海洋与气候说课讲解.ppt

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1、海洋与气候水星(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(Voyager2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倍）。土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)、冥王星(Pluto)等溫差均大。地球(Earth):太陽系中唯一有生命（火星是否亦有生命跡象？）的行星，具有大氣、海洋、陸地，有大

2、量水份供應。太平洋在北緯40°處海面溫度之年變化約為6～8°C，但同緯度之中亞地區（亞洲大陸內陸）年變化則在38°C左右（從-4°C至34°C）。顯然，海洋是造成表面溫度能夠維持平穩的重要因素二、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。地球的熱平衡，顯示熱量進出的各種途徑。數字表示佔總熱流的百分比。注意只有50%的入射熱真正能抵達地球表面，其中又有5%被反射，而只

3、有總入射量的45%被地表吸收。地表黑體輻射出104%，溫室效應之輻射又還回88%大氣與海洋之南北冷熱對比造成空氣與水的循環，生成風與海流，將低緯度地區多餘的熱量搬到兩極，使地球表面溫度對比不致太大。地球上的熱平衡過程可以視為一個低效率的引擎。低緯度地區﹕熱源，高緯度地區﹕冷源，海洋﹕鍋爐，太陽﹕燃料，熱媒﹕水，工作現象﹕風與海流。大氣中最重要的南北熱交換過程是透過季風、颱風與熱帶風暴來完成，海洋中則經由大規模之海洋環流系統來達成。全球暖化現象(Globalwarming)﹕溫室效應使地表溫度能維持在平穩而適宜的範圍，但隨人類工業化後造成環境的改變，溫室效應亦促成了全球暖化的現象。大氣中二

4、氧化碳、氟氯碳化物(Chlorofluorocarbons,CFCs)、氧化氮(Nitrousoxide)、甲烷(Methane)等含量逐年增加，雖然與大氣中所有氣體總質量相比其量仍小，但這些額外的人為物質卻開始損害了地球精巧的熱平衡過程。主要是這些氣體會選擇性地截留住長波輻射的能量，使地表向外太空之反輻射不易穿透大氣層，因此促成了暖化現象。其中有些氣體更會破壞臭氧層，而使紫外線較易射到地表，對生物會產生致命的傷害，對暖化現象也有「貢獻」。因人為原因造成全球暖化現象之預估發展趨勢三、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

5、蒸發，因此表層海水溫度、鹽度均較高。中緯度地區，表面海水特性固然會隨季節變化甚大，但仍比深層海水要暖且輕。高緯度極區海水本就很冷，每屆冬季表層水溫更為降低，海水密度增大、下沈，並與深層海水相混合﹔這也就是深層海水之來源。極區海水對全球氣候影響較小，有三個原因﹔（一）由於球面分佈，極區面積遠小於溫帶與熱帶，（二）極區海面多覆有冰塊，隔絕了海氣交互作用，（三）當水溫低時，海氣間熱交換過程亦較慢，效率較差。海洋對氣候變化扮演了「穩定」作用的角色，主要是因為海洋有很大的「熱慣性」。這是因為（一）水的比熱大，（二）光線可穿入很深，（三）水的混合很快，（四）水具有「相」變化，潛熱很大。水的比熱約為土

6、壤的五倍，因此加入或移出同樣的熱量，土壤就比水要快五倍，故地表容易溫差大。其次，土壤透光性差，日照熱能便集中於地表，但水中則可穿透相當厚的水層，故地表增溫快。表層降溫時，水會產生對流，故溫差不大。水的潛熱亦促使蒸發時吸熱，凝結時釋熱，和增、減溫過程正好背道而駛，故可相對保持穩定。極區結冰與融冰之過程亦有類似效應。不過，冰塊亦造成隔絕作用，使海洋無法影響到上層之大氣。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。以全球平均，從海洋傳入大氣的熱能中，約53%是經由蒸發作用所輸送。在夜間或冬季，當水汽凝結時會釋出熱能，因此可減緩氣溫下降的幅度。陸地上降雨超

7、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。氣流爬坡可形成地形雨，下坡則可形成焚風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，促進氣旋發展大氣層中水汽含量雖小但卻蘊涵了大量的熱能，對氣旋發展提供了熱力來源。颶風Andrew(1992年8月25日)侵襲墨西哥灣海域