海洋的调节作用

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纽约

旧金山

纽约

1月2月3月4月5月6月8月9月10月11月12月

图5.1。旧金山和纽约温度(°c)的季节循环。对于每个城市，我们绘制了每个月的平均低温和平均高温。请注意，纽约的波动幅度要大得多，而且峰值在今年早些时候，在7月而不是9月。

纽约受海洋的影响，而纽约尽管位于大西洋沿岸，但基本上属于大陆性气候。raybet雷竞技最新一个真正的内陆城市，如莫斯科，其气候更像纽约而不是旧金山。raybet雷竞技最新纽约的气候是大陆性的，raybet雷竞技最新因为平均风主要来自西部，所以它们吹过陆地，在到达城市之前就达到了它的温度。相比之下，风在到达旧金山之前已经吹过了太平洋。那么为什么海洋能调节气候呢?raybet雷竞技最新部分原因是，与构成陆地的物质(如土壤和混凝土)相比，水具有相对较高的热容量，更大程度上是因为上层海洋在不断运动，因此海洋深度在季节循环中被加热和冷却的面积比被加热和冷却的土地的深度要大得多。让我们更详细地解释一下。

首先，一个物体的热容越高，改变其温度所需要的热量就越多。因此，如果一个物体被循环加热和冷却，就像在一个季节循环中一样，那么如果它的热容较高，那么它的温度变化就小得多。那么，在一个季节周期中，热量会渗透到陆地和海洋的什么深度呢?显然，并非所有的深海都是在白天加热或在晚上冷却，甚至在一个季节里都是这样。确切地说，就海洋而言，只有被风的作用(部分是由于自身的加热和冷却)在湍流中混合的那部分，才完全参与了每年的循环，这就是我们在第二章中讨论过的混合层。虽然它的特征在海洋中因地而异，但它的典型深度约为50-100米。也就是有效的海洋的热容大约是一个50-100米深的水体。这个热容是相当大的，作为比较，大气的热容相当于3米深的水。

土地的有效热容是多少?有两个因素使它比水的影响小得多。首先，比热干燥的土地大约是水的四分之一(对于潮湿的土地，这个系数大约是2)。第二，很明显，由于陆地不像海洋那样处于运动状态，热量渗透到陆地的速度比渗透到海洋的速度要小得多。热量只能通过传导渗透，由于土壤的导热性相当低，只有顶部几米在一个季节中被显著加热和冷却。陆地上的主要冰盖也可以这样说，比如格陵兰岛和南极洲的冰盖:它们质量大，但热导率低。因此，结合更大的热容量和更大的有效深度的影响，海洋的有效热容量大约是陆地的100倍。这种高热容量大大减弱了季节循环，这是旧金山和纽约之间存在巨大差异的一个很好的原因。

旧金山是一个相当极端的例子，因为不仅夏天的温度受到海洋的影响，而且从海洋吹来的无休止的雾像湿毯子一样覆盖着城市，使夏天的温度低得可怜，甚至看起来更低，就像马克·吐温可能感觉到的那样。然而，热容量效应确实在很大的尺度上发生。南半球的表面大约80%是海洋，而北半球只有60%是海洋，因此，正如我们在图5.2中看到的那样，北半球的季节周期比南半球要明显得多。在40°N和60°N之间，年周期的振幅约为12°C，而在南半球相应的纬度之间，年周期的振幅仅为3°C。

图5.2。北半球和南半球年度周期的振幅和滞后，作为纬度的函数滞后是指从太阳最高日照到最高温度的时间，以天为单位。资料来源:Trenberth, 1983年。