环流

环流：弯道水流的内部呈螺旋状运动，在横断面上的投影呈环形的水流。又称“横向环流”、“弯道环流”。水流沿弯道作曲线运动时产生离心力，在离心力作用下，凹岸水面升高，凸岸水面降低。同时，由于水面流速大，离心力大，上层的水流指向凹岸；河底的流速小，离心力小，河底的水流则指向凸岸，形成横向环流。

然而横向环流并非在横断面上进行，横向环流与纵向水流结合在一起，呈现螺旋式向下游运动的水流。弯道中可能有一个大的环流，也可能有大小不同的几个环流，环流可能占据整个横断面，也可能只占横断面的一部分。横向环流是引起泥沙横向运动的动力，它促使弯道凹岸冲刷而凸岸淤积。

对设计工程师来说，环流会造成毁灭性灾难，无论你的设备是计算机还是通信系统。有些工程师缺乏对环流的正确认识，因为在原理图上一般用一个接地符号或公共符号表示所有电路的返回路径。初级工程师经常错误理解这个符号，认为它代表零阻抗。情况并非如此，接地符号只表示你原理图上的一种线路。如果接地连接中的电流足够大，或者变化得足够快，就会产生一个相当大的电压，该电压可能影响到电源的精度。

另外，在仪表应用中，该电压还会造成测量误差，数字系统工程师必须努力应对接地弹跳问题。音频缓冲器会出现可怕的接地环路中的环流效应，它会引起蜂鸣和哼声。RF 工程师总要努力控制高频系统设备中地电流的流动。

环流可以祸害电源电路、音频电路以及 RF 电路。即使 IC 设计者也必须努力应对环流的影响。

在考虑环流造成的麻烦时，电路的交流阻抗要比电阻更重要。

原理图中的公共符号或接地符号只不过是另一种线路，并不代表零阻抗。

电源输出电流大，内部环流也大。应使基准接地远离这些节点。应使电源电路和你的系统在一点连接。

切割接地层通常会造成更大麻烦。但是，当全是模拟电路时，这个规则就有些例外。

通常良好的设计习惯和采用差分信号链就可避免音频与 RF 电路中的接地回路。

1.回环曲折地流。 汉 刘向 《说苑·杂言》：“ 孔子观於吕梁 ，悬水四十仞，环流九十里。” 明 郑真 《题画》诗：“万仞苍崖壁立，双溪碧水环流。”

2.谓循环往复。《鹖冠子·环流》：“美恶相饰，命曰复周；物极则反，命曰环流。” 陆佃 注：“言其周流如环。” 南朝 梁 刘勰 《文心雕龙·时序》：“枢中所动，环流无倦。”

3.流体的循环流动，由流体各部分的温度、密度、浓度不同，或由外力的推动而形成：全球大气～。

环流（circulation），是指在流动系统中，设法让全部或部分流体沿一定方向、一定路径循环流动，称为环流。

采用环流的反应器称为环流反应器。采用环流是为了使流体有足够长的反应时间，或为了得到更好的混合，或是为了强化过程中的换热。

产生环流需要输入能量，可以用机械泵或输入另一高速流体的方法来输入能量，以保证环流的实施。

环流大气环流

为了简化研究，地理学中假设大气均匀的在地表运动，将大气运动分为三圈环流（指一个半球）。

低纬环流

由于赤道地区气温高，气流膨胀上升，高空气压较高，受水平气压梯度力的影响，气流向极地方向流动。又受地转偏向力的影响，气流运动至北纬30度时便堆积下沉，使该地区地表气压较高，又该地区位于副热带，故形成副热带高压。赤道地区地表气压较低，于是形成赤道低气压带。在地表，气流从高压流向低压，形成低纬环流。

中纬环流和高纬环流

在地表，副热带高压地区的气压较高，因此气流向极地方向流动。在极地地区，由于气温低，气流收缩下沉，气压高，气流向赤道方向流动。来自极地的气流和来自副热带的气流在60度附近相遇，形成了锋面，称作极锋。此地区气流被迫抬升，因此形成附极地低气压带。气流抬升后，在高空分流，向副热带以及极地流动，形成中纬环流和高纬环流。

