講稿-第三章 氣候成因

1、第三章第三章 氣候成因氣候成因 3.1 內(nèi)部因子內(nèi)部因子 一、大氣圈水圈的相互作用一、大氣圈水圈的相互作用 1、熱量對(duì)比、熱量對(duì)比海洋占全球總面積的海洋占全球總面積的70.8，海氣相互作用是，海氣相互作用是氣候異常與氣候振蕩的主要原因。氣候異常與氣候振蕩的主要原因。在考慮幾個(gè)月幾十年時(shí)間尺度內(nèi)的氣候變化在考慮幾個(gè)月幾十年時(shí)間尺度內(nèi)的氣候變化時(shí)，假定陸地表層活動(dòng)層（表層溫度和濕度能時(shí)，假定陸地表層活動(dòng)層（表層溫度和濕度能發(fā)生明顯變化的范圍）為發(fā)生明顯變化的范圍）為5米，這米，這5米所含的熱米所含的熱量與其上的大氣熱量基本相同。而海洋熱容量量與其上的大氣熱量基本相同。而海洋熱容量約為土壤的約為土壤

2、的2倍，且海洋的活動(dòng)層比土壤深得多，倍，且海洋的活動(dòng)層比土壤深得多，假定為假定為100米，則相同面積上海洋活動(dòng)層所包含米，則相同面積上海洋活動(dòng)層所包含的熱量約為陸地的的熱量約為陸地的40倍，倍， 1、熱量對(duì)比 大氣 TAO（2.4）TAL(1%)地表 TO （95.6）TL（1%）TAO為海洋上空大氣；為海洋上空大氣；TAL為陸地上空大氣；為陸地上空大氣；TO為海洋；為海洋；TL 為陸地。為陸地。因此從熱力學(xué)角度來看，因此從熱力學(xué)角度來看，海洋狀況在氣候系統(tǒng)變化中起著舉足輕重的作用。海洋狀況在氣候系統(tǒng)變化中起著舉足輕重的作用。(尺度分析尺度分析? ?） 2、主要作用 海洋對(duì)大氣的作用主要是供給

3、大氣熱量海洋對(duì)大氣的作用主要是供給大氣熱量和水汽。和水汽。1981年年Schlesinger和和Gates進(jìn)行進(jìn)行了一系列的數(shù)值試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：了一系列的數(shù)值試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如果如果地球表面沒有海洋，則冬半球氣溫要比地球表面沒有海洋，則冬半球氣溫要比現(xiàn)在低現(xiàn)在低30 C C，夏半球溫度要高夏半球溫度要高1515C C。冬冬半球的降水將明顯減少。半球的降水將明顯減少。 3、海氣相互作用過程舉例 a、ENSO （一）什么是一）什么是ENSO ENSO包括兩個(gè)過程，即發(fā)生于大氣中的包括兩個(gè)過程，即發(fā)生于大氣中的“南方濤動(dòng)（南方濤動(dòng)（SO）”現(xiàn)象和發(fā)生于海洋現(xiàn)象和發(fā)生于海洋中的中的“厄爾尼諾厄爾尼諾”

4、現(xiàn)象。現(xiàn)象。 （1） 南方濤動(dòng) 最早發(fā)現(xiàn)南方濤動(dòng)現(xiàn)象的是希爾德布蘭德遜（最早發(fā)現(xiàn)南方濤動(dòng)現(xiàn)象的是希爾德布蘭德遜（1897），），他在研究悉尼于布宣諾思艾利斯德的海面氣壓時(shí)發(fā)現(xiàn)這他在研究悉尼于布宣諾思艾利斯德的海面氣壓時(shí)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)地區(qū)氣壓的變化經(jīng)常呈相反的關(guān)系。兩個(gè)地區(qū)氣壓的變化經(jīng)常呈相反的關(guān)系。 后來后來1902年羅基爾又證實(shí)了氣壓變化的年羅基爾又證實(shí)了氣壓變化的“蹺蹺板蹺蹺板”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。但直到但直到1924年才正式將這種現(xiàn)象命名為年才正式將這種現(xiàn)象命名為“SO”。 沃克指出：南方濤動(dòng)是指印度洋上各站（如開羅、印度沃克指出：南方濤動(dòng)是指印度洋上各站（如開羅、印度西北、達(dá)爾文港、毛里求斯、澳大

5、利亞東南及開普敦）西北、達(dá)爾文港、毛里求斯、澳大利亞東南及開普敦）氣壓下降時(shí)，太平洋各站（舊金山、東京、火奴魯魯、氣壓下降時(shí)，太平洋各站（舊金山、東京、火奴魯魯、撒摩亞及南美）德氣壓及爪哇的降水增加的趨勢。撒摩亞及南美）德氣壓及爪哇的降水增加的趨勢。 這種定義中包含了太平洋和印度洋的氣壓，也包含了一這種定義中包含了太平洋和印度洋的氣壓，也包含了一些站的降水、氣溫，甚至尼羅河洪水。但這種定義過于些站的降水、氣溫，甚至尼羅河洪水。但這種定義過于復(fù)雜?，F(xiàn)在有很多人只用氣壓來定義復(fù)雜。現(xiàn)在有很多人只用氣壓來定義“SO”，并把這并把這種定義稱為南方濤動(dòng)指數(shù)種定義稱為南方濤動(dòng)指數(shù) （2）厄爾尼諾 厄爾尼諾

6、是西班牙文厄爾尼諾是西班牙文“圣嬰圣嬰”的意思。的意思。 過去主要是秘魯漁民用以稱呼每年年終過去主要是秘魯漁民用以稱呼每年年終圣誕節(jié)前后南美沿岸海溫上升的現(xiàn)象。圣誕節(jié)前后南美沿岸海溫上升的現(xiàn)象。 后來氣象學(xué)家和海洋學(xué)家專門用來指那后來氣象學(xué)家和海洋學(xué)家專門用來指那些海溫上升異常激烈的年份。一般些海溫上升異常激烈的年份。一般34年就有一年春、夏（指南半球）海溫上年就有一年春、夏（指南半球）海溫上升特別強(qiáng)，造成比多年平均高許多的海升特別強(qiáng)，造成比多年平均高許多的海溫正距平。一般溫正距平。一般11月或月或12月海溫正距平月海溫正距平最高。最高。 厄爾尼諾拉尼娜期間海洋大氣狀況拉尼娜期間海洋大氣狀況（

7、二）ENSO成因(三三) ENSO的氣候影響的氣候影響 70年代以來，對(duì)年代以來，對(duì)ENSO的氣候效應(yīng)進(jìn)行了大量的氣候效應(yīng)進(jìn)行了大量的研究。研究發(fā)現(xiàn)降水與厄爾尼諾關(guān)系最好的的研究。研究發(fā)現(xiàn)降水與厄爾尼諾關(guān)系最好的時(shí)是印度尼西亞干旱、澳大利亞干旱、印度干時(shí)是印度尼西亞干旱、澳大利亞干旱、印度干旱、巴西東北的干旱及赤道東太平洋的多雨。旱、巴西東北的干旱及赤道東太平洋的多雨。 其它一些地區(qū)的關(guān)系比較復(fù)雜。比如中國夏季其它一些地區(qū)的關(guān)系比較復(fù)雜。比如中國夏季降水雨與厄爾尼諾的關(guān)系就不太明顯，只河套降水雨與厄爾尼諾的關(guān)系就不太明顯，只河套地區(qū)的干旱與厄爾尼諾有一定聯(lián)系。地區(qū)的干旱與厄爾尼諾有一定聯(lián)系。

