大气环流
大气和海洋中的湍流致使我们研究两者的难度极大增加，因为湍流的规律就是没有规律，我们只能通过参数化，将复杂的东西简单的表示出来。
太阳辐射主要进入海洋，再通过海面输送到大气（感热\潜热），因为不同纬度的热量交换不同，以此来驱动大气运动，形成风。
风吹动海水，形成海浪和海流（大尺度）。所以海洋为大气提供热量，大气为海洋提供动力（风应力）。
地球表面对大气不断加热，加热的空气又要上升，到达一定高度的空气冷却下沉（因为湍流非常强，所以能够维持这一运动状态），形成距离地表最近的对流层。因为比热容的差距，陆地的对流层较厚。
途中的温度单位K是开尔曼，其零度是绝对零度，摄氏度的零度是水结冰，其余没有区别。
中间层的的空气已经非常稀薄，我们之前讲过，温度是分子运动剧烈程度的度量，由于中间层分子数量非常少，其实这里的温度和我们平时说的温度已经有所区别。
我们看到热成层和中间层的温度差距非常大，那为什么没有传递热量呢？因为空气非常稀薄，只能靠分子传导，效率很低。
实际目前我们认为大气到底在哪个位置完全消失是取决于仪器的，仪器的精度决定着我们的认识水平，因为目前还不可能达到完全准确。
再次强调：干空气重。之前讲过，因为水分子比氧气氮气都轻，含有水的空气就把空气中的其他分子赶跑了（同时导致气压下降）。
气候变暖和二氧化碳浓度增加已经是不争的事实，但依然有人怀疑，地球变暖究竟是纯自然的循环（长期来看，气候一直是在变化的），还是人为造成。
老师在此强调，人的先入为主是非常可怕的，如果没有非常强的证据很难推翻人心中的观念。所以，做科研要对任何事物任何结果都保持怀疑，有的时候可能已经得到新东西了，我们却认为肯定是哪里有问题而丢弃了。所以不要给自己设太多的框架。
注意，气压的定义是单位面积上面空气的重量，而总的来说大气是向下沉的，所以越高的地方气压越小。
垂直方向上满足静力方程，即下面空气向上的压力=上面空气的重力。
通常来讲，大气要从高压向低压流动。但为什么会形成这种稳定的高压低压区，原因老师还没讲
我们之前讲过，空气中的实际水汽压和饱和水汽压只差越大，蒸发越厉害。
湿度是相对的，它是说到达饱和水汽压的百分比。注意饱和水汽压是和温度有关系的。
露点温度就是湿空气开始凝结的温度，也就是说饱和水汽压和温度有关系，当前的水汽压可能并没有到达饱和，但我们可以降低温度逼他到达饱和开始凝结。
注意风向中的北风是指从北边刮来的风，而海流的东向流是指往东流，而海浪又不同，例如偏北浪又是指北边来的浪。
在这里我们需要意识到一件事：我们上面讨论的大气垂向上的分布，是大概几十公里的范围，而这个长度在我们水平地面上是微不足道的。所以从宏观上看，大气只是地球表面薄薄的一层。
我们从经验上，人为的把大气的尺度定义为上，海洋也分尺度，大概比大气小一个量级。
同时，尺度的划分包括海洋中的很多东西，它只是一个概念上的划分，认为性很强。它是为了方便描述而创造的术语，实际是不存在的。大尺度小尺度的划分都是相对的，没有绝对的标准。
以上总结的规律只是一般经验的规律，实际需要具体讨论。再次强调海洋与其他学科的区别，这些东西不能认为是定理，更不能认为是客观真理，它只是经验总结。所以我们学习海洋不要给自己设太多的框架，因为这本身就是一门不太成熟的科学，保持对所有东西的怀疑有利于创新。
在北半球，科氏力沿着运动方向向右，南半球相反。对于大尺度运动来说，必须考虑科氏力的影响。
我们上面提到过，当高压和低压区域形成，空气总是会从高到低流，如图红色箭头。然而大尺度运动还需要考虑科氏力的影响，所以最终是由绿色箭头所示。而只要运动，就有科氏力，且科氏力永远保持运动方向偏右，所以最终的结果是气流绕着高压区域转圈。同样地，也有其他地方气体流向低压区，所以低压区也有气流绕着他转圈，但是与高压区方向相反。高压区顺时针，低压区逆时针。所以，空气流动方向的右侧永远是高压区，左侧永远是低压区。最终，气流的方向实际是绕着等压线走，形成了稳定的高压和低压区域。
同时，要想维持高压/低压，压力梯度越大，速度就必须越大。因为当压力梯度大时，气流从高压到低压的流的趋势就要越明显，那么为了维持住高压的涡旋，就需要更大的科氏力，科氏力fv中，f是不变的，所以就取决于速度v。
以上，我们称为地转平衡。大气和海洋较为稳定的地方基本都会满足地转平衡，例如大气和海洋的中间层。在边界上，海洋的表层还会受风的影响，海底还会受摩擦力的影响，所以会有所不同。
下面我们讨论一下平均的大气环流，因为瞬时情况的湍流太多，无法进行研究。而更大尺度的东西就能体现出某种规律性。
