現(xiàn)代氣候?qū)W總結(jié)

1、現(xiàn)代氣候?qū)W第一章 緒論1、氣候系統(tǒng)的定義：大氣圈、與水圈（海洋）、冰雪圈、巖石圈和生物圈相互作用的整體。氣候是天-地-生相互作用下的大氣系統(tǒng)的較長(zhǎng)時(shí)間的平均狀態(tài)2、天氣：某一地區(qū)在某一瞬間或某一短時(shí)間內(nèi)大氣現(xiàn)象（風(fēng)、云、雨、雪、干、濕、雷、電等）及其狀態(tài)（溫度、壓強(qiáng)、濕度、密度等）的綜合。3、氣候： 在某一時(shí)間段內(nèi)氣候要素的平均值和變率的統(tǒng)計(jì)描述4、現(xiàn)代氣候?qū)W：在太陽(yáng)輻射和氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用下，地球上某一區(qū)域在某一特定時(shí)段內(nèi)氣候要素的平均值和變率的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)。氣候標(biāo)準(zhǔn)時(shí)段：30年（1971-2000年，1980-2010年）5.、現(xiàn)代氣候?qū)W與傳統(tǒng)氣候?qū)W的區(qū)別：傳統(tǒng)氣候?qū)W描述一定區(qū)域的氣候特

2、點(diǎn)現(xiàn)代氣候?qū)W研究氣候形成和變化的原因，要求預(yù)測(cè)某個(gè)地區(qū)或全球范圍的各個(gè)時(shí)間尺度的氣候變化，即圍繞平衡態(tài)的擾動(dòng)或?qū)ζ胶鈶B(tài)的偏差或距平。6、氣候?qū)W發(fā)展史（1）萌芽時(shí)期：世紀(jì)中葉以前，感性和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)階段，零碎的定性觀察和描述。（2）發(fā)展初期：世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 a）觀測(cè)方面：氣象儀器的發(fā)明、建立地面氣象觀測(cè)站和觀測(cè)網(wǎng)，開(kāi)始?xì)庀笠氐挠^測(cè)和積累。 b）理論研究方面：氣象學(xué)和氣候?qū)W由單純定性的描述進(jìn)入了可以定量分析的階段，逐漸發(fā)展為獨(dú)立的學(xué)科。（3）發(fā)展時(shí)期 早期：19世紀(jì)末20世紀(jì)中葉 a）觀測(cè)方面 地面觀測(cè)內(nèi)容更加豐富和精確，觀測(cè)站網(wǎng)擴(kuò)大。氣象觀測(cè)從地面向高空發(fā)展。 b）理論研究方面 鋒面氣旋學(xué)說(shuō) 長(zhǎng)

3、波理論降雨學(xué)說(shuō)氣候?qū)W方面：創(chuàng)立了氣候型的概念和幾種氣候分類法、出版了五卷氣候?qū)W手冊(cè)（4）近期 a）觀測(cè)方面 先進(jìn)的觀測(cè)技術(shù) 常規(guī)氣象觀測(cè)網(wǎng)的加密開(kāi)展大規(guī)模的綜合觀測(cè)試驗(yàn) b）理論研究方面 建立數(shù)值模式，進(jìn)行定量數(shù)值模擬試驗(yàn)，使氣象學(xué)、氣候?qū)W進(jìn)入試驗(yàn)科學(xué)階段。 氣候?qū)W領(lǐng)域中的科學(xué)革命。7、現(xiàn)代氣候?qū)W階段的三個(gè)特點(diǎn)（王紹武，2005）：Ø 從氣候變化來(lái)研究氣候 ；Ø 從氣候系統(tǒng)來(lái)研究氣候；Ø 從氣候動(dòng)力學(xué)來(lái)研究氣候。第二章 氣候系統(tǒng)1、氣候系統(tǒng)的定義：大氣圈、水圈（海洋）、冰雪圈、巖石圈和生物圈相互作用的整體。2、溫室效應(yīng)（大氣的保溫效應(yīng)）：大氣中的溫室氣體對(duì)太陽(yáng)輻射

4、的吸收很少，但卻能強(qiáng)烈地吸收地面輻射，同時(shí)又向地面放射長(zhǎng)波輻射，補(bǔ)償?shù)孛嬉蚍派漭椛涠鴵p失的能量，使地面氣溫升高的效應(yīng)。3、陽(yáng)傘效應(yīng)：氣溶膠對(duì)太陽(yáng)輻射的散射和吸收，使到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射減弱，引起地面氣溫的下降，其效應(yīng)類似于陽(yáng)傘效果，故稱為陽(yáng)傘效應(yīng)。4、氣候系統(tǒng)的基本特性1) 氣候系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、高度非線性的、開(kāi)放的巨系統(tǒng)a) 開(kāi)放的非孤立系統(tǒng)b) 響應(yīng)時(shí)間差異很大，可分為內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)c) 不穩(wěn)定的高度耗散系統(tǒng)2) 各個(gè)氣候子系統(tǒng)之間顯著的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性差異a) 熱力屬性: 空氣、水、陸地表面和冰雪面的溫度b) 動(dòng)力屬性：風(fēng)、洋流及其垂直運(yùn)動(dòng)和冰體運(yùn)動(dòng)c) 水分屬性：空氣濕度、云量、降

