海洋，我們的氣候和天氣

楊繼國

提到天氣和氣候，我們大多數(shù)人會下意識抬頭看看天，想到的更多是大氣里發(fā)生的故事：下雨、下雪、刮風(fēng)、雷電、干旱、大霧等等，卻很少有人能想到海洋。其實(shí)，覆蓋了地球約71%的大海，才是世界天氣和氣候的主要驅(qū)動力。同時，海洋也是全球經(jīng)濟(jì)的主要推動力，承載著世界上90%以上的貿(mào)易，并維持著40%生活在海岸線100公里以內(nèi)的人類的生存。當(dāng)今氣候變化的影響在日益擴(kuò)大，使得海洋觀測、研究和服務(wù)比以往任何時候都更加重要。今年“3·23”世界氣象日，我們就來聊一聊海洋與氣候和天氣這個話題。

我們先來簡單說一下天氣和氣候。天氣是指某一個地區(qū)距離地表較近的大氣層在短時間內(nèi)的具體狀態(tài)。那么天氣現(xiàn)象則是指發(fā)生在大氣中的各種自然現(xiàn)象，例如下雨、刮風(fēng)、下雪、大霧、閃電、冰雹等，這些現(xiàn)象看得見摸得著，所以我們對天氣的認(rèn)識可能更感性一些。

而氣候，指一個地區(qū)大氣的多年平均狀況，主要的氣候要素包括光照、氣溫和降水等，反映了這個地區(qū)冷暖干濕等基本特征。我國的主要?dú)夂蝾愋桶釒?、亞熱帶、溫帶季風(fēng)氣候，溫帶大陸性氣候，高山高原氣候等。

所以區(qū)別天氣和氣候最主要就是在時間上，例如我們說今天天氣很好，不冷不熱，微風(fēng)輕拂，很適合出去游玩，這里說的就是天氣;而當(dāng)我們說起家鄉(xiāng)，例如說北京的冬天寒冷干燥，夏天高溫多雨，年平均氣溫在12℃左右，這里說的就是氣候，是常年的一個平均狀態(tài)。通常描述一個地方自然特征，要用常年的氣候特點(diǎn)來描述。

講到氣候就要說一下氣候變化，這也是當(dāng)今對人類影響最大的事件之一。通俗來講，氣候變化是指長時期內(nèi)氣候狀態(tài)的變化，通常用不同時期的溫度和降水等氣候要素的統(tǒng)計量的差異來反映。氣候變化主要表現(xiàn)在全球氣候變暖、酸雨、臭氧層破壞等方面，其中氣候變暖是目前最受關(guān)注的問題。氣候變化對我們的影響包括冰川消融，高溫、干旱、暴雨等極端事件增多，糧食減產(chǎn)，海平面上升，甚至?xí)?dǎo)致一些物種的滅絕，等等。

具體到 “海洋，我們的氣候和天氣” 這個主題，其實(shí)天氣和氣候與海洋息息相關(guān)。因?yàn)?，海洋是天氣和氣候的主要?qū)動力。海洋對大氣的主要作用是給予大氣熱量與水汽，為大氣運(yùn)動提供能源。

第一，海洋是能量儲存器。

因?yàn)楹Ｑ筇罅?，海洋覆蓋了地球表面積的71%;海水太多了，占全球水資源的97%;而水相對于空氣和陸地來說儲熱能量更強(qiáng)，全球變暖能量的93%都存儲在海洋中。還有，海洋還吸收了三分之一的新增溫室氣體排放量，所以海洋對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)全球氣候具有決定性作用。

第二，海洋是能量轉(zhuǎn)換器。

剛才提到了海洋儲存了那么多能量，那么海洋儲存的能量是如何與大氣交換的呢？

海洋-大氣之間的熱交換主要由三種方式。一是輻射熱，也就是長波輻射。二是傳導(dǎo)熱，也叫感熱，也就是接觸的物體之間傳導(dǎo)熱量。這兩個熱交換方式比較好理解，例如我們進(jìn)入有暖氣的房間，不觸碰暖氣片也會感受到溫暖，這是輻射熱，如果用手摸暖氣片同樣會感受熱量，這就是傳導(dǎo)熱。三是相變熱，又叫潛熱，當(dāng)海水蒸發(fā)時需要吸收熱量變成水蒸氣，水蒸氣上升到空中再次凝結(jié)的時候要釋放熱量給大氣，這樣在完成水循環(huán)的過程的同時也完成了相變熱的傳遞。

第三，海洋是能量輸送器。

由于海洋吸收了抵達(dá)地球的大部分太陽能，而赤道部分接收熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于兩極，所以就形成了巨大的水平和垂直洋流，一些洋流可以攜帶熱量向高緯度行進(jìn)數(shù)千公里，一路走一路散熱，對沿途氣候產(chǎn)生巨大影響。