我们的模式跑出来的东西通常认为是一个长时间的平均（因为参数化，本来就是剔除了瞬时的不可捕捉的东西，只研究长时间的变化的结果），但是这个平均究竟是多长时间的平均是不好说的。所以即便拿模式跑出来的结果去和观测比较，也不好比。因为你观测的东西是瞬时的，你不知道究竟如何做平均去和模式比。即便你的模式结果和观测拟合的很好也不敢说你的模式就是对的，因为代表的意义不一样，同时观测数据因为仪器的原因也是不完全正确的。
所以一般大尺度的海洋或者大气模式，和观测数据比较时，只比较大的pattern，能够对应起来即可。
第二条：因为大气受重力，所以越往下的气压越大，同时也能解释为因为下面的大气需要承载起上面大气的重力，所以需要更大的气压。
上图从左至右是极地到赤道，只画了半球。赤道海水热不断给大气加热，大气上升，密度变小气压变小，赤道上空就形成一个热带低压区。同时，这个低压也因为热带海洋蒸发，使得空气湿度变大，之前强调过很多次，湿空气密度小。
赤道上空的空气往极地方向移动，因为不断的在降温密度变大，开始下沉。形成副热带高气压区。同时，这一部分空气是比较干燥的。
极地相反，对大气一直降温，形成高压区，而为了补充极地的空气，副极地地区需要有一个上升流，形成副极地低压区。
以上的气压区完全由热力驱动，与地转无关。
如果没有科氏力，则大气则应该如左图所示，完全由热力驱动。而加入科氏力的考虑以后，则形成如右图所示。根据黑色箭头加上我们之前讲过科氏力永远在运动方向靠右（北半球，南半球相反），最终形成了黄色箭头的气流
所以赤道地区常年东风，由于古代帆船贸易借助这股风航行，称为贸易东风。风驱动是大洋环流的重要原因。
南北纬30度左右的有半永久性的高压，一般在海面上。对于北半球而言，中心低压称为气旋（如台风），中心高压称为反气旋，高压顺时针转。
实际这个东西只需要记住在北半球，高压永远在气流方向的右侧，其他的就都可以推出来了。
第一张图是夏季，这张图是冬季。很明显，气旋中心位置有所偏移，压强梯度也有所减弱。
同时我们观察亚洲大陆，冬季高压夏季低压，也是因为陆地更容易升温或降温造成的。
第一条：因为夏季赤道地区加热足够强，空气也上升的足够高，往极低方向漂移的也更远。
第二第三条，原因就是陆地和海洋的区别。
哈德莱环流是一个非常重要的环流，如果研究大气还要更深入的探究它的变化。而它一变化，各方面包括海洋也要变化。
海洋和大气是耦合变化的，不好分得清谁主谁次，因为这个系统是循环变化的，没有一个严格的开始，所以很难讲清楚谁是因谁是果。
同时，我们的观测很多时候是大尺度观测，我们总结出来的大气环流大洋环流，例如黑潮等等都是大尺度的规律，是一个长时间平均的结果，在某一次观测中的结果可能跟我们想象的完全不一样。
在此，老师再次强调这些东西都是为了研究方便而总结出来的概念，千万不可认为一定如此。
如图所示，季风区都在印度洋周围，南北美洲没有季风区。因为形成季风需要海陆在南北方向上的差异，而南北美洲南北方向上都有陆地。
春季，冷暖气团在江浙地区势均力敌，互相拉锯，所以形成梅雨季节。
低压系统为气旋，且记住在北半球，空气流动方向右侧是高压即可。
温带气旋：假设有如图两个气流，东冷风和西暖风（这是形成条件，至于为什么是这样是因为真实情况就是这样，这样两股气流大概在中纬度地区相遇，西暖风就是赤道的贸易东风转上去的，上面的冷风是极地下来的）
因为某种原因，发生了扰动，然后互相的扰动逐渐加剧
如图所示，最后消失。
需要爆发这么大的能量，就需要有能量来源，而大气的能量来源主要就是海洋。所以黑潮湾流从赤道带来的热量供给了这一部分能量。
因为冷暖气团的差距越大，这种现象越有可能发生，所以冬季多发。
第一条：海水温度高才能提供足够的能量。
赤道附近科氏力太小，所以我们上面的图中有一条说赤道附近没有气旋。而纬度太高的地方水温又不够，所以主要在温带
台风在海上能够加强，而登陆后就会削弱，因为陆地无法提供足够的能量。台风会逐渐移动到高纬度地区，海水温度降低所以台风也越来越弱。
冬天北风从渤海带着水汽吹过来，在山东半岛急速降温凝结下雪，所以烟台威海雪比较大，到青岛以后影响较小。
龙卷风的中心气压非常非常低，比台风低。所以像美国的很轻的木制房屋可以直接被龙卷风中心吸进去。
雷雨天气空气潮湿，而湿润空气密度小气压小容易上升，再加之下午地面较热，容易形成龙卷风。
以前用船来测风，后来用卫星
风应力的计算公式，如果不研究我们可以直接使用现成的，当然这个公式也是在不断发展的，越来越精细，这里面的ab参数至今仍有分歧。
