36、简述南方涛动现象与南方涛动指数的关系
答：沃克发现东南太平洋（塔希提岛以东）和印度洋（澳大利亚的达尔文站以西）气压之间有一种跷跷板式的关系：当其中一个地区气压偏高，另一个地区气压就偏低。沃克将这种跷跷板式的气压型定义为南方涛动（SO）。SO表现为以3~4年的周期交替出现的东、西赤道海洋海面气压互为高低现象，赤道海洋海面气压这种互为高低现象与赤道东太平洋的海表温度的变化有密切的联系。
以塔希提岛站和达尔文站的海面气压差值作为南方涛动指数（SOI），以此来定量表示SO的强弱。当SOI取负值并达到极低值时，表示东太平洋气压低于印度洋气压，赤道太平洋东部海水表层温度正距平异常明显，这就是平常所说的厄尔尼诺现象；与此相反，SOI为正数时表示东太平洋气压高于印度洋，此海域表面温度出现较强负距平，发生反厄尔尼诺现象，即拉尼娜。SOI充分体现了厄尔尼诺和南方涛动的基本特征。这样厄尔尼诺对应SOI负位相；反之，拉尼娜对应SOI正位相。
37、结合图示简述厄尔尼诺的发生过程
答：根据海表温度异常升高的起始时间和位置，存在不同类型的厄尔尼诺事件，这些厄尔尼诺事件的发展历程大致相同，都要经过从开始到消亡这一生命周期。澳大利亚气象学家内维尔.尼科尔斯将厄尔尼诺的发展过程分为4个阶段：酝酿阶段、发生阶段、发展与成熟阶段、消亡阶段。
1. 酝酿阶段
假定酝酿阶段从冷位相高峰刚刚减弱时开始。强劲的东风（信风）开始减弱，此刻西太平洋海面正处于最高位置，南美西岸的海面则最低。随着海表风场的减弱，东太平洋南美沿岸及赤道附近的海水涌升也随之减弱，赤道中、东太平洋的海表水温开始回升。此时正是由冷事件向未知强度的暖事件转换的过渡阶段。
2．开始阶段
在每年12月份左右（秘鲁刚进入夏季），秘鲁及厄瓜多尔沿岸都要出现季节性的风力减弱。这个时候沿岸的冷水涌升也要减弱，海表水温回升，这种变化持续到3月份左右。
3.发展与成熟阶段
随着时间的推移，赤道中、东太平洋的海表温度越来越高，涌升过程停止把富含营养物质的冷水带到海表的透光层。南太平洋靠近塔希提岛的海面气压下降，而澳大利亚达尔文港市的气压则升高。伴随东风的减弱及西风的加强，西太平洋暖水区域逐渐向中、东太平洋扩展，使得这些海域的海表温度升高1~4℃甚至更高。西太平洋海平面下降几十厘米，而赤道东太平洋海平面则升高几十厘米。
4.消亡阶段
当赤道中、东太平洋的海表温度达到最高时，消亡阶段就开始了。随着跨海盆的风向、风速的变化，海表温度相应改变。温跃层开始向着相反方向移动，在西太平洋 暖池也开始变深。东风再一次开始加强，而西风则减弱。沿岸和近赤道的海水涌升开始加强，把更多的深层水带到海表。该循环（即振荡）再一次向着冷相位发展。
38、绘出温盐环流示意图，并论述其形成机制及其对全球气候变化的影响
答：对全球气候系统而言，热带存在辐射盈余，极地则存在辐射亏损，为保持整个系统的能量平衡，在低纬与高纬之间存在着强大的经向能量输送，而在此方面经向环流发挥着极为重要的作用；在大气中它表现为著名的哈德来（Hadley）环流、费雷尔（Ferrel）环流和极地环流；在海洋中则主要表现为大西洋温盐环流（Atlantic thermohaline circulation, THC）。
温盐环流是由热量和淡水注入在海洋表层及大洋内部形成的、含一定热量和盐度的混合海流。该术语后用于表示一种驱动机制。THC的重要特点就是形成大洋深层水、深层水流扩散、上涌并形成近表层水流，从而在大洋中形成的一种大规模深层水的翻涌循环过程。在南大洋威德尔海（Weddell Sea）、格陵兰-挪威海和拉布拉多海分别存在一个海气热量交换引起表层水变冷下沉、深层水形成的区域。THC导致大规模的热量传输，对全球气候以及冰期气候突变的非线性、潜在调控有重要作用。