8、但也有一些其他定性結(jié)論，對(duì)預(yù)報(bào)有指示意義。但也有一些其他定性結(jié)論，對(duì)預(yù)報(bào)有指示意義。比如：中長期天氣預(yù)報(bào)中內(nèi)容。比如：中長期天氣預(yù)報(bào)中內(nèi)容。 國家局常年用國家局常年用厄爾尼諾預(yù)報(bào)冬季氣溫，認(rèn)為厄厄爾尼諾預(yù)報(bào)冬季氣溫，認(rèn)為厄爾尼諾年為暖冬，連續(xù)爾尼諾年為暖冬，連續(xù)6 6年對(duì)，去年預(yù)報(bào)錯(cuò)誤。年對(duì)，去年預(yù)報(bào)錯(cuò)誤。(三三) ENSO的氣候影響（降水）的氣候影響（降水）(三) ENSO的氣候影響（氣溫）B B、季風(fēng)季風(fēng) （海陸氣三者相互作用）（海陸氣三者相互作用）1、海陸風(fēng)、海陸風(fēng) 2、季風(fēng)是一種大范圍的海陸風(fēng)。（亞洲、季風(fēng)是一種大范圍的海陸風(fēng)。（亞洲季風(fēng)受到其它許多因素的控制和影響，季風(fēng)受到其它許多因

9、素的控制和影響，如高原、西北干旱區(qū)等）如高原、西北干旱區(qū)等） 亞洲季風(fēng)亞洲季風(fēng) 一、海洋與大氣無時(shí)無刻不處于相互作用中一、海洋與大氣無時(shí)無刻不處于相互作用中 一般而言，由于兩個(gè)氣候系統(tǒng)成員的物理屬性一般而言，由于兩個(gè)氣候系統(tǒng)成員的物理屬性不同，所以海洋對(duì)大氣的影響主要是熱力影響不同，所以海洋對(duì)大氣的影響主要是熱力影響為主，而大氣對(duì)海洋的影響則主要以動(dòng)力為主。為主，而大氣對(duì)海洋的影響則主要以動(dòng)力為主。大氣以快變過程為主，海洋以慢變過程為主。大氣以快變過程為主，海洋以慢變過程為主。大氣對(duì)海洋的響應(yīng)較快，而海洋對(duì)大氣的響應(yīng)大氣對(duì)海洋的響應(yīng)較快，而海洋對(duì)大氣的響應(yīng)較慢。較慢。 二、海洋對(duì)大氣的影響二、

10、海洋對(duì)大氣的影響 海洋對(duì)大氣的影響主要包括三個(gè)方面的作用，海洋對(duì)大氣的影響主要包括三個(gè)方面的作用，即熱力影響、水分循環(huán)影響和洋流及即熱力影響、水分循環(huán)影響和洋流及CO2循環(huán)循環(huán)的影響。的影響。 1 1、 海洋在氣候系統(tǒng)能量循環(huán)中的作用海洋在氣候系統(tǒng)能量循環(huán)中的作用 海洋是氣候系統(tǒng)中巨大的熱量貯存器海洋是氣候系統(tǒng)中巨大的熱量貯存器 氣候系統(tǒng)中熱量的最終來源是太陽，但是太陽輻射氣候系統(tǒng)中熱量的最終來源是太陽，但是太陽輻射進(jìn)入氣候系統(tǒng)后，大氣對(duì)太陽輻射的直接吸收并不進(jìn)入氣候系統(tǒng)后，大氣對(duì)太陽輻射的直接吸收并不多，實(shí)際上，大部分太陽輻射被下墊面，特別為海多，實(shí)際上，大部分太陽輻射被下墊面，特別為海洋所

11、吸收。洋所吸收。根據(jù)美國科學(xué)院最新的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)入根據(jù)美國科學(xué)院最新的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)入地氣系統(tǒng)的太陽輻射為地氣系統(tǒng)的太陽輻射為345345瓦瓦/ /米米2 2，其中，大氣僅，其中，大氣僅吸收了吸收了1919，被云和空氣散射或反射回太空的占，被云和空氣散射或反射回太空的占2626，大部分太陽輻射，約占，大部分太陽輻射，約占5151，穿過大氣后到達(dá)，穿過大氣后到達(dá)地表，被下墊面，主要是海洋所吸收。地表，被下墊面，主要是海洋所吸收。氣候系統(tǒng)輻氣候系統(tǒng)輻射的收支有著明顯的季節(jié)變化，顯然，只有夏季夏射的收支有著明顯的季節(jié)變化，顯然，只有夏季夏半球才有凈的輻射收入，而冬半球則為凈輻射支出，半球才有凈的輻射收

12、入，而冬半球則為凈輻射支出，從冬到夏，貯藏在大氣中的熱量僅占從冬到夏，貯藏在大氣中的熱量僅占1111，剩下的，剩下的89%89%都儲(chǔ)存在地球表層，尤其是海洋中，由此可以看都儲(chǔ)存在地球表層，尤其是海洋中，由此可以看出，海洋是氣候系統(tǒng)的巨大熱量貯存器。出，海洋是氣候系統(tǒng)的巨大熱量貯存器。 海洋是氣候系統(tǒng)的熱量源地海洋是氣候系統(tǒng)的熱量源地 地表吸收太陽輻射后又以各種能量形式供給地表吸收太陽輻射后又以各種能量形式供給大氣，大氣，其中以潛熱形式提供其中以潛熱形式提供2323的熱量，長的熱量，長波輻射提供了波輻射提供了2121，以可感熱量的形式提供，以可感熱量的形式提供了了7 7，可見，可見，推動(dòng)大氣這部

13、熱機(jī)的主要燃料推動(dòng)大氣這部熱機(jī)的主要燃料來自地球表面，特別是海洋。海洋把入射的來自地球表面，特別是海洋。海洋把入射的太陽輻射積累和貯存起來，并不斷地釋放給太陽輻射積累和貯存起來，并不斷地釋放給大氣。一般是在夏季，海洋上層貯存熱量，大氣。一般是在夏季，海洋上層貯存熱量，冬季將熱量釋放回大氣，因而改善了大氣溫冬季將熱量釋放回大氣，因而改善了大氣溫度的季節(jié)行極端狀況。因此，海洋對(duì)全球氣度的季節(jié)行極端狀況。因此，海洋對(duì)全球氣候起著調(diào)節(jié)作用和穩(wěn)定化的影響，是氣候變候起著調(diào)節(jié)作用和穩(wěn)定化的影響，是氣候變化的調(diào)節(jié)器?；恼{(diào)節(jié)器。 海洋在全球熱量平衡中的作用海洋在全球熱量平衡中的作用 地氣系統(tǒng)年平均凈輻射隨緯

14、度的變化表面，地氣系統(tǒng)年平均凈輻射隨緯度的變化表面，全球熱帶是輻射剩余區(qū)，即熱源，高緯則是輻全球熱帶是輻射剩余區(qū)，即熱源，高緯則是輻射虧損區(qū)，即熱匯。但是，實(shí)際上熱帶的溫度射虧損區(qū)，即熱匯。但是，實(shí)際上熱帶的溫度并沒有增加，高緯地區(qū)的溫度也沒有逐年減小，并沒有增加，高緯地區(qū)的溫度也沒有逐年減小，因此，高低緯度若能維持這鐘熱量平衡，必定因此，高低緯度若能維持這鐘熱量平衡，必定有一種機(jī)制把剩余的熱量由熱帶向高緯輸送。有一種機(jī)制把剩余的熱量由熱帶向高緯輸送。為了維持全球的熱量平衡，除了通過大氣中的為了維持全球的熱量平衡，除了通過大氣中的渦旋等輸送熱量外，海洋的作用也是巨大的，渦旋等輸送熱量外，海洋的

15、作用也是巨大的，根據(jù)最新估算表明，海洋的經(jīng)向熱量輸送已經(jīng)根據(jù)最新估算表明，海洋的經(jīng)向熱量輸送已經(jīng)超過了大氣，特別在低緯度。可見，海洋的熱超過了大氣，特別在低緯度?？梢?，海洋的熱力作用對(duì)全球氣候的形成和演變有重大貢獻(xiàn)。力作用對(duì)全球氣候的形成和演變有重大貢獻(xiàn)。 2 2、海洋在氣候系統(tǒng)水文循環(huán)中、海洋在氣候系統(tǒng)水文循環(huán)中的作用的作用 全球水文循環(huán)是地球氣候之關(guān)鍵，而海全球水文循環(huán)是地球氣候之關(guān)鍵，而海洋既是水文循環(huán)的源泉，又是水文循環(huán)洋既是水文循環(huán)的源泉，又是水文循環(huán)的歸宿。的歸宿。 海洋是氣候系統(tǒng)中巨大的水海洋是氣候系統(tǒng)中巨大的水分貯存器分貯存器 海洋是一個(gè)巨大的水體，據(jù)估計(jì)，全球總水量海洋是一個(gè)

