书城科普读物海洋知识小百科-气象篇
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第21章 海气的力量(2)

每年夏季,非洲东部沿海低空出现一支极为壮观的,被称为索马里急流的气流。这支气流一般位于1千米~2千米的高处,长约800多千米,宽约270千米,厚仅0.9千米。7月份的平均最大风速在每秒15米以上,日平均最大风速可达每秒25米~50米。1972年10月3目的气象观测记录上曾出现每秒63米的极大风速。

索马里越赤道气流为什么这么强劲呢?原来,非洲东部沿海海拔1000米左右的山脉约束了来自马斯克林冷高压的东南气流,使风速加强;同时,索马里附近因近岸海水上翻使深层海水抬升到海面上,海水表面温度下降到20℃以下,而非洲大陆西北部的气温高达34℃,这一持久的温差使大气气压场在该地区出现大的气压梯度力,维持和加强了索马里急流。

因此,地形的作用和海气相互作用两种因素是索马里越赤道急流出现的最主要原因。

如果没有青藏高原,地球上的气候有哪些显著改变?

青藏高原就像一根巨大的擎天柱,矗立在我国的西南部。青藏高原对冬季向南冷空气的阻挡使得北印度洋冬季受冷空气的影响很小,而使通过南海海面向南半球的越赤道气流增强。受青藏高原的影响,东侧夏半年气旋生成的频率很高,西南涡、江淮气旋、东海气旋等低压的形成都与高原的影响有关。夏季青藏高原海拔4400多米的表面在半空中加热大气,生成了大气中最强大的系统——南亚高压。在南亚高压的南侧,出现了地球上独一无二的东风急流。高原对印度洋水汽的阻挡,使我国的西北地区出现大面积的沙漠,也使印度出现世界上降水量最多的“雨极”。

一般地说,如果没有青藏高原,印度的降水量就不会有那么多,我国的西北地区也不会有那么干旱,南亚高压也不会那么强大,高原南侧的东风急流也不会出现,亚洲季风的强度将大为减弱,冬季最强的向南越赤道气流也许不会位于南海。

如果没有陆地,地球上的气候会有哪些显著改变?

大家已经知道地球上海洋的面积占地球表面积的70%以上,占地球面积不足30%的陆地就像许多海洋中的“岛屿”一样。但是,陆地对气候的影响可是巨大的。由于海洋和陆地的热力性质不同,没有陆地就没有季风。没有陆地,在相同纬度上的气候变化就是类似的,因而大气中的波动现象将明显减少,大气和海洋的流动将主要是环绕纬圈的流动。如果没有陆地,海洋中缺少了约束海水流动的边界,海洋中从低纬度流向高纬度的边界流将不复存在,由此导致高纬度和低纬度的热量交换将大大减小,热带地区将更热,高纬度地区将更冷。

为什么南亚高压是地球上最强大的天气系统?

我们知道,青藏高原对大气环流系统具有巨大的影响,夏季全球最强大的系统——南亚高压就位于高原的上空。

南亚高压在夏季对我国大范围的旱涝分布以及亚洲的天气都有重大影响。在高压的南侧,是地球上独一无二的东风急流;在高压的北侧,是高空的副热带西风急流。高压以青藏高原为中心,范围从非洲一直延伸到西太平洋,在东西方向大约有20000千米,在对流层高层大气中是名副其实的“大哥大”,那么,又是什么原因使最强大的天气系统以全球最大的高原作为“基地”呢?

原来,青藏高原夏季对大气中层的加热,使得大气对流层高层的等压面向上凸起,就像火炉上烧开的一锅水,如果在锅的中心加热,则锅中心的水位由于水的沸腾会高于边缘的水位。青藏高原夏季对大气加热的道理与此类似,只是高原的加热面积实在太大,对大气的影响并不仅仅限于高原的范围。因此,南亚高压夏季成为地球上最强大的天气系统还是青藏高原影响的结果。

最大西风为什么位于日本上空?

在地球表面观测得到的最大风速是在美国华盛顿山上观测的每秒103米。而在高空观测得到的最大风速却超过每秒200米。这么大的风速在地球什么地方的上空呢?那是在日本离地面一万多米高的上空观测到的。为什么在日本的上空会出现这样强劲的风速呢?还是青藏冬夏两季最强越赤道气流的位置不同呢?

北半球的冬季,即南半球的夏季。由于海陆分布的原因,南半球澳大利亚陆地表面存在着中心气流上升的热低压。从北半球亚洲大陆冷高压中心辐散出来的冷空气就可以越过赤道进入南半球。冷空气与暖空气相比密度大,因此大量的冷空气是沿地球表面向南运动的。当冷空气运动到青藏高原北侧时,受高原的阻挡,冷空气不能越过山脉到达印度洋,大量的冷空气转而向东南方向运动。在青藏高原的东北侧,冷空气不再受青藏高原的阻碍,便会势如破竹地沿我国东部南下到达南海海面上,在马来西亚附近产生较强的越赤道气流进入南半球。

因此,青藏高原对冷空气的阻挡作用导致了最强的北半球向南越赤道气流出现在亚洲的南海南端。

极涡对我国的天气是否有影响?