温 盐环流的驱动力：表层水密度在寒冷地区会达到最大并下沉，而在中低纬度地区，表层（或近表层）海水由太阳辐射加热，海水湍流混合导致热量向深海传输，热量 向下传导使深层水扩展、上涌，而在热量向下传输过程中需要能量来克服摩擦损耗，从而增加了大洋不同深度的水体中的潜在能量。这也正是温盐环流的能量来源： 在能量层面上，正是大洋内部海水的湍流混合驱动了温盐环流。引起湍流混合的热量供应同时来自于潮汐和风力两种作用过程。
在北半球，温盐环流把低纬的热量输送到高纬，在50°N附 近（那里的海洋西边界流最强）通过强烈的海气热交换，把大量的热量输送给大气，再由大气把能量向更高纬度输送。海洋经向热输送强度的变化，将对全球气候产 生重要影响。与北太平洋海域相比，在北大西洋海域受温暖的表层洋流影响，海冰北缘位置更靠北，这将进一步降低对阳光的反射率，并使海水升温。若THC停止，北半球将降温，而南半球则会升温，因为在大洋中的跨赤道热量输送中止了。环流的变化也将导致海面的变化。一旦NADW（北大西洋深层水）停止，北大西洋海域的海面将迅速上升1m，随后深层海水温度的变化将会进一步导致缓慢的、全球性的海面变化。另外，NADW的显著减弱甚至停止都将对海洋生态系统、海面和地表气候产生重要影响，包括热带辐合带（ITCZ）和热带雨林带的转变。全球变暖对THC的影响主要体现在两个方面：大洋表层升温和表层海水稀释，两者都可降低高纬度表层海水密度，抑制深层水的形成。
39、什么是北大西洋涛动（NAO）？
答：北大西洋涛动实际上是北半球大气质量在经圈方向上的“翘翘板型”调整，其活动中心分别位于冰岛和副热带北大西洋，主要表现为亚速尔高压（Azores High）和冰岛低压（Iceland low）之间气压的反向变化关系。
40、什么是大气环流的遥相关？
答：一个区域大气环流的变化与异常可以引起另一些区域大气环流的变化与异常，这种区域性环流的变化与异常的相关性被称之为大气环流的遥相关。
中纬度存在遥相关场的两种基本形式：
（1）太平洋北美流型（PNA pattern）
厄尔尼诺对北美洲气候的影响也比较明显。在赤道太平洋增暖时，北太平洋副热带的高度场为正距平，中高纬度太平洋为负距平，加拿大西部为正距平，而美国东南部是负距平。这就是所谓的太平洋北美流型。
（2）太平洋欧亚流型（PEA pattern）
在赤道太平洋增温时，欧洲大陆一侧对流层的高度场也存在着类似的正负距平分布，即副热带为正距平，西北太平洋为负距平，欧亚大陆北部为正距平，南部为负距平。
41、什么是“沃克环流”？
答： 在赤道太平洋东部的冷水区和西部的暖水区的上空，存在一纬向大气环流。在冷水区上空，高空气流不断下沉，下沉后的气流随低层东风西行，到达西部暖水区后， 加热加湿辐合上升，在高空又折向东行，到冷水区上空又下沉。就这样由于太平洋东冷西暖，形成一种在天气学上称为热成大气环流的气流大循环，该环流即为“沃 克环流”。
42、讨论ENSO事件的成因及其对全球气候变化的影响
答：ENSO是厄尔尼诺和南方涛动的总称。ENSO是大尺度海气相互作用的突出反映，主要体现为热带太平洋和大气环流的年际气候异常，并对全球大气环流和气候异常产生显著影响。
ENSO事件的成因：ENSO事件以3~7年的准周期在暖状态（厄尔尼诺和SOI负值）与冷状态（拉尼娜和SOI正值）之间循环转换，可被认为是海洋-大气系统的一种振荡，通过自身物理过程变化和相互反馈而激发和驱动。受赤道信风作用，赤道太平洋地区的水温和水位的分布格局通常为西高东低。当由于某些原因使信风减弱时，支撑西太平洋的暖水柱受到破坏，激发出异常的暖性开尔文波，从赤道西太平洋向东传播，并通过海气作用而加强，导致暖水区向东扩展、暖水层增厚，最终导致厄尔尼诺事件发生；在太平洋东侧气压随海温升高而下降，而在西侧气压则随海温下降而升高。