16、巨大的水體，據(jù)估計(jì)，全球總水量約為約為1.51.510106 6立方公里，其中，立方公里，其中，9393是海水是海水，2 2是極冰等凍結(jié)物，是極冰等凍結(jié)物，5 5是陸地水，包括地下水、是陸地水，包括地下水、湖泊水和土壤水，大氣中的水僅占湖泊水和土壤水，大氣中的水僅占0.0010.001。就就全球而言，可以劃分為四個(gè)儲(chǔ)水庫，即海洋、全球而言，可以劃分為四個(gè)儲(chǔ)水庫，即海洋、極冰、陸地水和大汽水，極冰、陸地水和大汽水，他們之間由水文循環(huán)他們之間由水文循環(huán)的通量項(xiàng)，即降水、蒸發(fā)和徑流等聯(lián)系起來，的通量項(xiàng)，即降水、蒸發(fā)和徑流等聯(lián)系起來，如果不考慮水的制造和損失，如果不考慮水的制造和損失，4 4個(gè)貯水庫的

17、總和個(gè)貯水庫的總和可視為常數(shù)。可見海洋是水分貯存器?？梢暈槌?shù)?？梢姾Ｑ笫撬仲A存器。 海洋在水文循環(huán)中的作用海洋在水文循環(huán)中的作用 在太陽輻射的影響下，海洋中的水得以蒸發(fā)，在太陽輻射的影響下，海洋中的水得以蒸發(fā)，在一定條件下凝結(jié)成云，被氣流輸送到大陸上在一定條件下凝結(jié)成云，被氣流輸送到大陸上空，在那里降下雨、雹或雪。部分液體水滲入空，在那里降下雨、雹或雪。部分液體水滲入地下，緩慢地通過蓄水層流到河床，或直接流地下，緩慢地通過蓄水層流到河床，或直接流到海洋。留在地面上的水，部分蒸發(fā)回到大氣，到海洋。留在地面上的水，部分蒸發(fā)回到大氣，部分成為地面徑流匯入河流，最終歸入海洋，部分成為地面徑流匯入河

18、流，最終歸入海洋，從而保持了海洋上的水分平衡，這就是水文的從而保持了海洋上的水分平衡，這就是水文的大循環(huán)。一般說來，海洋既是大氣水分的源泉，大循環(huán)。一般說來，海洋既是大氣水分的源泉，又是水分的歸宿。又是水分的歸宿。 水分循環(huán)過程水分循環(huán)過程海洋在氣候系統(tǒng)水分平衡中海洋在氣候系統(tǒng)水分平衡中的作用的作用 對(duì)不同緯度帶內(nèi)的年平均降水量、蒸發(fā)量、對(duì)不同緯度帶內(nèi)的年平均降水量、蒸發(fā)量、降水量與蒸發(fā)量之間差額的計(jì)算表明，兩個(gè)降水量與蒸發(fā)量之間差額的計(jì)算表明，兩個(gè)半球半球4040以外和南北緯以外和南北緯1010以內(nèi)的赤道帶降水以內(nèi)的赤道帶降水量超過蒸發(fā)量，相反，在兩半球量超過蒸發(fā)量，相反，在兩半球10104

19、040緯度緯度帶內(nèi)，蒸發(fā)量超過降水量，年平均蒸發(fā)量超帶內(nèi)，蒸發(fā)量超過降水量，年平均蒸發(fā)量超過年降水的區(qū)域必然輸出水汽。過年降水的區(qū)域必然輸出水汽。總的來說，總的來說，海洋由蒸發(fā)失去的水分比由降水獲得的水分海洋由蒸發(fā)失去的水分比由降水獲得的水分多，是主要的水分源地。還可看出，西半球多，是主要的水分源地。還可看出，西半球的副熱帶緯度蒸發(fā)最大，大致在熱帶洋面的的副熱帶緯度蒸發(fā)最大，大致在熱帶洋面的信風(fēng)區(qū)。信風(fēng)區(qū)。海洋在氣候系統(tǒng)水分平衡中海洋在氣候系統(tǒng)水分平衡中的作用的作用 海上信風(fēng)區(qū)以潛熱和感熱的形式，為推動(dòng)大海上信風(fēng)區(qū)以潛熱和感熱的形式，為推動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)提供了大部分能量，這些能量最初在氣運(yùn)動(dòng)提供了大

20、部分能量，這些能量最初在近海面以相當(dāng)穩(wěn)定的信風(fēng)氣流向赤道輸送，近海面以相當(dāng)穩(wěn)定的信風(fēng)氣流向赤道輸送，在赤道帶，這些水汽又通過巨大的對(duì)流云系，在赤道帶，這些水汽又通過巨大的對(duì)流云系，如熱塔、云團(tuán)等上升，主要以潛熱和可感熱如熱塔、云團(tuán)等上升，主要以潛熱和可感熱形式加熱大氣并提高位能，然后由高空向高形式加熱大氣并提高位能，然后由高空向高緯度輸送。緯度輸送。此外，此外，在北半球平均降水量超過在北半球平均降水量超過蒸發(fā)量，而南半球相反，為了達(dá)到平衡，每蒸發(fā)量，而南半球相反，為了達(dá)到平衡，每年還必須通過赤道由南半球向北輸送約年還必須通過赤道由南半球向北輸送約1647164710101313千克的水汽。千克

21、的水汽。 3 3、洋流的影響、洋流的影響（溫鹽環(huán)流的影響（溫鹽環(huán)流的影響） 海洋洋流對(duì)氣候也有著重要影響。一般而言，海洋洋流對(duì)氣候也有著重要影響。一般而言，在洋流區(qū)，海溫高時(shí)，氣壓下降，氣溫上升，在洋流區(qū)，海溫高時(shí)，氣壓下降，氣溫上升，云量增加。其海氣相互作用中，以海洋影云量增加。其海氣相互作用中，以海洋影響大氣為主。響大氣為主。 在非洋流區(qū)則不同。海氣相互作用中大氣在非洋流區(qū)則不同。海氣相互作用中大氣可能占主導(dǎo)地位，另外，大洋中的溫鹽環(huán)流可能占主導(dǎo)地位，另外，大洋中的溫鹽環(huán)流也對(duì)全球氣候的形成、分布和演變有著重要也對(duì)全球氣候的形成、分布和演變有著重要影響。影響。 4 4、對(duì)全球、對(duì)全球COC

22、O2 2的影響的影響 海洋可吸收大氣海洋可吸收大氣COCO2 2，是一個(gè)重要的碳匯是一個(gè)重要的碳匯。 三、大氣對(duì)海洋的影響三、大氣對(duì)海洋的影響 大氣對(duì)海洋的影響主要以動(dòng)力影響為主。大氣對(duì)海洋的影響主要以動(dòng)力影響為主。 1 1、 對(duì)洋流的影響對(duì)洋流的影響 風(fēng)從海洋表面吹過，由于風(fēng)應(yīng)力的作用，必然會(huì)風(fēng)從海洋表面吹過，由于風(fēng)應(yīng)力的作用，必然會(huì)引起海洋表層海水的流動(dòng)，從而產(chǎn)生洋流。引起海洋表層海水的流動(dòng)，從而產(chǎn)生洋流。 1 1、 對(duì)海溫的影響對(duì)海溫的影響 全球海溫場的分布狀態(tài)，最終取決于氣候的分布全球海溫場的分布狀態(tài)，最終取決于氣候的分布狀態(tài)，一般在熱帶地區(qū)，海溫高，溫帶地區(qū)海溫狀態(tài)，一般在熱帶地區(qū)，