环流大洋环流

在海面风力和热盐等作用下，海水从某海域流向另一海域，最终又流回原海域的首尾相接的独立环流体系或流旋。大洋表面的环流与风力分布密切相关。除水平环流外，还有铅直环流，即升降流（见上升流，下降流）。

在赤道南北的低纬度海域，因东南信风和东北信风的作用，形成了自东向西的南赤道流和北赤道流，它们受大洋西海岸所阻而使西边的水位升高（每100千米可升高4厘米），主支流分别向南和向北流去，各自有一小股支流分别向北和向南流动，于赤道附近汇合，使水位抬升，因而形成了自西向东的赤道逆流。

在北半球中纬度海区里，向北的主支流被海上盛行的西风驱赶而转为向东流动，形成北大西洋流和北太平洋流，都受海洋的东岸阻挡而分成向南和向北的两个支流。在南半球中纬度海区，向南的主支流受盛行西风驱赶，变成自西向东流动，因无海岸阻挡而形成绕地球流动的南极环极流。在南半球的高纬度海区，还有极地东风流，它遇陆地后又折向北。所有这些海流，在大洋表层形成一个个环流体系。除大洋表层环流外，还有大洋深层环流。

环流海洋环流

海洋环流是研究风引起的海流和密度分布不均匀所产生的密度流、大洋环流中流旋的生成和分布、大洋环流西向强化、海流的弯曲和变异、近赤道地区的流系结构、南极绕极流，大洋热盐环流，深海环流和与主跃层的关系，海水的辐散和辐合运动与升降流及朗缪尔环流等的关系，中尺度涡及其能量转换，冰漂流等特殊的流动现象，海洋对风应力等的反应，以及近岸海区的环流等等。

环流季风环流

具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风环流也是大气环流的一个组成部分。亚洲东部的季风环流最为典型。

海陆热力性质的差异，导致冬夏间海陆气压中心的季节变化，是形成季风环流的主要原因。 太平洋是世界最大的大洋，亚欧大陆是世界最大的大陆，东亚居于两者之间，海陆的气温对比和季节变化比其它任何地区都要显著。所以，海陆热力性质差异引起的季风，在东亚最为典型，范围大致包括中国东部、朝鲜半岛和日本等地区。

冬季，东亚盛行来自蒙古—西伯利亚高压（亚洲高压）前缘的偏北风，低温干燥，风力强劲，此偏北风强烈时即为寒潮；夏季，东亚盛行来自太平洋副热带高压西北部的偏南风，高温、湿润和多雨。偏南气流和偏北气流相遇，往往会形成大范围的降雨带。

海陆热力性质的差异是形成季风的重要原因，但不是惟一的原因。气压带和风带位置的季节移动等也是形成季风的原因。例如，我国西南地区及印度半岛一带的西南季风，就是南半球的东南信风夏季北移越过赤道，在地转偏向力影响下向右偏转而成的。

沃克环流是重要的热带大气环流系统，它的变化能够通过遥相关型，对热带乃至全球许多地方的气候异常产生显著影响。全球增暖背景下的沃克环流变化，是当前国际气候学界关注的热点话题。围绕着沃克环流对全球增暖的响应、沃克环流的年代际变化及其机理等问题，国际学术界正在进行着激烈的争论。迄今为止，国际科学界关注的重点是沃克环流强度的变化，很少有研究从三维空间结构的角度，讨论沃克环流的整体变化特征。

最近，围绕着近30年太平洋沃克环流空间结构的变化问题，中国科学院大气物理研究所博士研究生马双梅和研究员周天军，利用纬向质量流函数来直观地刻画赤道太平洋沃克环流的整体结构特征（图2）。他们比较了现有的7套再分析资料所揭示的沃克环流的变化特点，指出近30年（1979~2012年）太平洋沃克环流的强度在显著增强、中心位置在显著西移；就7套资料的平均结果而言，沃克环流的增强趋势是每10年增强15.08%、中心位置西移趋势每10年3.708个经度（图3）。为了揭示造成上述沃克环流变化的机理，他们进一步分析了26个CMIP5模式的AMIP试验（即利用观测的历史海温来驱动大气模式）结果，发现多模式集合的结果能够再现观测的沃克环流变化特点，而类La Nina型的冷海温异常是造成近30年太平洋沃克环流变化的强迫因子。

