您的瀏覽器不支援javascript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器javascript狀態。 中央氣象局數位科普網-海洋—氣候的調節器 ::: 跳到主要內容
:::
點閱數 : 1202
line
facebook
google
海洋—氣候的調節器

前所未見的夏季高溫、歷史記錄的強烈風暴、連綿數週的豪大降雨,極端氣候在世界各地頻繁出現,這些都是氣候變遷的證據。近年來,科學家們致力找出能夠掌握全球暖化現象,以及影響地球氣候的關鍵因素,許多人現在相信海洋的儲熱量與海平面的變化,能夠讓世人更加明瞭地球暖化的過程。為什麼我們能夠從海洋的變化來推測地球氣候的改變呢?海洋與氣候之間有什麼樣的關係?接下來讓我們一起來了解海洋如何影響地球的氣候。

海洋的溫度變化慢

地球的氣候系統包含五大圈,分別是大氣圈、水圈、冰凍圈、岩石圈與生物圈,而地球氣候的變化主要是受到這五大圈之間的交互作用所致。地球氣候系統的能量來源是太陽,太陽輻射是一種短波輻射,當太陽輻射穿過大氣層時,只有很少的一部分被大氣所吸收,大部分會照射在地球表面使地表升溫,這當中海洋儲存了大部分的能量,主要的原因是海水的比熱比陸地大。
所謂「比熱 (Specific Heat Capacity)」,指的是讓1公斤的物體溫度上升攝氏1度所需要的能量,代表物體吸熱或散熱的能力;比熱越大的物體,在吸收同樣能量的情況下,溫度的改變量比較小。由於海水的比熱比土壤來得大,因此在太陽下曝曬相同時間後,海水的溫度變化會比陸地的溫度變化還要慢。

海洋是地球的儲熱體

海洋具有「熱慣性」的特質,所謂「熱慣性」是指海洋抗拒溫度變化的能力比較高。這是因為海水的透光度好,太陽能量能夠穿透到水中較深的區域,使相當厚度的海水都能吸收太陽輻射;不像土壤因為透光性差,能量的吸收只集中在土壤表面的地方。此外,當海水表層溫度改變時,會因為密度變化而產生對流,促使海水混合,再加上地球表面的水有三相(液態、氣態、固態)變化;相變化時能夠吸收或釋放大量的潛熱,這些都是促成海洋擁有「熱慣性」的因素。
地球表面有超過百分之七十的面積被海水所覆蓋,廣大的質量與較大的比熱,讓海洋能夠儲存相當多的熱能,成為地球最大的儲熱體。如此巨大的能量儲存體,再加上海洋的溫度變化又比較小,使海洋對大氣溫度變化產生緩衝和調節的作用。

海洋因為蒸發量大、透光性好、具有流動性、比熱高,所以在吸收熱量之後,比陸地升溫慢且溫度變化小。

海洋與陸地溫度變化之差異

海洋是地球氣候的調節器

由於海洋儲存了大量的熱能,因此海洋與地球氣候系統的其他圈之間的熱量或質量交換,成為決定地球氣候的重要因素之一,特別是海洋與空氣間的交互作用,對氣候變化占有極大的影響力。

當海洋吸收太陽能量時,表層的海水溫度會漸漸上升,尤其是赤道地區的海水因為太陽直射,海水溫度會比兩極地區的海水溫度來得高,溫度梯度的變化再加上風造成海水流動,長期下來形成一套複雜的「海流系統」,將熱帶地區多餘的熱能大量帶往兩極地區,而寒帶地區的寒冷洋流則流往熱帶地區,讓海水能量重新分布,使赤道地區與兩極的氣候不致於相差太大。海流本身也會對流經區域的氣候產生影響:譬如從赤道流向西北太平洋的「黑潮」,這股溫暖的海流水溫較高,流過地區的海水上方之氣溫也會增加,因而增加降雨,為這些區域帶來溫暖潮濕的氣候。