23、海溫高，溫帶地區(qū)海溫較低，寒帶地區(qū)海溫低，這與氣候的水平分布是較低，寒帶地區(qū)海溫低，這與氣候的水平分布是基本一致的?；疽恢碌?。 風(fēng)應(yīng)力導(dǎo)致的洋流現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)海溫分布產(chǎn)生影風(fēng)應(yīng)力導(dǎo)致的洋流現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)海溫分布產(chǎn)生影響，但從根本上說也是由于大氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的響，但從根本上說也是由于大氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。 3 3、大氣風(fēng)應(yīng)力的作用可能是、大氣風(fēng)應(yīng)力的作用可能是ENSOENSO現(xiàn)象形成和演變的原因之一?，F(xiàn)象形成和演變的原因之一。 ENSOENSO事件是海氣相互作用最典型的例事件是海氣相互作用最典型的例子，對(duì)全球氣候變化有著重要影響子，對(duì)全球氣候變化有著重要影響。 二、大氣圈冰雪圈二、大氣圈冰雪圈 1 1、

24、冰雪圈的重要性、冰雪圈的重要性 （1 1）若冰雪圈融化可能造成海平面上升，如）若冰雪圈融化可能造成海平面上升，如果格陵蘭冰蓋全部融化，海平面降上升果格陵蘭冰蓋全部融化，海平面降上升7 78 8米，若南極大陸冰蓋融化，海平面降上升米，若南極大陸冰蓋融化，海平面降上升70708080米。米。 有地質(zhì)歷史時(shí)期的資料表明，在大冰期，全有地質(zhì)歷史時(shí)期的資料表明，在大冰期，全球無永久冰雪覆蓋，那是海平面比現(xiàn)代高球無永久冰雪覆蓋，那是海平面比現(xiàn)代高8080米。而在第四紀(jì)的冰河期，海平面可能比現(xiàn)米。而在第四紀(jì)的冰河期，海平面可能比現(xiàn)代低代低8080100100米，顯然冰雪圈的變化是地球環(huán)米，顯然冰雪圈的變化是

25、地球環(huán)境變化的一個(gè)重要因素。境變化的一個(gè)重要因素。 （2）冰雪圈在氣候形成中的重要作用，還）冰雪圈在氣候形成中的重要作用，還可以用全球平均溫度的季節(jié)變化來說明?？梢杂萌蚱骄鶞囟鹊募竟?jié)變化來說明。 如果不考慮日地距離的變化，作為全球平均，如果不考慮日地距離的變化，作為全球平均，一年四季接受到的太陽輻射應(yīng)該是一個(gè)常數(shù)，一年四季接受到的太陽輻射應(yīng)該是一個(gè)常數(shù)，那么全球平均溫度也應(yīng)該是接近一個(gè)常數(shù)，那么全球平均溫度也應(yīng)該是接近一個(gè)常數(shù)，而沒有明顯季節(jié)變化。但實(shí)際上都并非如此。而沒有明顯季節(jié)變化。但實(shí)際上都并非如此。1月份的全球平均溫度遠(yuǎn)低于月份的全球平均溫度遠(yuǎn)低于7月。而實(shí)際上，月。而實(shí)際上，目前東

26、至日為近日點(diǎn)，近日點(diǎn)比遠(yuǎn)日點(diǎn)太陽目前東至日為近日點(diǎn)，近日點(diǎn)比遠(yuǎn)日點(diǎn)太陽輻射約高輻射約高7也就是說，也就是說，1月份地球大氣系統(tǒng)月份地球大氣系統(tǒng)接收的太陽輻射應(yīng)比接收的太陽輻射應(yīng)比7月多，平均氣溫應(yīng)比月多，平均氣溫應(yīng)比7月高。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)主要原因可能就月高。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)主要原因可能就是冰雪覆蓋面積的季節(jié)變化造成的。是冰雪覆蓋面積的季節(jié)變化造成的。 2、冰雪圈對(duì)氣候的影響（高反、冰雪圈對(duì)氣候的影響（高反照率和低熱導(dǎo)率，水文效應(yīng)）照率和低熱導(dǎo)率，水文效應(yīng)） （1） 南極海冰的影響南極海冰的影響 彭公炳指出，彭公炳指出，150 180 W W范圍的南極海范圍的南極海冰的北界與西太副高強(qiáng)度指

27、數(shù)之間有很冰的北界與西太副高強(qiáng)度指數(shù)之間有很好的一致性好的一致性: :北界偏南，海水面積小，西北界偏南，海水面積小，西太副高弱。偏北海冰面積大，西太副高太副高弱。偏北海冰面積大，西太副高偏強(qiáng)。偏強(qiáng)。 符淙斌認(rèn)為，年末南極海冰面積與下年符淙斌認(rèn)為，年末南極海冰面積與下年中國梅雨長度呈反相關(guān)。海冰面積小，中國梅雨長度呈反相關(guān)。海冰面積小，則出梅晚，梅雨長。則出梅晚，梅雨長。 （2 2）高原雪蓋對(duì)季風(fēng)的影響）高原雪蓋對(duì)季風(fēng)的影響 18841884年年Blan fordBlan ford指出，喜馬拉雅山指出，喜馬拉雅山的冬季積雪對(duì)印度半島夏季降水有的冬季積雪對(duì)印度半島夏季降水有影響，冬季雪蓋大，其后印

28、度夏季影響，冬季雪蓋大，其后印度夏季風(fēng)降水減少。風(fēng)降水減少。 對(duì)中國季風(fēng)的影響。對(duì)中國季風(fēng)的影響。3、氣候?qū)Ρ┤Φ挠绊懺谶^去的在過去的40年里，年里，高原的冰川平均高原的冰川平均每年以每年以7%的速度萎縮，的速度萎縮，速度還在逐年加快。速度還在逐年加快。 冰川融化速度加快冰川融化速度加快 南極發(fā)現(xiàn)神秘病毒南極發(fā)現(xiàn)神秘病毒 三、大氣圈巖石圈三、大氣圈巖石圈 1、大氣影響巖石圈（土壤溫度、濕度、大氣影響巖石圈（土壤溫度、濕度、地表特征）；巖石圈的反饋。地表特征）；巖石圈的反饋。 2 2、摩擦作用（天氣學(xué)中：東風(fēng)帶獲得西摩擦作用（天氣學(xué)中：東風(fēng)帶獲得西風(fēng)角動(dòng)量，西風(fēng)帶失去西風(fēng)角動(dòng)量）；風(fēng)角動(dòng)量，西

29、風(fēng)帶失去西風(fēng)角動(dòng)量）； 城市粗糙度大，摩擦強(qiáng)，降水系統(tǒng)不易城市粗糙度大，摩擦強(qiáng)，降水系統(tǒng)不易移出城市地區(qū)，使城市成為移出城市地區(qū)，使城市成為“濕島濕島”。（城市蒸發(fā)少，形成干島）（城市蒸發(fā)少，形成干島） 3 3、高大地形作用：高原（對(duì)季風(fēng)的影響，、高大地形作用：高原（對(duì)季風(fēng)的影響，對(duì)干旱區(qū)的影響）。對(duì)干旱區(qū)的影響）。 三、大氣圈巖石圈三、大氣圈巖石圈 4 4、火山活動(dòng)、火山活動(dòng) （也可看為外部因素）（也可看為外部因素） （1）火山灰的傳播）火山灰的傳播 a、垂直傳播垂直傳播 大的火山噴發(fā)可將火山灰噴射到大的火山噴發(fā)可將火山灰噴射到40km高空，高空，并可在大氣中停留并可在大氣中停留210年之久

