化與氣候之關係 白晝或夏季時,水的蒸發作用會吸收熱能,因此可減緩氣溫上升。 陸地上降雨超過蒸發,其原因為﹕ (1)陸地上水域面積小,故蒸發量本就小﹔ (2)陸地日夜以及季節溫差大,多達15 ~ 25°C,有利於水汽凝結﹔ (3)陸地地形高低起伏大,因氣溫隨高度遞減,故山坡迎風面水汽易凝結而多雨。 上升氣流促成水汽凝結,降水,釋出潛熱,加熱空氣,使上升氣流加強,促進氣旋發展 高緯度地區當冰融化時將吸收外界熱量,因此春季化冰時氣溫不會上升很快。當氣溫下降水結冰時,也會放出潛熱,因而遲緩氣溫下降的速度。這些過程所造成之潛熱變動正好和氣溫之變化相反,所以能使氣候變化比較和緩。 海水結冰(1) 鹽度在千分之廿五以上的均勻海水,表面冷卻,則表面層密度增大,產生對流運動,直至表面的水冷至冰點,即開始結冰,以至全部凝固。 海水結冰(2) 先形成修長之純冰晶體,因表面水之鹽度增大,對流現象持續不斷,冰晶成長後會將部份滷汁形成直立管狀夾在其中,凝結愈快則所封閉之滷汁愈多。如溫度續降,則夾在冰晶間之滷汁亦開始凝結,逐漸使液態之滷汁細胞濃度增大,體積變小, 海水結冰(3) 冰如冷卻至甚低之溫度,則固態之鹽也能結晶析出。由於對流作用,水體並不易結冰﹔但如水表層覆蓋了一淺層鹽度較低的海水,海冰便較易生成。大風、大浪時海面混合強烈,不易結冰。結冰多在風力平靜時發生。海面一旦結冰後,便形成海、氣間良好的隔絕體,阻止了二者間熱量、水汽的有效交換。 海水結冰(4) 初生之海冰多呈片狀或餅狀,極區則有多年不化之老冰,其厚度在廿公分以上,甚至達到數公尺以上。高緯海面常出現之冰山浮冰則係陸地冰川斷裂入海所致,非海上原產。 五、全球風系 赤道地區空氣受熱上昇,極區空氣因冷下沈,前者在緯度30度附近下沈,後者則源於緯度60度處上昇之氣流。如此則在經向剖面上形成了三胞形狀的垂直環流構造 本章習題 1,哪些地理現象,可以說明海洋與氣候的穩定有關? 2,由熱量的傳遞說明地球表面的溫室效應如何產生? 3, 請說明地球上的熱平衡過程為何可以視為一個低效率的引擎? 4,地球的熱交換由哪些系統完成? 5,全球的暖化現象是如何造成的? 6,何謂海水的熱慣性? 7,地球表面的增溫為何比海洋大? 8,地形雨與焚風是如何形成? 9,請說明中南美洲的颶風是如何形成? 10,在高緯度地區,水的結冰以及冰的融化過程對氣溫變化有何影響? 11,全球風系是如何形成? 12,請說明全球暖池的位置與聖嬰現象 海水結冰過程受海水分層狀況影響頗大 圖為結冰初期薄冰層受風或浪作用後,破裂形成之 荷葉狀冰塊(Pancake ice)分佈情形 大氣環流的三胞構造(左圖)以及對應風系狀況示意圖(右)。 在30度下沈之氣流,向南吹時因地轉效應偏向形成貿易風(東風)﹔向北吹者則偏向形成西風。在極區下沈之氣流,何南吹時亦偏向形成極地東風。如此構成了全球海面主要的風系分佈情形,這種環流構造亦受海陸分佈的影響很大。冬季,大陸較冷,空氣流往海洋,受地轉偏向後便是冬季風(如本地之東北季風)﹔夏季,大陸較熱,空氣由海吹往內陸,形成夏季風。 暖池(warm pool)以及El Nino。赤道太平洋西部,在民答那峨與新幾內亞連線以東有一大片暖水堆積在那裡,稱為暖池。每隔若干年,赤道地區東風會減弱,此時暖水即東移至太平洋東岸,造成祕魯沿岸海溫上升,原先之湧升流及冷海流消失,漁產大減甚至造成漁業與肥料業不景氣(百年六次),當地稱此為El Nino(The Little Boy or Christ Child in Spanish,故中譯亦有稱其為「聖嬰現象」者)。 (1997)發生El Nino 造成東南亞苦旱,印尼大火燒山造成霾害 * * 海洋地質學概論 一、太陽與地球 水星(Mercury)﹕自轉很慢,可能有大氣,黑暗面溫度300°K。 金星(Venus):表面溫度 685°K (Voyager 2 探測資料,海員二號)。 火星(Mars):赤道附近平均溫度 270°K,南極地區則為 210°K,火星平均之溫度日變化可達 120°C,無海洋,水份稀少。 木星(Jupiter)﹕雲頂溫度可能低於 -120°C,中心溫度可能高達30,000°C(是太陽表面溫度的五

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