除了海流之外,海水的能量也以熱能和水蒸氣的形式傳遞到空氣中,產生了「風」和「雲」。與海水表面接觸的空氣吸收海洋散發的熱量後增溫,當暖空氣上升而周圍冷空氣遞補時就形成「風」;此外海水蒸發的水蒸氣上升到空中,在高空遇冷凝結成「雲」,雲團逐漸堆積之後形成降水(雨、雪等)落回地面,形成水的循環。由此可知:大氣中的熱量與水氣,主要就是來自海洋的貢獻。除此之外,海洋與大氣之間也有二氧化碳的交換,據研究指出,人類排放的二氧化碳,有30%~40%被海洋所吸收。

由於海水上方的氣溫變化比陸地上的氣溫變化小,溫度梯度的影響使白天吹海風、夜晚吹陸風;海、陸溫度變化的差異,可導致季風的產生。事實上,季風、颱風、副熱帶高氣壓、寒潮等,都是與海洋有密切關係的氣候或天氣系統。由此可知,海洋參與地球的物質和能量平衡過程,是整個氣候系統相當重要的一環。

海洋吸收太陽能量之後,產生表面風、降雨、上升海流等現象,海洋與大氣之間複雜的交互作用,維持地球能量與質量的平衡。

海洋與大氣之間的交互作用

海洋對地球氣候系統如此重要,所以只要海洋的熱力狀態有所變異,就會影響大氣環流,進而對氣候產生影響。譬如太平洋中部與東部的赤道海面溫度持續異常增溫的話,就會引發「聖嬰現象」,使東太平洋沿岸國家異常多雨、西太平洋地區降水減少而形成乾旱。因此,科學家還需要進一步了解複雜的海洋洋流系統,以及海洋吸收二氧化碳的能力,期望未來能透過海洋的力量,減緩全球暖化的程度,調節日趨惡劣的地球氣候。

海洋是地球氣候的調節器

由於海洋儲存了大量的熱能,因此海洋與地球氣候系統的其他圈之間的熱量或質量交換,成為決定地球氣候的重要因素之一,特別是海洋與空氣間的交互作用,對氣候變化占有極大的影響力。

當海洋吸收太陽能量時,表層的海水溫度會漸漸上升,尤其是赤道地區的海水因為太陽直射,海水溫度會比兩極地區的海水溫度來得高,溫度梯度的變化再加上風造成海水流動,長期下來形成一套複雜的「海流系統」,將熱帶地區多餘的熱能大量帶往兩極地區,而寒帶地區的寒冷洋流則流往熱帶地區,讓海水能量重新分布,使赤道地區與兩極的氣候不致於相差太大。海流本身也會對流經區域的氣候產生影響:譬如從赤道流向西北太平洋的「黑潮」,這股溫暖的海流水溫較高,流過地區的海水上方之氣溫也會增加,因而增加降雨,為這些區域帶來溫暖潮濕的氣候。

除了海流之外,海水的能量也以熱能和水蒸氣的形式傳遞到空氣中,產生了「風」和「雲」。與海水表面接觸的空氣吸收海洋散發的熱量後增溫,當暖空氣上升而周圍冷空氣遞補時就形成「風」;此外海水蒸發的水蒸氣上升到空中,在高空遇冷凝結成「雲」,雲團逐漸堆積之後形成降水(雨、雪等)落回地面,形成水的循環由此可知大氣中的熱量與水氣,主要就是來自海洋的貢獻。除此之外,海洋與大氣之間也有二氧化碳的交換,據研究指出,人類排放的二氧化碳,有30%~40%被海洋所吸收[2]

由於海水上方的氣溫變化比陸地上的氣溫變化小,溫度梯度的影響使白天吹海風、夜晚吹陸風;海、陸溫度變化的差異,可導致季風的產生。事實上,季風、颱風、副熱帶高氣壓、寒潮等,都是與海洋有密切關係的氣候或天氣系統。由此可知,海洋參與地球的物質和能量平衡過程,是整個氣候系統相當重要的一環。
上一篇
風、浪、流_海的上下樓鄰居
下一篇
月亮也能產生電力?



google
facebook
line