30、。年之久。 b、水平傳播水平傳播 一般火山噴發(fā)后的火山灰在一般火山噴發(fā)后的火山灰在20天左右時(shí)間內(nèi)可天左右時(shí)間內(nèi)可繞地球一周。在赤道地區(qū)噴發(fā)的火山灰，在繞地球一周。在赤道地區(qū)噴發(fā)的火山灰，在5個(gè)月內(nèi)可擴(kuò)散至個(gè)月內(nèi)可擴(kuò)散至70 N N附近，可見火山灰完全有附近，可見火山灰完全有可能擴(kuò)散至半球乃至全球?？赡軘U(kuò)散至半球乃至全球。 （2 2）一些事實(shí)）一些事實(shí) 火山灰現(xiàn)又稱氣溶膠，經(jīng)常使液態(tài)的濃硫酸鹽或火山灰現(xiàn)又稱氣溶膠，經(jīng)常使液態(tài)的濃硫酸鹽或硅酸鹽。氣溶膠存留在平流層，增加了大氣的反硅酸鹽。氣溶膠存留在平流層，增加了大氣的反照率，因而減少了到達(dá)地面的直接太陽輻射。照率，因而減少了到達(dá)地面的直接太陽輻

31、射。 比如比如1912年年6月阿拉斯加的卡特邁火山爆發(fā)后，月阿拉斯加的卡特邁火山爆發(fā)后，當(dāng)年當(dāng)年9月美國及歐洲一些測站的太陽直接輻射減月美國及歐洲一些測站的太陽直接輻射減少了少了20以上。以上。 1982年墨西哥灣的厄爾年墨西哥灣的厄爾 奇沖火山爆發(fā)后，直接奇沖火山爆發(fā)后，直接輻射減少了輻射減少了33，散射輻射減少了，散射輻射減少了77。 1991年年6月菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)是近幾十年月菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)是近幾十年來最強(qiáng)的一次。來最強(qiáng)的一次。1992年年410月北半球兩個(gè)大陸月北半球兩個(gè)大陸氣溫下降了氣溫下降了0.51.0 C C，這不能不認(rèn)為與該火山這不能不認(rèn)為與該火山的爆發(fā)有一定的關(guān)

32、系。的爆發(fā)有一定的關(guān)系。 （3 3）火山活動(dòng)對(duì)氣候的具體影響現(xiàn)在還）火山活動(dòng)對(duì)氣候的具體影響現(xiàn)在還很難給出確切的回答，但一般認(rèn)為，火很難給出確切的回答，但一般認(rèn)為，火山活動(dòng)活躍期，全球氣溫將有所下降。山活動(dòng)活躍期，全球氣溫將有所下降。 5 5、高原隆升、夷平過程中，巖石風(fēng)化吸、高原隆升、夷平過程中，巖石風(fēng)化吸收大氣收大氣CO2的作用的作用 。四、大氣圈生物圈四、大氣圈生物圈 陸地生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化之間存在著密不可陸地生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化之間存在著密不可分的相互作用。分的相互作用。 氣候變化將嚴(yán)重影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的存在和氣候變化將嚴(yán)重影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的存在和發(fā)展；同時(shí)，陸地生態(tài)系統(tǒng)的存在也可通過發(fā)

33、展；同時(shí)，陸地生態(tài)系統(tǒng)的存在也可通過各種物理、生理和化學(xué)過程影響區(qū)域乃至全各種物理、生理和化學(xué)過程影響區(qū)域乃至全球氣候的變化。球氣候的變化。 比如作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分的綠色比如作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分的綠色植被的存在，可以通過雨水截留過程、水土植被的存在，可以通過雨水截留過程、水土保持過程、蒸騰過程以及植被生理過程等對(duì)保持過程、蒸騰過程以及植被生理過程等對(duì)地球水文循環(huán)造成影響；地球水文循環(huán)造成影響；四、大氣圈生物圈四、大氣圈生物圈 可以通過改變地表粗糙度等改變大氣動(dòng)力過可以通過改變地表粗糙度等改變大氣動(dòng)力過程，從而改變?nèi)虼髿庋h(huán)；程，從而改變?nèi)虼髿庋h(huán)； 可以通過改變地表反照率

34、、土壤熱容量等改可以通過改變地表反照率、土壤熱容量等改變地表熱力狀況，從而改變地、氣熱量交換；變地表熱力狀況，從而改變地、氣熱量交換； 可以通過吸收和釋放可以通過吸收和釋放CO2、大氣塵埃以及蒸大氣塵埃以及蒸發(fā)水分等過程，改變大氣成分，從而影響全發(fā)水分等過程，改變大氣成分，從而影響全球氣候變化。球氣候變化。 可以說氣候和陸地生態(tài)系統(tǒng)是共存于一個(gè)動(dòng)可以說氣候和陸地生態(tài)系統(tǒng)是共存于一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中的兩個(gè)方面。態(tài)系統(tǒng)中的兩個(gè)方面。四、大氣圈生物圈四、大氣圈生物圈 植被與氣候變化的相互作用主要可以分為兩植被與氣候變化的相互作用主要可以分為兩個(gè)過程，一是生物個(gè)過程，一是生物地球物理反饋；生物地地球物理反饋

35、；生物地球化學(xué)反饋過程。球化學(xué)反饋過程。 生物地球物理反饋：亞馬遜河流域雨林變?yōu)樯锏厍蛭锢矸答仯簛嗰R遜河流域雨林變?yōu)椴菰?，降水減少，氣溫升高。西北綠化。草原，降水減少，氣溫升高。西北綠化。 生物地球化學(xué)反饋生物地球化學(xué)反饋 ：（下頁）。：（下頁）。 人類活動(dòng)人類活動(dòng)COCO2 2（外部因素）。外部因素）。植被與氣候變化的相互作用植被與氣候變化的相互作用五、陸氣相互作用五、陸氣相互作用 一、陸地表面對(duì)大氣的影響一、陸地表面對(duì)大氣的影響 陸地表面對(duì)大氣的影響主要是通過能陸地表面對(duì)大氣的影響主要是通過能量循環(huán)過程，包括感熱、潛熱、長波輻量循環(huán)過程，包括感熱、潛熱、長波輻射等。水分循環(huán)過程影響大氣成

36、分以及射等。水分循環(huán)過程影響大氣成分以及動(dòng)力作用等來實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)力作用等來實(shí)現(xiàn)的。 1 1、能量循環(huán)過程、能量循環(huán)過程 陸地表面是主要能量提供系統(tǒng)。陸地表面是主要能量提供系統(tǒng)。 氣候系統(tǒng)中熱量的最終來源是太陽，但太陽輻氣候系統(tǒng)中熱量的最終來源是太陽，但太陽輻射進(jìn)入氣候系統(tǒng)以后，大氣對(duì)太陽輻射的直接射進(jìn)入氣候系統(tǒng)以后，大氣對(duì)太陽輻射的直接吸收是不多的。而大部分太陽輻射將被下墊面吸收是不多的。而大部分太陽輻射將被下墊面吸收，其中陸地表層是除海洋以外的一個(gè)重要吸收，其中陸地表層是除海洋以外的一個(gè)重要的吸收系統(tǒng)。陸地表面吸收太陽輻射后，將以的吸收系統(tǒng)。陸地表面吸收太陽輻射后，將以感熱、潛熱的長波輻射的形

37、式加熱大氣，從而感熱、潛熱的長波輻射的形式加熱大氣，從而改變大氣的性質(zhì)，引起全球氣候的變化。其中改變大氣的性質(zhì)，引起全球氣候的變化。其中感熱主要加熱低層大氣；潛熱主要加熱高層大感熱主要加熱低層大氣；潛熱主要加熱高層大氣并與陸地水循環(huán)密切相連，長波輻射對(duì)各層氣并與陸地水循環(huán)密切相連，長波輻射對(duì)各層大氣都有一定的加熱作用。大氣都有一定的加熱作用。 1 1、能量循環(huán)過程、能量循環(huán)過程 地表特征對(duì)氣候的影響地表特征對(duì)氣候的影響 地表吸收太陽輻射的多少強(qiáng)烈的依賴于地地表吸收太陽輻射的多少強(qiáng)烈的依賴于地表反照率的大小，一般地表反照率越大，表反照率的大小，一般地表反照率越大，吸收率越小。影響地表反照率的因子

