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海面温度季节性变化,上升流区如何影响气候环境?

 

 

 

热带地区并不总是温暖如春,在这些上升流区,海温在一年内的波动可以达到5°C以上,远超一般热带海域1-2°C的变化幅度,这种剧烈的温度变化是怎么产生的呢?这个区域对气候环境又有什么影响呢?


上升流区对大气环境的影响

上升流是指深层冷水向上涌升的现象,主要发生在海洋的东边界区域,如秘鲁沿岸、非洲西海岸,它的形成离不开信风、地球自转和海岸地形的作用。赤道附近持续的东风信风推动表层海水向西流动,导致深层冷水上涌补充;地球自转科里奥利力使水流在北半球右偏、南半球左偏,进一步加剧上升;海岸地形的阻挡迫使沿岸水体上升。上升流区是地球上海温季节性变化最剧烈的地方

为什么会有季节性变化?这跟信风等因素有关,夏秋季信风最强,上升流剧烈,海温降至全年最低,而冬春季信风减弱,上升流几乎停滞,海温回升25°C以上。这一点有点“反常识”,毕竟夏秋季是我们认为海温较高的时候,这就要说一说信风了。

信风指的是在低空从副热带高压带吹向赤道低压带的风,北半球吹的是北信风,而南半球吹的是南信风,约自南北纬30°延展到赤道区为信风带。信风年年反复稳定出现,跟潮汐类似,也称为“贸易风”。由于气体是从高压流向低压,在高压带沉降的气流便在低空流回赤道区,在北半球形成北风,在南半球形成南风,但受到科氏力的影响,气流吹向西边,才会造成北半球吹东北风、南半球吹东南风的情况

在每年的夏秋季,由于太阳直射点北移,南半球东南信风会跨越赤道,在科里奥利力作用下,在北半球转变为西南风,这种风向转变使得赤道东太平洋和东大西洋的表层海水被强烈推离海岸,下方50-100米深处的冷水会快速上涌补充,导致夏秋季的海温降低。也称为“季节性冷舌”,是赤道东太平洋特有的现象。

接下来就是这个上升流区域是如何影响大气环境的呢?热带降雨主要聚集在赤道辐合带,它的位置对海温极其敏感。最新研究发现,上升流区通过两种主要方式影响全球大气:改变赤道辐合带、激发大气波动

春季上升流区变暖,在大西洋上升流区,海表温度升高导致局地对流增强,赤道辐合带向赤道移动1-2个纬度,导致南美北部降雨增加;同时,激发赤道对称的罗斯贝波,增强副热带西风急流0.5-1 m/s。在太平洋上升流区,影响相对较弱,此时海表温度仍较低,仅影响浅层环流,未显著改变自由对流层,抑制了”双ITCZ”现象中的南支辐合带,降水减少。

在秋季,上升流区变冷,大西洋海表温度低于对流阈值,影响有限。而太平洋区域,较低的海表温度太平洋-南美波列影响南极,导致副热带急流增强,风速增加1-2 m/s,南半球环流异常,位势高度波动达±10米。

然而,现有的模型对上升流区的预测存在偏差,导致赤道辐合带预测出现偏差、急流强度异常、双ITCZ虚假增强等问题,这些偏差可能影响厄尔尼诺预测、热带气旋路径等关键预报。

图:(a)和(b):太平洋和大西洋上升流区观测到的多模式平均季节性海温变化。(c):多模式平均年际平均海温偏差。🔽


❓思考题:热带上升流区海温的年变化幅度大约是多少?

A.1-2°C
B.3-4°C
C.5°C以上
D.几乎没有变化

参考答案:(点击查看)

C.

解析:研究中提到上升流区因强烈的季节性上升流活动,海温年变化幅度可达5°C以上,如东太平洋夏秋季18°C, 春季25°C,远高于普通热带海域的1-2°C变化。

 

 

 

 


参考文献:Nandini Ramesh and William R. Boos,Impacts of the Large Seasonal Cycle of Upwelling Zone Sea Surface Temperatures on the Atmosphere.

 

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