热带太平洋沃克环流的气候态纬向垂直剖面图

（a）20CR，（b）ERAIM，（c）JRA25，（d）JRA55，（e）MERRA，（f）NCEP1，（g）NCEP2和（h）7套再分析的集合平均。填色和等值线表示纬向质量流函数，矢量是垂直速度和纬向辐散风的合成。

1979-2012年，赤道太平洋上空年平均纬向质量流函数的气候态（等值线）和线性趋势（填色）。

（a）20CR，（b）ERAIM，（c）JRA25，（d）JRA55，（e）MERRA，（f）NCEP1，（g）NCEP2和（h）7套再分析的集合平均。黑色打点表示线性趋势通过5%显著性水平。

孔明灯、热气球利用了热力环流原理加热；暖气片、电热油灯利用了热力环流原理升高房间温度。

沃克环流原因

沃克环流的增强和减弱仍然是当代科学之谜。一般有两种说法：

一是自然因素。赤道信风、地球自转、地热运动等都可能与其有关。

二是人为因素。即人类活动加剧气候变暖，也是赤道暖事件剧增的可能原因之一。

沃克环流沃克环流的增强和减弱规律

沃克环流具有明显的季节和年际变化，它与诸多因素有关，以下只对重要因素之一ENSO进行讨论：

大约每隔3至7年沃克环流便会减弱一次，也就出现厄尔尼诺，活动期通常延续一年以上，其间还间隔的出现沃克环流增强的现象，也就是拉尼娜。

沃克环流沃克环流与厄尔尼诺现象

由于“沃克环流”对太平洋东西两岸的气候调节有重要作用，如果东太平洋的洋面温度升高，就会产生较暖而且湿润的上升气流，削弱“沃克环流”，同时美洲中部一带会气温上升、暴雨成灾，形成著名的“厄尔尼诺”。当厄尔尼诺发生时，由于海洋温度分布发生巨大变化，大气也会进行相应的调整。中、东太平洋气压随着海温的上升而下降（高压减弱、气压降低），西太平洋气压随着海温的下降而上升（低压减弱、气压升高），热带太平洋两侧气压差值变小，导致赤道东风减弱和向东撤退，沃克环流也会被削弱。同时，随着西太平洋暖水区向东移动，沃克环流的上升支和下沉支的位置也发生偏移，对流活动的中心移至中太平洋上空，中、东太平洋上升气流大大加强，降水显著增加；而西太平洋上升气流明显减弱，变成少雨区，形成大范围干旱。

沃克环流减弱（厄尔尼诺）对我国的影响：

（1）夏季主雨带偏南，北方大部少雨干旱。

（2）长江中下游雨季大多推迟。

（3）秋季我国东部降水南多北少，易使北方夏秋连旱。

（4）全国大部冬暖夏凉。

（5）登陆我国台风偏少。除了上述一般规律外，也有一些例外情况。因为制约我国天气气候的因素很多，如大气环流、季风变化、陆地热状况、北极冰雪分布、洋流变化乃至太阳活动等。

沃克环流沃克环流与拉尼娜

当沃克环流异常强劲，导致东太平洋下层冷海水上翻增强，洋面异常低温，就会出现拉尼娜。当拉尼娜发生时，东太平洋还会变得更冷，赤道西太平洋海温可能会进一步升高，东西太平洋气压差也进一步增大，沃克环流会比正常情况更强，西太平洋也会更多雨，而东太平洋则更加少雨。

沃克环流增强（拉尼娜）时对我国的影响：

（1）热带气旋增多，即在西北太平洋生成和登陆我国的热带气旋增多。

（2）我国东北春夏易出现干旱，气温偏高。

（3）我国南方易发生干旱，华北洪涝。

（4）冬季较寒冷，寒潮多发，南方易出现冻雨、风雪。