38、很多，吸收率越小。影響地表反照率的因子很多，主要有積雪、土壤濕度、植被分布狀況等。主要有積雪、土壤濕度、植被分布狀況等。 2、 水分循環(huán)過程水分循環(huán)過程 地表蒸發(fā)也是大氣水分的一個(gè)重要來源，地表蒸發(fā)也是大氣水分的一個(gè)重要來源，地表蒸發(fā)的大小住主要取決于土壤濕度、地表蒸發(fā)的大小住主要取決于土壤濕度、植被分布以及氣候條件等。一般而言，植被分布以及氣候條件等。一般而言，在氣候條件不變的情況下，土壤濕度越在氣候條件不變的情況下，土壤濕度越大，植被狀態(tài)越好，則地表蒸發(fā)越多。大，植被狀態(tài)越好，則地表蒸發(fā)越多。 3、 對(duì)大氣成分的影響對(duì)大氣成分的影響 地表沙塵是大氣氣溶膠的主要來源。地表沙塵是大氣氣溶膠的主

39、要來源。大氣氣溶膠的存在會(huì)通過輻射效應(yīng)影響大氣氣溶膠的存在會(huì)通過輻射效應(yīng)影響氣候系統(tǒng)的輻射平衡，從而影響全球變氣候系統(tǒng)的輻射平衡，從而影響全球變化。會(huì)通過影響水汽凝結(jié)核過程影響降化。會(huì)通過影響水汽凝結(jié)核過程影響降水過程等。水過程等。 地表生態(tài)系統(tǒng)特別是綠色植物，會(huì)通地表生態(tài)系統(tǒng)特別是綠色植物，會(huì)通過其生理過程影響大氣過其生理過程影響大氣CO2濃度的變化，濃度的變化，從而引起大氣溫室效應(yīng)的改變，影響全從而引起大氣溫室效應(yīng)的改變，影響全球氣候狀態(tài)。球氣候狀態(tài)。 4動(dòng)力作用動(dòng)力作用 陸地地表的摩擦作用，是大氣動(dòng)量的重陸地地表的摩擦作用，是大氣動(dòng)量的重要消耗機(jī)制。對(duì)全球的大氣運(yùn)動(dòng)必將產(chǎn)要消耗機(jī)制。對(duì)全

40、球的大氣運(yùn)動(dòng)必將產(chǎn)生重要貢獻(xiàn)。生重要貢獻(xiàn)。 二、大氣對(duì)地表的影響二、大氣對(duì)地表的影響 氣候?qū)﹃懙氐乇淼淖匀痪坝^具有著決定氣候?qū)﹃懙氐乇淼淖匀痪坝^具有著決定性的作用。大氣降水是地表水分的最主性的作用。大氣降水是地表水分的最主要來源；風(fēng)的作用是地表沙塵遷移的最要來源；風(fēng)的作用是地表沙塵遷移的最主要?jiǎng)恿υ?；氣候特征是決定地表溫度主要?jiǎng)恿υ?；氣候特征是決定地表溫度分布的根本要素。所有這些都必將強(qiáng)烈分布的根本要素。所有這些都必將強(qiáng)烈地影響陸地地表特征，并通過反饋過程地影響陸地地表特征，并通過反饋過程反作用于氣候變化。反作用于氣候變化。第三章第三章 氣候成因氣候成因3.2 輻射因子輻射因子 一、太陽輻射

41、1、太陽、太陽 （1）重要性）重要性 太陽是宇宙天體中與地球關(guān)系太陽是宇宙天體中與地球關(guān)系最密切的恒星。在太陽光的照射下，地球表最密切的恒星。在太陽光的照射下，地球表面的平均溫度得以維持在面的平均溫度得以維持在15 C C左右，否則將左右，否則將降為絕對(duì)零度。太陽能是推動(dòng)地球大氣系降為絕對(duì)零度。太陽能是推動(dòng)地球大氣系統(tǒng)不斷發(fā)生大規(guī)模的熱量、水分動(dòng)量和其它統(tǒng)不斷發(fā)生大規(guī)模的熱量、水分動(dòng)量和其它物質(zhì)屬性交換的能量源泉。如果沒有太陽能物質(zhì)屬性交換的能量源泉。如果沒有太陽能在地表上的不同分布，就不會(huì)由冷暖氣團(tuán)的在地表上的不同分布，就不會(huì)由冷暖氣團(tuán)的交換和南北氣流的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然也就不會(huì)有風(fēng)、交換和南北氣流

42、的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然也就不會(huì)有風(fēng)、雨、雷、電等氣象現(xiàn)象和氣候變化。雨、雷、電等氣象現(xiàn)象和氣候變化。 （2）特征 基本狀況：基本狀況： 太陽約形成于太陽約形成于4545億年前。太陽億年前。太陽半徑約為半徑約為6.966.9610105 5kmkm，表面積約為地球的表面積約為地球的1200012000倍，體積約為倍，體積約為1.41.410103333cmcm3 3，是地球的是地球的130130萬倍，質(zhì)量約為萬倍，質(zhì)量約為1.991.9910103333g g，是地球質(zhì)量是地球質(zhì)量的的3333萬倍，平均密度為萬倍，平均密度為1.411.41gcmgcm3 3，是地球平是地球平均密度的均密度的0.2550.

43、255倍。太陽中心溫度約為倍。太陽中心溫度約為1.51.510107 7k k，太陽大氣的光球溫度約為太陽大氣的光球溫度約為60006000k k。地球所獲得的太陽輻射能只是太陽總輻射能地球所獲得的太陽輻射能只是太陽總輻射能的的2222億分之一。億分之一。 （2）特征 輻射光譜為連續(xù)光譜，其峰值落在波長輻射光譜為連續(xù)光譜，其峰值落在波長大約大約0.460.46mm的地方。由于太陽輻射波長的地方。由于太陽輻射波長較短故又稱短波輻射。由于地球軌道三較短故又稱短波輻射。由于地球軌道三要素的變化，即偏心率、歲差（地軸擺要素的變化，即偏心率、歲差（地軸擺動(dòng)）和黃赤交角的變化，導(dǎo)致太陽輻射動(dòng)）和黃赤交角的

44、變化，導(dǎo)致太陽輻射在地球表面分布不均勻，從而造成地球在地球表面分布不均勻，從而造成地球上千變?nèi)f化的氣候現(xiàn)象和環(huán)境分布。上千變?nèi)f化的氣候現(xiàn)象和環(huán)境分布。 3 太陽常數(shù) 定義：當(dāng)太陽處于平均日地距離時(shí)，大氣定義：當(dāng)太陽處于平均日地距離時(shí)，大氣上界垂直于太陽光線的表面上所接收到的太陽上界垂直于太陽光線的表面上所接收到的太陽輻照度稱為太陽常數(shù)。即太陽常數(shù)就是在日地輻照度稱為太陽常數(shù)。即太陽常數(shù)就是在日地間處于平均距離時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)，垂直投射到間處于平均距離時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)，垂直投射到大氣上屆單位面積上的太陽輻射能。大氣上屆單位面積上的太陽輻射能。 大小大小: : 太陽常數(shù)這一概念提出以后，不同太陽常數(shù)這

45、一概念提出以后，不同時(shí)代不同的研究者根據(jù)不同的資料給出了不同時(shí)代不同的研究者根據(jù)不同的資料給出了不同的太陽常數(shù)值，現(xiàn)在一般公認(rèn)的太陽常數(shù)值為的太陽常數(shù)值，現(xiàn)在一般公認(rèn)的太陽常數(shù)值為13671367wmwm2 2。 3 3 太陽常數(shù)太陽常數(shù) 太陽常數(shù)的變化太陽常數(shù)的變化 一般認(rèn)為，太陽常數(shù)是變化的。這主要一般認(rèn)為，太陽常數(shù)是變化的。這主要是由于太陽光譜輻照隨波長的變化有是由于太陽光譜輻照隨波長的變化有年際差異引起；另外日地舉例的變化年際差異引起；另外日地舉例的變化也會(huì)引起太陽常數(shù)發(fā)生變化；太陽物也會(huì)引起太陽常數(shù)發(fā)生變化；太陽物理狀況的變化也是造成太陽常數(shù)變化的理狀況的變化也是造成太陽常數(shù)變化的一