洋流的成因主要有兩種：一種是由風(fēng)吹動海水形成的，稱為風(fēng)生流;另一種是由于海水不同區(qū)域之間密度的差異造成的海流，當(dāng)海面受熱不均勻或者蒸發(fā)降水不均勻時，就會使海水的溫度和鹽度發(fā)生改變，進(jìn)而造成海水密度分布不均勻，這樣產(chǎn)生海流稱為熱鹽流（也叫“溫鹽流”）。熱鹽環(huán)流在氣候系統(tǒng)中具有極其重要的作用，對地球氣候系統(tǒng)起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)?shù)途暥葴嘏难罅飨蚋呔暥攘鲃拥臅r候，隨著溫度降低和海水的蒸發(fā)，釋放了大量的熱量和水汽，給歐洲帶來溫暖濕潤的氣候，歐洲西北部的冬季要比同緯度歐亞大陸內(nèi)部和東部地區(qū)暖和得多，甚至在北極圈內(nèi)還有摩爾曼斯克這樣著名的不凍港。當(dāng)北大西洋暖流到達(dá)北歐海的時候，由于海水溫度降低和蒸發(fā)導(dǎo)致鹽度升高，海水密度會越來越大，并下沉到大西洋深處，這些下沉的海水轉(zhuǎn)而掉頭向南流動，最終形成熱鹽環(huán)流影響全球的氣候。

很多人擔(dān)心，熱鹽環(huán)流如果哪一天終止了，那么全球氣候?qū)a(chǎn)生巨變，最直接的可能就是會形成寒冷的歐洲。

2004年的科幻片《后天》就是講述了由于溫室效應(yīng)造成地球氣候異變的故事。全球變暖導(dǎo)致北極冰川融化，大量淡水涌入北大西洋北部導(dǎo)致海水溫度上升且密度降低，不能形成海水的下沉運(yùn)動，低緯度的暖流也上不來，從而導(dǎo)致熱鹽環(huán)流崩潰或減緩，全球熱平衡被打破，造成了顯著的氣候突變，整個北緯30度以北被冰封。

當(dāng)然這只是科幻片。不過在歷史上的確出現(xiàn)過類似的事件，那就是著名的新仙女木事件。大概12800年前，北半球大部分地區(qū)溫度驟降，造成了北美長毛猛犸象、劍齒虎等大批動物滅絕，克勞維斯人也突然消失。

研究表明，導(dǎo)致這次事件的很可能就是由于北半球一次意外事件導(dǎo)致冰蓋融化，大量淡水涌入北大西洋北部，引發(fā)熱鹽環(huán)流中斷，從而導(dǎo)致全球氣候異變，北緯50度以北被冰封，大批大型物種滅絕，人類被逼無奈遷移，并從狩獵為生走上了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的道路。

回到現(xiàn)代，不管是厄爾尼諾和拉尼娜對全球氣候的影響，還是副熱帶高壓對我國汛期降水的影響，以及臺風(fēng)和颶風(fēng)的形成和發(fā)展，印度洋偶極子對非洲、馬來和我國西南氣候的影響等，這些耳熟能詳?shù)拿制鋵?shí)都和海洋密切相關(guān)。當(dāng)然海氣耦合是相互的，氣候同樣對海洋產(chǎn)生影響，如受風(fēng)影響的海洋表層風(fēng)生洋流的生成，氣候變化導(dǎo)致海溫升高、冰川融化，由于海洋吸收大量二氧化碳導(dǎo)致海水ph值下降，對珊瑚和貝類的影響等。所以海洋和大氣之間互為表里，密不可分。

2021年世界氣象日的主題是“海洋，我們的氣候和天氣”，就是為了紀(jì)念世界氣象組織注重將地球系統(tǒng)內(nèi)的海洋、氣候和天氣聯(lián)系起來，致力于支持認(rèn)識海洋、氣候和天氣之間不可分割的聯(lián)系，這將有助于人們更加了解我們賴以生存的世界。

“3·23”是氣象人的節(jié)日，俗話說天有不測風(fēng)云，但是就有這么一群人，他們365天時刻堅守，他們習(xí)慣了逆風(fēng)冒雨而行。

“3·23”又是我們每個人的節(jié)日，因?yàn)樘鞖?、氣候、海洋和我們每個人，和全人類的命運(yùn)都息息相關(guān)。

讓我們共同關(guān)注身邊的陰晴冷暖，趨利避害，關(guān)心我們的氣候變化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。讓我們披荊斬棘、揚(yáng)帆遠(yuǎn)航，向著星辰大海，向著未來，出發(fā)。

（作者為國家預(yù)警信息發(fā)布中心副總師、公共氣象服務(wù)中心高級工程師、中國科協(xié)氣象科學(xué)傳播專家）

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