在冬季,影响我国的冷空气许多来自北冰洋及其附近地区。由于冬季北极的极夜期间强烈的辐射冷却,形成了大规模的极端寒冷的空气团。由于气温低,气压随高度的升高而下降很快。密度大的空气从高空下沉到地球表面,北冰洋及其附近地区地面气压系统是与冷空气相伴随的冷高压,而大气中层气压场却是一个绕极地逆时针旋转的低压涡旋系统,称为极涡。

由于极涡的活动与影响对我国的寒冷天气的出现有密切的关系,人们常把极涡作为大规模极寒冷空气的象征。如果极涡的中心偏于亚洲大陆一侧,则常预示着我国将要受到冷空气的侵袭了。

地球上的东风急流为什么出现在亚洲?

在全球大气中,夏季存在着一支独一无二的东风急流。这支东风急流在阿拉伯海附近一万米以上的高空中,平均速度大约每秒35米。为什么东风急流出现在亚洲上空呢?这是由于世界最大的高原——青藏高原位于亚洲的缘故。夏季青藏高原是加热大气的一个热源,由于高原的加热,气流在青藏高原底层上升,使得北印度洋和青藏高原附近大气温度差别很大。气流在10千米以上的高空辐散流出,受印度洋和青藏高原热力差异的影响,东风气流在高原南侧增大,形成了东风急流。

因此,地球上独一无二的东风急流出现的主要原因是,海洋与地球上最大高原在夏季存在很大的热力差异。

海底淤泥和珊瑚礁中为什么保存善气候变化的信息?

现代气象观测到现在还不足两百年。气候变化中包含着几年、几十年甚至几万年的变化,因此仅靠气象台站的观测资料是无法满足气候研究需要的。好在地球上存在着许多气候变化的“记录器”,通过提取这些“记录器”中的信息就可以了解气候的长期变化了。

海底沉积的淤泥和珊瑚礁就是海洋中的两种气候变化的“记录器”。河口附近海底淤泥的沉积保留了陆地降水量的信息。沉积淤泥厚的年份,河水流量大,即陆上降水量就大。海洋中珊瑚礁的生长由珊瑚虫的数量决定.而气候变化又可以影响珊瑚虫的繁殖量,因此珊瑚礁也能“记录”气候变化的信息。

南海季风和印度季风是一回事吗?

南海季风和印度季风都属于亚洲热带季风。不过从组成季风系统的成员来说,南海季风和印度季风又有各自的独立性和特点,因此两者不能等同起来。

从对我国的影响大小来说,南海季风对我国的天气和气候变化更加重要。南海季风的进退直接影响我国东部沿海的降水和旱涝。从夏季风出现的时间来说,南海季风建立的时间早于印度季风。从受冷空气影响大小的角度来比较,由于青藏高原的阻挡,印度季风很少受冷空气的牵连,而南海季风比较容易受冷空气的影响。

为什么冬季西北太平洋上西北风特别多?

在我国的神话传说中,共工因为和颛顼争夺皇帝位置遭到失败,一头撞在擎天柱不周山上,造成了天柱折损,天塌地陷的灾难。为挽救世界,女娲娘娘炼五色石将西北天空的漏洞补牢(剩下的一块没用的补天石曾在《红楼梦》中到人世间走了一遭),补天处石缝中漏下天外寒气,因此,冬天的西北风特别寒冷。

在极涡的介绍中,我们已经知道,尽管气流的下沉是由于陆地表面附近强烈的辐射冷却作用的结果。但冬天寒冷的空气确实来自北冰洋或附近的亚洲和美洲高纬度地区的高空。为什么地面附近寒冷的空气来自西北方向呢?

冬季中、高纬度陆地表面的温度低于同纬度海水的温度,较低纬度的气温高于较高纬度的气温,西北太平洋位于西风带控制下。设想一个从地面到高空的气柱沿着东西方向从大西洋移向欧亚大陆,由于冬季陆地的温度低于相同纬度海水的温度,因此如果要保持气柱的温度不变,则气柱必须要移到较低的纬度。假定气柱的温度和密度都没有多大变化,则气压也没有多大变化。在很大范围上,空气的流动基本是沿着等压线流动。因此,移动过程中没有气压变化气柱的移动方向就可以看做是风的方向,即西北风。这就是冬季亚洲大陆中、北部盛行西北气流的原因。但是,为什么气流进入太平洋以后仍然还保持西北风的特点呢?这又与青藏高原的作用有关。

青藏高原的存在使得西北气流的范围向东扩展到太平洋上。受西北气流的影响,日本西北部的沿海地区经常漫天飞雪,气候寒冷。

为什么冬季东北太平洋上多西南风?