而在开尔文波向东传播的同时，海气作用也激发产生一种向西传播的冷性罗斯贝波，它一方面可使西太平洋海温降低，同时在西岸反射而称为冷性的开尔文波。若此时信风加强，冷性开尔文波便可在赤道西太平洋持续产生并向东传播，通过海气作用而加强，最终导致拉尼娜事件。
在冷性的开尔文波东传过程中，海气作用又激发产生暖性的罗斯贝波，它同暖性开尔文波在赤道东太平洋海岸反射后的暖性罗斯贝波一起传到赤道西太平洋，使海温升高，同时在西岸反射而成暖性的开尔文波，为下一次循环准备条件。
对 全球气候变化的影响：赤道东太平洋的海水升温，首先削弱了沃克环流，同时由于热带洋面向大气提供了过盛的水汽和热量，又使得哈德莱环流得到发展，而哈德莱 环流的下沉区又恰好是西太平洋副热带高压脊所盘踞的区域，从而使副热带高压和中纬度西风得到加强，影响到台风活动、中纬度锋面活动和高纬度南北极地环流。
1.对热带地区降水的影响
世界上各热带地区的雨量与厄尔尼诺事件有密切关系。观测资料表明，近百年来，在南亚、东南非洲和印度尼西亚南部等地，热带季风雨量在绝大多数的ENSO年是减少的。这是因为季风雨的变化主要与海温异常相联系的沃克环流的变化有关。在ENSO年，由于热带气压的变化，原来位于季风区的强对流区东移到日界线以东，厄尔尼诺出现时，西太平洋低纬度水温变冷，沃克环流的上升翼对流上升作用减弱甚至停止，云量和雨量随之减少，因此位于热带季风区的南亚、澳大利亚和印度尼西亚南部等地降雨减少，出现干旱。
2.对中纬度大气环流的影响
赤道太平洋增暖时，中纬度大气环流场呈现太平洋北美流型和太平洋欧亚流型。
3.对中国气候异常的可能影响
对我国而言，厄尔尼诺出现时，副热带高压常呈不规则变化，高压带偏南时，东北低温，长江中下游地区干旱；高压偏北时，长江流域洪涝。
43、讨论ENSO与温盐环流的关系及其对全球气候变化影响的差异
答： 年际气候变率是与海气相互作用密切联系的。海洋有着巨大的热惯性和动力惯性，能够通过海气相互作用对大气运动进行调谐。高频大气变化被减频，耦合波的频率 变低后再作用于大气，结果大气中的高频变化被转化成低频变化。海洋对大气运动的调谐作用的最明显表现是年际气候变率，而迄今为止已发现的最强的年际变化信 号是ENSO现象。
北大西洋地区年代际气候变率的源可能是THC的内部振荡，实际观测也发现THC的确存在明显的年代际变率，这在NADW（北大西洋深层水）形成的特征、北大西洋的温度、盐度及环流特征等方面都得到体现。
温盐环流增强期间，厄尔尼诺活动减弱，全球变冷；温盐环流减弱期间，厄尔尼诺发生的频率和强度大大提高，全球气温升高。
第四篇 人类活动与全球变化
第十四章 温室效应与全球变暖
44、气候变化的定义？
答：在《联合国气候变化框架公约》中，将该公约所说的气候变化定义为“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成导致的气候改变”。
45、什么是“异常气候值”？怎样定义“气候极端事件”？
答：如果某个（些）气候要素的时、日、月、年值达到25年以上一遇或者与其相应的30年平均值的差超过了2倍均方差时，此气候要素值就属于异常气候值。出现异常气候值的事件就是气候极端事件。达到一定程度的干旱、强降雨、高温热浪和低温冷害等事件都可以看成极端气候事件。
46、气候变暖有哪些不利影响？
