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海洋气象学
 

海洋气象学,是研究海上大气的物理信息,以及海洋与大气相互作用规律的学科。海洋气象学既涉及大气又涉及海洋,因此它是大气科学和海洋科学共同研究的领域。

由于地球表面的绝大部分为海洋所覆盖,而海水又具有和陆地迥然不同的物理、化学性质,这就决定了海洋在海洋气象学研究中的重要地位。

海洋气象学与人类的生活和生产息息相关,它的早期发展渊源于航海事业的需要。远在公元前4~5世纪,希腊人就已利用地中海特有的季风,往返于爱琴海和埃及之间。后来,不仅利用季风张帆航海,而且把季风和陆上的天气变化联系起来。

15世纪末,哥伦布几次横渡大西洋时,注意到大西洋上信风和海流的存在;17世纪中叶,瑞士基歇尔绘制全球海流图,指出了大洋环流和信风的关系;英国丹皮尔观察太平洋台风,提出了台风是有静稳中心的旋转性风暴等见解。此后,他们整理了全球航海记录,编写出了有关海洋气象的专书。

到了18世纪,英国哈得来提出南北两半球的信风理论;19世纪初,英国海军中将蒲福根据他长期航海的经验,总结出蒲氏风级表;随后美国莫里根据航海日志绘制了风和海流图,并写出《海洋自然地理学》一书,专论海洋气象问题,为海洋气象学勾划了初步轮廓。

从19世纪中叶至20世纪中叶的约一百年的工作,奠定了海洋气象学的基础。1853年在布鲁塞尔召开的国际气象会议决定,航行于海上的船只必须定时进行气象观测并作出报告,从此海洋气象资料有了保障。随后,英国“挑战者”号考察船对大西洋和太平洋作了全面的海洋水文气象调查;德国汉堡的海洋气象台,建立并发布了北海沿岸的暴风警报;20世纪初,挪威气象学家皮耶克尼斯等人提出气旋生成的极锋学说,形成气象学界独树一帜的学派;美国气象局编印的全球海洋气候图集,为研究海洋气候提供了便利。

第二次世界大战以后,海洋气象观测技术和手段的不断进步,特别是卫星遥感技术和大型电子计算机问世并广为应用,开创了海洋气象学发展的新纪元。联合国还专为海洋气象设立了政府间的协商机构和国际气象中心,世界气象组织也设立了海洋气象委员会。这些组织措施,有效地保证了国际间的大力协作,促使海洋气象学得到迅速的发展。

海洋观测分常规观测和非常规观测两种。前者按国际统一规定的时间和内容进行观测并发布天气报告,后者包括海洋调查、海上观测实验和其他非特约船只的观测。常规观测中以商船气象观测数量最多,已积累了近百年的记录,但这种观测在时间上是不连续的,在空间上是分布不均匀的。第二次世界大战以后,在北大西洋和北太平洋先后设立了十多个定点天气船,加上日益增多的自动浮标气象站,可以获得较高质量的连续观测资料,但还不能满足分析和预报的需要。

20世纪60年代以来,随着气象和海洋卫星的发射并投入业务使用,人们可以在外层空间的不同高度上对大气和海洋进行大范围的、均匀的实时观测,直接或间接地获得海洋上空各层的大气温度、湿度、风速云雾、降水、海面愠度、海面风速、海浪、海流、水位和海冰等各种要素的观测值,能够对海上龙卷、热带风暴、温带气旋等灾害性天气进行严密的监测,为海洋气象的研究和业务工作提供了良好的条件。

海洋气象的观测和试验包括海洋气象观测方法的研究、海洋气象观测仪器和装置的研制、局部或大范围海域海洋气象的调查研究。

在海洋气象学中所研究的海-气相互作用,主要是海洋和大气之间各种物理量,包括热量、动量(或动能)、水分、气体和电荷等的输送和交换的过程,及其时空变异,海-气边界层的观测和理论,及大尺度海气相互作用。

在大尺度海-气相互作用的范畴内,重点研究大气环流和海洋环流的生成及其对应关系,大洋西边界流动 (湾流和黑潮)对于其邻近海区的天气,天气系统和气候的影响,热带海洋对局部乃至全球大气环球和气候的影响,大气中二氧化碳含量的增加和海洋对此过程的作用,及其对气候变迁的影响等。在上述领域内,已揭示了海洋和大气的某些现象之间的联系,取得了一批研究成果,这对于长期天气预报和气候预测有重要的价值。

20世纪60年代以来,海洋气象探测技术有了很大进步,进行了海上定点和非定点观测,开展了大规模的诲洋气象现场实验。虽然如此,仍然不能满足需要。例如:对大尺度海-气相互作用的研究,多半停留在揭露基本现象的阶段,缺乏完善的理论分析。

今后海洋气象学的发展,一方面要继续改进探测系统,通过现场调查和实验,提高观测的精度,根据获得的信息资料,继续揭露海-气间尚未被发现的一些现象,进而从理论上阐明观象的本质,将结果应用到实际的海上天气和海况的分析及其预报。

另一方面,要在从理论上基本弄清海洋和大气相互作用的物理过程的基础上,建立合适的海洋-大气的流体动力学模式,阐明海洋在大气环流的形成、演变和气候变迁过程中所起的重要作用,大气对海洋环流和海浪的形成和演变及其他诸海洋要素的影响。


 
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