冬季从亚洲大陆进入太平洋的空气在向东移动的过程中,受到海洋的加热,等压线的方向逐渐向东北方向变化。风的盛行方向逐渐由西北风转为西风,再转为西南风。因此,冬季东北太平洋上多出现西南风是由于海洋和陆地的热力差异造成的。

为什么越南有明显的雨季和旱季?

20世纪60年代,美国插手越南的事务,派军队在越南与越南北方军队以及南方的游击队进行战斗。当时的美国军队发动的是“旱季攻势”,而游击队和越南北方军队则发动“雨季反攻”。为什么交战的双方要选择不同的季节攻击对方呢?这主要是因为美国军队的机械化程度高,雨季道路泥泞,限制了战斗力的发挥,所以美军选择旱季进行攻击,而游击队和越南北方军队则选择不利于美军优势发挥的雨季进行反攻。为什么越南不像我国北方有春夏秋冬四个季节呢?因为越南位于青藏高原东南外侧怕热带和副热带地区,是显著的季风气候,气温在夏季和冬季差别不大,但湿度的季节性变化则比温度变化明显得多。在降水少的冬季则称为“旱季”,降水多的夏季则称为“雨季”。类似以干、湿程度划分季节的国家不止是越南一个,印度、斯里兰卡、缅甸、泰国、老挝、柬埔寨等青藏高原南侧或东南侧的国家,旱季和雨季的差别都非常明显。

越南解放奠边府的战役为什么选择在雨季进行?

奠边府战役是越南人民为反对法国殖民主义者在越南的殖民统治,争取民族独立和解放的重大战役。奠边府位于越南的西北部,群山环绕,森林密布,地形险要,是一个战略重镇。法国凭借自己的军事技术和先进武器,于1953年11月攻占了奠边府。越南人民军是善于进行热战、雨战、夜战和林战的军队。1954年5月,雨季一开始,奠边府一带阴雨连绵,云山雾嶂,道路泥泞,这时的法军战车难以开动,飞机也难以起飞。即便起飞,因能见度差.也难以分清法军还是越南军队。而越南军队却如鱼得水,在中国军队的大力支援下,在各个战场向法军发起总攻。5月7日,法军指挥官德卡斯特莱耷拉着脑袋与其参谋人员一起向越南人民军投降,奠边府战役胜利结束。正是由于选择了雨季,法军的优势无法发挥,使越南军队最后取得了奠边府战役的胜利。

为什么冬季北极极涡会“偏心”?

根据名字,极涡的中心应当经常位于北极附近。极涡在夏季是名副其实的,涡的中心位置就是北极,但是在冬季,极涡的中心经常不在北极,而是偏向亚洲大陆或美洲大陆。这是什么原因呢?

原来,极涡出现“偏心”的主要原因是海陆分布的结果。同学们已经知道,海水和陆地的热力性质不同,海水容纳热量的能力远远大于陆地;在冰天雪地的北冰洋上,海冰的热力性质和北冰洋附近亚洲和美洲大陆的热力性质相比仍然存在着很大的差异。冬季陆地丧失热量的能力要比海冰大得多。因此,位于亚洲和美洲陆地上的空气,降温幅度大于北冰洋上冰雪表面的空气.因而随着高度增加,陆地上空的气压下降的幅度也比北冰洋上空大.导致了极涡在冬季“偏心”的现象。

志在海洋,应当做哪些准备?

当读完这本书以后,可能有的同学会提出,如果将来上大学学习海洋气象,应当做哪些心理准备呢?让我来告诉你:第一,你是否确实对海洋气象这个科学领域有兴趣?因为兴趣是最好的老师。第二,你是否对学习数学、物理、外语、化学感到为难?作为开展研究工作的基础,数学、物理、外语是最有用的工具,因为,大气科学或海洋科学的研究与国际性的合作联系密切,无论是空气和海水都是不受国界限制的,外语在国际合作和国际交流中起着重要的作用;大气或海洋都是异常复杂的系统,物理概念明确,才容易从繁杂的现象中提取出规律性的东西;定量的预报需要进行大量的计算,尽管容量最大的计算机已配备在气象部门,但计算和分析仍旧需要有坚实的数学基础。而在大气环境或海洋环境领域中,化学又是重要的基础。第三,你是否在学习上具有不怕苦,不怕难的品质?它是保证将来你在海洋气象或其他学科研究领域内有所作为的保障。如果你具有上述条件,上大学时,就学习海洋气象吧。相信经过努力,你会在这个领域内取得大的成就。