46、個(gè)重要因子。一個(gè)重要因子。（4）日地關(guān)系 太陽活動(dòng)與球上許多現(xiàn)象都有密切的關(guān)太陽活動(dòng)與球上許多現(xiàn)象都有密切的關(guān)系。比如太陽的粒子輻射，射線輻射系。比如太陽的粒子輻射，射線輻射和紫外線輻射對(duì)地球高層大氣中的電離和紫外線輻射對(duì)地球高層大氣中的電離層狀態(tài)、臭氧層的含量和極光等現(xiàn)象有層狀態(tài)、臭氧層的含量和極光等現(xiàn)象有影響。另外太陽活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，會(huì)使到影響。另外太陽活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，會(huì)使到達(dá)地球上的太陽輻射總能量增加，從而達(dá)地球上的太陽輻射總能量增加，從而導(dǎo)致地球上的氣候發(fā)生變化。導(dǎo)致地球上的氣候發(fā)生變化。 （4）日地關(guān)系 比如比如12121313世紀(jì)時(shí)，太陽活動(dòng)異常地強(qiáng)世紀(jì)時(shí)，太陽活動(dòng)異常地強(qiáng)烈，之一時(shí)期與歐

47、洲的溫暖時(shí)期想吻合；烈，之一時(shí)期與歐洲的溫暖時(shí)期想吻合；而而1460146015501550年間，太陽活動(dòng)減弱，這年間，太陽活動(dòng)減弱，這一時(shí)期與小冰期極為一致。據(jù)數(shù)值模式一時(shí)期與小冰期極為一致。據(jù)數(shù)值模式模擬研究發(fā)現(xiàn)，如果太陽的輻射輸出在模擬研究發(fā)現(xiàn)，如果太陽的輻射輸出在目前的水平上減少百分之幾，地球上將目前的水平上減少百分之幾，地球上將會(huì)急劇變冷，地球就會(huì)稱為一個(gè)冰雪覆會(huì)急劇變冷，地球就會(huì)稱為一個(gè)冰雪覆蓋的白色星球。蓋的白色星球。 （4）日地關(guān)系 日地關(guān)系中，太陽黑子的變化最受人日地關(guān)系中，太陽黑子的變化最受人們關(guān)注。在中國公元前們關(guān)注。在中國公元前4343年（漢武帝永年（漢武帝永光元年）時(shí)

48、，就有最早的、正確的太陽光元年）時(shí)，就有最早的、正確的太陽黑子記錄，比國外早了一千多年。許多黑子記錄，比國外早了一千多年。許多人認(rèn)為太陽黑子數(shù)與地球的氣候異常之人認(rèn)為太陽黑子數(shù)與地球的氣候異常之間存在明顯的關(guān)系。如有人認(rèn)為間存在明顯的關(guān)系。如有人認(rèn)為1610161019841984年近年近400400年間，在太陽黑子數(shù)極弱期年間，在太陽黑子數(shù)極弱期多發(fā)生火山爆發(fā)和厄爾尼諾事件。多發(fā)生火山爆發(fā)和厄爾尼諾事件。 （4）日地關(guān)系 太陽黑子與氣候變化之間的關(guān)系已經(jīng)研太陽黑子與氣候變化之間的關(guān)系已經(jīng)研究了很多年，但至今仍存在較大的爭論，究了很多年，但至今仍存在較大的爭論，其主要原因一是這種關(guān)系并不十分顯

49、著，其主要原因一是這種關(guān)系并不十分顯著，二是二者之間關(guān)系的物理機(jī)制不清楚二是二者之間關(guān)系的物理機(jī)制不清楚。（5）影響輻射的因素 太陽活動(dòng)、地球軌道三要素（偏心率、太陽活動(dòng)、地球軌道三要素（偏心率、歲差、黃赤交角）（米氏理論）歲差、黃赤交角）（米氏理論）二、大氣對(duì)太陽輻射的削弱及二、大氣對(duì)太陽輻射的削弱及地氣輻射地氣輻射 1、 大氣消光的定義大氣消光的定義。 到達(dá)大氣上界的入射太陽輻射穿過大氣到達(dá)大氣上界的入射太陽輻射穿過大氣層時(shí)，由于大氣分子、水汽和灰塵等吸層時(shí)，由于大氣分子、水汽和灰塵等吸收、散射和反射作用，無論在數(shù)量上或收、散射和反射作用，無論在數(shù)量上或光譜成分上都要發(fā)生很大的變化，因此光

50、譜成分上都要發(fā)生很大的變化，因此到達(dá)地球表面的太陽輻照度比大氣上界到達(dá)地球表面的太陽輻照度比大氣上界小得多。這種大氣對(duì)太陽輻射的削弱作小得多。這種大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用稱為大氣消光。用稱為大氣消光。 2 大氣吸收特征 （1 1）大氣中氧、臭氧、水汽、）大氣中氧、臭氧、水汽、CO2和固和固體微粒（氣溶膠）對(duì)于體育短波輻射和體微粒（氣溶膠）對(duì)于體育短波輻射和地球長波輻射都是最主要的吸收體。地球長波輻射都是最主要的吸收體。 2 大氣吸收特征 （2）氣體的吸收具有選擇性，即氣體的吸收）氣體的吸收具有選擇性，即氣體的吸收在某些波段上很強(qiáng)，在另一些波段上很弱，在某些波段上很強(qiáng)，在另一些波段上很弱，甚至沒

51、有吸收。如：甚至沒有吸收。如：CO2主要吸收長波輻射，主要吸收長波輻射，臭氧主要吸收紫外短波輻射臭氧主要吸收紫外短波輻射云對(duì)輻射狀云對(duì)輻射狀況有重要作用，云況有重要作用，云幾乎吸收所有波段的輻射。幾乎吸收所有波段的輻射。云的反射以及它和地面之間的多次反射作用，云的反射以及它和地面之間的多次反射作用，對(duì)地表面、大氣和地氣系統(tǒng)的輻射平衡有對(duì)地表面、大氣和地氣系統(tǒng)的輻射平衡有重要意義。重要意義。 （3 3）散射作用。散射不發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，但）散射作用。散射不發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，但可改變能量的傳遞方向?？筛淖兡芰康膫鬟f方向。 （4 4）吸收作用主要發(fā)生于紫外光譜區(qū)和紅外）吸收作用主要發(fā)生于紫外光譜區(qū)和紅外

52、光譜區(qū)，而散射主要發(fā)生于可見光譜區(qū)光譜區(qū)，而散射主要發(fā)生于可見光譜區(qū)。 3、總輻射 （1 1）定義：實(shí)際大氣條件下到達(dá)地表面）定義：實(shí)際大氣條件下到達(dá)地表面的太陽輻射總收入時(shí)由直接太陽輻射和的太陽輻射總收入時(shí)由直接太陽輻射和散射輻射組成的，故水平地表面接受的散射輻射組成的，故水平地表面接受的太陽直接發(fā)射和散射輻照度之和稱為太太陽直接發(fā)射和散射輻照度之和稱為太陽總輻照度或簡稱總輻射。陽總輻照度或簡稱總輻射。 （2）分布：總輻射的大小與地理緯度、分布：總輻射的大小與地理緯度、太陽赤緯、云量以及大氣和地表面的物太陽赤緯、云量以及大氣和地表面的物理狀態(tài)等因子有關(guān)?？傒椛涞戎稻€的分理狀態(tài)等因子有關(guān)。總輻

