【中華百科全書●科學●環流】

楊籍富

【中華百科全書●科學●環流】

 

環流（Circulation），為一科學名詞，其解釋：一、一種流動或運動之流體，流入或流經一指定之面積或容積。

 

二、沿已知封閉曲線，流體平均流量之精確度量。

 

數學上，環流是環繞封閉曲線的線積分，其公式為∮v‧dr，式中v為流體速度，dr是曲線的向量元素，按斯托克斯原理（StokesTheorem）環繞一平面曲線的環流，等於其曲線所包圍的流體之總渦旋度（Vorticity）。

 

地球表面上，無論海洋和大氣都有環流系統。

 

海洋中因海水密度分布不勻，可發生洋流，但另一方面，洋流也能影響海水密度的分布。

 

依貝克尼斯（Bjerknes）環流理論解釋，海洋中的海流速度，上層大於下層，因受地球自轉影響，上層的偏向力也較下層為大，因而發生了環流作用，在北半球偏於流向的右方，在南半球則偏左方。

 

由於此種環流作用的結果，在北半球使上層密度小的海水積聚在流向的右方，下層密度大的海水積聚於流向的左方，因此使密度的分布，不與深度平行，等壓面與等密度面成斜交。

 

依照流體力學原理，在同等壓力下，密度大的海水有下沈作用，密度小的海水有上升作用，因此也發生了一種環流作用，其方向與前述因偏向力發生的環流相反。

 

這種環流作用的大小，與等壓線和等密度線的傾斜角θ有關，θ角愈大，則環流力愈強。

 

地表各緯度間，因接受日射量之不等，而有氣溫和氣壓之差異，因而產生大氣環流（GeneralCirculationofAtmosphere）。

 

全球典型的大氣環流模式包括七個氣壓帶和六個風帶。

 

七個氣壓帶是赤道低壓帶、南北兩半球的副熱帶高壓帶、極圈低壓帶及極地高壓帶。

 

六個風帶亦稱行星風系，此即南北兩半球低緯度的貿易風帶（亦稱信風）、中緯度的西風帶及高緯度的極地東風帶等。

 

這種環流把低緯度多餘的熱量輸至較高緯度和極區，同樣的，高緯度的冷空氣亦能輸向較低緯度；

 

藉著熱量的交換，維持了大氣熱量的平衡。

 

此冷暖性質不同的空氣在中緯度相遇，很容易形成鋒面和氣旋，它主宰了溫帶地區主要的天氣變化。

 

（崔尚斌）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=6118