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海洋:生云聚雨  

2010-09-20 10:34:00|  分类: 新刊推荐 |  标签: |举报 |字号 订阅

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海洋:生云聚雨 - kxsj - Newton-科学世界

撰文/穆穆

  气象涉及天气与气候,天气是指较短时间内风、云、降水、温度、气压等气象要素的综合状况;而气候是指长时间内气象要素和天气现象的平均与统计状态。马克·吐温曾说过,“人人都在谈论天气, 但是没有人对它做任何事”。在马克·吐温的时代,他也许是对的。在当今时代,人类活动(主要是通过排放二氧化碳等温室气体)影响气候,已经成为从普通百姓到各国政要都关心的重大问题。研究气候与气候变化导致气象学家纷纷“下海”:占地球表面70%的海洋作为大气的下垫面,是大气热量和水汽的重要来源。由于海水的热容量相对于大气要大得多,海温的微小变化就会对天气与气候造成重大的影响。
本期的特别策划文章《海洋:生云聚雨》从动力学和热力学的角度阐述了海洋中的洋流、黑潮、赤道涌升、沿岸涌升以及大气中的季风、梅雨、台风的形成原因。并以发生在海洋中的厄尔尼诺和印度洋偶极子为例,初步介绍了它们通过大气遥相关影响世界各地气候的过程,以及当前的短期气候预测水平。文章深入浅出、通俗易懂,图文并茂,是一篇优秀的科普文章。
    当前人类对海洋的认识只是沧海一粟,在海洋对气象的影响这一领域仍有诸多未知之谜困扰着我们,亟待进一步探索。
1、热带海气相互作用的理论已较为成熟,在其基础上,Zebiak和Cane于1987年第一次对厄尔尼诺做出成功的预测,然而人类对于中高纬度海气相互作用的过程与机制的认识仍相当有限。
2、太平洋年代际涛动和大西洋多年代际涛动在年代际甚至更长时间尺度上影响全球气候,它们的形成机制和潜在可预报性目前还不清楚。
3、海洋学家根据有限的资料与理论大体勾划出大洋环流的三维图像,但是由于缺乏观测资料,有些路径只是概念图形。
4、当前的热盐环流是热力驱动型。气候与海洋学家普遍关心由于人类活动的影响,热盐环流是否会从当前的热力驱动型平衡态突变到盐分驱动型的热盐环流。好莱坞电影《后天》中欧洲大陆被冰雪覆盖便是取材于热盐环流平衡态突变造成后果的设想。
5、2008年,我国南方发生严重的雨雪冰冻灾害天气,科学界一些学者认为这与当时发生的拉尼娜事件以及北大西洋海温异常密切相关,但哪种机制起主导作用未有定论。最近有研究认为,北大西洋海温增暖引起乌拉尔地区持续稳定的阻塞高压,是导致该灾害天气的主要因子之一。
6、ENSO(厄尔尼诺与南方涛动)的预测水平离社会需求还有很大距离,特别是“春季预报障碍”问题还没有解决。印度洋偶极子的预报尚未实现业务化。
7、关于海洋碳循环及其在气候变化中的作用的研究正在成为全球变化研究的热点领域,等等。
    专题文章译自日文,作者侧重介绍了日本学者的成果。毋庸讳言,我国学者在这一领域也有值得提及的工作。在20世纪90年代,曾庆存院士领导的科研团队,用海温作大气环流模式的下边界条件,在国际上成功进行了短期气候预测试验。早在20世纪80年代,符淙斌院士就在关于厄尔尼诺的研究论文中,提出用沿赤道海温廓线划分厄尔尼诺的思想和方法。当然,中国学者还有很多重要工作,这里不再一一列举。
探索海洋,预测未来气候,路漫漫其修远兮。作此拙文,与读者朋友共勉。

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