53、射等值線的分布基本上具有緯向帶狀分布特征，然而布基本上具有緯向帶狀分布特征，然而云量的不均勻分布使其緯向分布特征遭云量的不均勻分布使其緯向分布特征遭到嚴(yán)重的破壞。到嚴(yán)重的破壞。4、反射率 （1 1）定義：在氣候?qū)W中，反射率是指物體表）定義：在氣候?qū)W中，反射率是指物體表面的反射輻射對(duì)入射的太陽輻射之比。面的反射輻射對(duì)入射的太陽輻射之比。 （2 2）分類：）分類： a a、地表反照率是地球大氣系統(tǒng)的總輻射率地表反照率是地球大氣系統(tǒng)的總輻射率的一部分，其大小對(duì)地表吸收的太陽輻射能的一部分，其大小對(duì)地表吸收的太陽輻射能起決定作用，并對(duì)研究地表能量平衡具有重起決定作用，并對(duì)研究地表能量平衡具有重要意義。

54、要意義。 b b、行星反照率是地氣系統(tǒng)總的反照率。行星反照率是地氣系統(tǒng)總的反照率。 4、反射率 （3 3）分布：行星反照率最大值出現(xiàn)在熱）分布：行星反照率最大值出現(xiàn)在熱帶沙漠地區(qū)（如撒哈拉沙漠），大陸性帶沙漠地區(qū)（如撒哈拉沙漠），大陸性對(duì)流云持續(xù)發(fā)展地區(qū)。海洋上的行星反對(duì)流云持續(xù)發(fā)展地區(qū)。海洋上的行星反照率比陸地上小得多，全球行星反照率照率比陸地上小得多，全球行星反照率低值區(qū)主要位于海洋上。南北半球極區(qū)低值區(qū)主要位于海洋上。南北半球極區(qū)附近，由于有永久性冰雪覆蓋，行星反附近，由于有永久性冰雪覆蓋，行星反照率年平均值都超過照率年平均值都超過5050，尤其南極地，尤其南極地區(qū)更可達(dá)區(qū)更可達(dá)6060

55、以上。以上。 5、長波輻射 （1 1）定義）定義: :與溫度大于絕對(duì)零度的任何物體與溫度大于絕對(duì)零度的任何物體一樣，地面和大氣在其溫度變化范圍內(nèi)以熱一樣，地面和大氣在其溫度變化范圍內(nèi)以熱輻射的形式放射輻射能。按照普朗克定律，輻射的形式放射輻射能。按照普朗克定律，地面和大氣放射的輻射能主要部分落在紅外地面和大氣放射的輻射能主要部分落在紅外光譜區(qū)，故統(tǒng)稱為長波輻射（或紅外輻射）。光譜區(qū)，故統(tǒng)稱為長波輻射（或紅外輻射）。地面向上放射的長波輻射稱為地面射出輻射；地面向上放射的長波輻射稱為地面射出輻射；大氣向下的長波輻射稱為大氣逆輻射；二者大氣向下的長波輻射稱為大氣逆輻射；二者之差稱為地面有效輻射或地表

56、凈長波輻射。之差稱為地面有效輻射或地表凈長波輻射。 （2 2）分布）分布: :有效輻射年總量最大值出現(xiàn)在熱有效輻射年總量最大值出現(xiàn)在熱帶大陸的沙漠地區(qū)，可達(dá)帶大陸的沙漠地區(qū)，可達(dá)3.33.310103 3MJmMJm2 2。赤道附近有效輻射年總量較低赤道附近有效輻射年總量較低。 5、長波輻射5 5、長波輻射、長波輻射三、地氣能量平衡三、地氣能量平衡 太陽輻射是地球上氣候形成的基本因子太陽輻射是地球上氣候形成的基本因子之一，也是地球大氣系統(tǒng)中一切物理之一，也是地球大氣系統(tǒng)中一切物理過程和物理現(xiàn)象的基本能源。但由于大過程和物理現(xiàn)象的基本能源。但由于大氣對(duì)太陽發(fā)生的直接吸收很微弱，因此，氣對(duì)太陽發(fā)生

57、的直接吸收很微弱，因此，當(dāng)太陽輻射穿過大氣到達(dá)地球表面時(shí)，當(dāng)太陽輻射穿過大氣到達(dá)地球表面時(shí)，將產(chǎn)生一系列的能量再分配。將產(chǎn)生一系列的能量再分配。 1 輻射平衡（1）一些基本概念 一個(gè)物體收入和支出的輻射能量之差稱為凈一個(gè)物體收入和支出的輻射能量之差稱為凈輻射。凈輻射大于輻射。凈輻射大于0 0時(shí)，物體溫度將升高，小時(shí)，物體溫度將升高，小于零時(shí)，溫帶將下降，等于零時(shí)，物體溫度于零時(shí)，溫帶將下降，等于零時(shí)，物體溫度不變。不變。 當(dāng)物體收入與支出輻射能量不相等時(shí)，就必當(dāng)物體收入與支出輻射能量不相等時(shí)，就必然會(huì)導(dǎo)致輻射不平衡，這種不平衡就是凈輻然會(huì)導(dǎo)致輻射不平衡，這種不平衡就是凈輻射，又稱輻射差額。其數(shù)

58、學(xué)表達(dá)式就是凈輻射，又稱輻射差額。其數(shù)學(xué)表達(dá)式就是凈輻射方程或輻射差額方程，氣候?qū)W上一般稱為射方程或輻射差額方程，氣候?qū)W上一般稱為輻射平衡方程。而實(shí)際上應(yīng)為輻射不平衡方輻射平衡方程。而實(shí)際上應(yīng)為輻射不平衡方程，只不過由于習(xí)慣的原因，大家都將之稱程，只不過由于習(xí)慣的原因，大家都將之稱為輻射平衡方程，應(yīng)該注意的是，其本質(zhì)上為輻射平衡方程，應(yīng)該注意的是，其本質(zhì)上反映的是不平衡方程。反映的是不平衡方程。 （2）地表面輻射平衡方程 氣候?qū)W中描述地表面輻射收支的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為地氣候?qū)W中描述地表面輻射收支的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為地表面輻射平衡方程，其表達(dá)式為：表面輻射平衡方程，其表達(dá)式為： B=S+D +G RB=

59、S+D +G RS S -R -RL L u u 式中式中B B為地表面輻射平衡（即地表面凈輻射）；為地表面輻射平衡（即地表面凈輻射）；SS為到達(dá)水平地表面上的直接太陽輻射，為到達(dá)水平地表面上的直接太陽輻射，D D為天空散為天空散射輻射，射輻射，G G為大氣逆輻射，這三項(xiàng)（為大氣逆輻射，這三項(xiàng)（SS、D D、G G）是是地表輻射吸收項(xiàng)；地表輻射吸收項(xiàng)；R RS S為短波反射輻射，為短波反射輻射，R RL L為長波反為長波反射輻射，這三項(xiàng)為支出項(xiàng)。射輻射，這三項(xiàng)為支出項(xiàng)。 一般一般R RL L很小可忽略不計(jì)；很小可忽略不計(jì)；SSD DQ Q為總輻射；為總輻射；R RS S/Q/QA A為反照率；

60、為反照率；u uG GF F稱為有效輻射。故平衡方程稱為有效輻射。故平衡方程又可改為又可改為B BQ Q（1 1A A）F F 當(dāng)凈輻射當(dāng)凈輻射B B0 0時(shí)，地表面為大氣熱源，當(dāng)時(shí)，地表面為大氣熱源，當(dāng)B B0 0時(shí)，時(shí)，地表面為熱匯。地表面為熱匯。 （3）大氣輻射平衡方程 大氣輻射平衡方程可表示為：大氣輻射平衡方程可表示為： B BA AqquuG Gu u 其中其中B BA A是大氣輻射平衡（凈輻射）；是大氣輻射平衡（凈輻射）；qq是大氣吸收的直接太陽輻射和散射輻射；是大氣吸收的直接太陽輻射和散射輻射；uu為地表面向上的長波輻射被大氣吸收為地表面向上的長波輻射被大氣吸收的部分；這兩項(xiàng)（的