氣候的使者：大氣環流

4.1 環環相扣的物理過程

氣候的表徵呈現於大氣圈，大氣環流則扮演信差的角色，負責傳送各地氣候變化的訊息，也往往決定了各地的氣候特性。大氣不斷在運動，運動所需的能量，源自何方？很明顯的，答案是太陽。但是大自然如何將太陽輻射能量轉換成大氣運動所需的動能量？這個問題牽涉到許多複雜的物理過程，無法以一個簡單的答案回答。

首先，我們必須知道有多少太陽輻射能量可為地球使用？要解答這問題，我們必須了解大氣成分、地表特性、雲量等影響太陽及地球輻射的因子。解決了這問題，我們也只不過了解地表與大氣層的輻射平衡狀態，在此一平衡狀態下，地表及大氣的溫度分布與世界各地實際測量到的溫度是否相同？答案是：相當不同。因為輻射能量分布不均勻，會產生大氣運動，重新分配能量。譬如，冷空氣吹向低緯度，暖空氣吹向高緯度，降低南北溫差; 冷空氣下降，暖空氣上升，調降垂直溫度遞減率。能量重新分配的過程中，輻射能量或轉換成動能，為摩擦所耗損，或轉換成潛熱、可感熱而改變氣溫分布。這些過程在大氣中不斷進行著，小尺度如午後雷雨、海陸風、山谷風等，大尺度如高低氣壓等。

因加熱分布不均勻而被驅動的大氣運動可能進一步改變氣候系統的狀況以及能量的分布。譬如，南極臭氧洞的形成與大氣環流的傳播特性有關，大氣成份也因此改變; 下雪使得地表反照射率增加，減少太陽輻射的吸收，氣溫因此下降更多; 空氣上升形成各種雲，也改變雲量，影響當地的太陽及地球輻射的平衡，進一步改變氣溫及氣壓。這些因子的變化，也可能影響下一波的大氣運動。輻射-大氣運動是環環相扣的物理過程，其中的任何一個環節的變化，將影響到所有其他的環節。它的運作，經由各種天氣及氣候現象，直接或間接影響到人類的活動，及地球生物所依賴生存的環境。

大氣的溫室氣體含量增加，可能導至全球氣溫上布，但是如前所述，各地區狀況不同，造成加熱不均勻，增溫程度因此不同，甚至可能降溫。我們將在第十章探討大氣二氧化碳含量加倍，可能造成的氣候變遷。在此之前，本章將先瞭解大氣環流的特性。