5、水量、土壤濕度、河湖水位、冰雪等。d) 靜力屬性：大氣和海水的密度、壓強(qiáng)、大氣的組成、海水鹽度及氣候系統(tǒng)的幾何邊界和物理常數(shù)等。3) 氣候系統(tǒng)的反饋過(guò)程5、氣候系統(tǒng)的反饋過(guò)程Ø 反饋：氣候系統(tǒng)不同屬性（變量）之間的相互作用，引起氣候?qū)傩缘淖兓?，稱為反饋。包括正反饋過(guò)程和負(fù)反饋過(guò)程。 正反饋：反饋過(guò)程造成的氣候變化與原變化同號(hào)，使氣候變化加劇，產(chǎn)生氣候不穩(wěn)定稱為正反饋。 負(fù)反饋：反饋過(guò)程造成的氣候變化與原變化反號(hào)，抑制氣候的變化和異常，使氣候趨于穩(wěn)定，稱為負(fù)反饋。 正反饋：冰雪反射率溫度 水汽含量紅外逸出輻射溫度（水蒸氣增加溫室效應(yīng)作用加強(qiáng)陸地和海洋表面溫度上升產(chǎn)生更多水蒸氣。汽是最重

6、要的反饋機(jī)制之一，也是唯一最大的正反饋?zhàn)饔?。?CO2 海溫（海溫升高海洋中二氧化碳溶解度減小部分二氧化碳逃逸到大氣中溫室效應(yīng)加劇海溫升高） 負(fù)反饋： （中低）云量多太陽(yáng)輻射少穩(wěn)定度大云量少 蒸發(fā)量大水面溫度低蒸發(fā)量小 赤道、極地溫差大熱量輸送大赤道、極地溫差小6、氣候可預(yù)報(bào)性第一類可預(yù)報(bào)性 :初始誤差(擾動(dòng))隨時(shí)間增長(zhǎng)（確定性預(yù)報(bào)的時(shí)效問(wèn)題）;第二類可預(yù)報(bào)性:外強(qiáng)迫變化引起氣候變化的模擬和預(yù)報(bào)能力（大氣對(duì)外強(qiáng)迫的響應(yīng)及敏感性）。7、氣候系統(tǒng)的研究一、氣候監(jiān)測(cè) 二、氣候診斷 三、氣候重建 四、氣候模擬 五、氣候預(yù)測(cè)一、氣候監(jiān)測(cè)（1）大氣常規(guī)觀測(cè)（2）海洋及系統(tǒng)其他成員的常規(guī)觀測(cè) CODAS 雪

7、蓋、海冰面積 土壤溫度及濕度 全球植被（3）非常規(guī)觀測(cè) 太陽(yáng)常數(shù)觀測(cè)大氣中的微量氣體（CO2, 甲烷，氯氟碳化物（CFCs） 觀測(cè)；平流層氣溶膠觀測(cè)（研究火山爆發(fā)對(duì)氣候影響）二、氣候診斷定義：根據(jù)氣候監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)氣候變化與氣候異常作出判斷。內(nèi)容：（1）氣候異常的診斷：（2）氣候變化的診斷；（3）氣候異常事件的診斷；（4）氣候變化原因的檢測(cè)三、氣候重建最常用的代用資料：（1）孢粉（2）冰芯（3）樹(shù)木年輪（4）珊瑚（5）史料分析四、氣候模擬： 根據(jù)一定的大氣或海洋動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)定律，在給定邊界條件下，采用數(shù)值計(jì)算的方法研究氣候。五、氣候預(yù)測(cè)目前我國(guó)及世界上大多數(shù)國(guó)家均把月以上的預(yù)報(bào)稱為短期氣候預(yù)測(cè)。

8、氣候預(yù)測(cè)分為兩類：一類采用統(tǒng)計(jì)方法，另一類采用動(dòng)力學(xué)數(shù)值預(yù)報(bào)第三章 氣候系統(tǒng)的能量平衡1、 輻射的基本定律基爾荷夫(kirchoff)定律：在一定溫度下，任何物體對(duì)于某一波長(zhǎng)的放射能力(e,T) 與物體對(duì)該波長(zhǎng)的吸收率(a,T)的比值，只是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)，而與物體的其它性質(zhì)無(wú)關(guān)。即:斯蒂芬波爾茲曼(Stefan-Boltzmann)定律：黑體的總放射能力（ET）與它本身絕對(duì)溫度（T）的四次方成正比。ET T 4維恩(Wien)位移定律：絕對(duì)黑體的放射能力最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(m) 與其本身的絕對(duì)溫度(T)成反比。mT2897×103nm·K2、 太陽(yáng)輻射太陽(yáng)常數(shù)：大氣上界、日

9、地平均距離處、垂直于太陽(yáng)光線方向、單位時(shí)間、單位面積接收到的所有波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射能。太陽(yáng)高度角：是指太陽(yáng)光的入射方向和地平面之間的夾角。天頂角：即入射光線與當(dāng)?shù)靥祉敺较颍ǖ孛娣ň€）的夾角（與太陽(yáng)高度角互余。太陽(yáng)赤緯：又稱赤緯角，是地球赤道平面與太陽(yáng)和地球中心的連線之間的夾角。3、 太陽(yáng)高度角計(jì)算公式4、 天文輻射（太陽(yáng)輻射日總量）定義：大氣上界,某一天,水平面單位面積接受的日輻射量。公式：任一時(shí)刻：5、 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、散射（瑞利散射、米散射）1）大氣光學(xué)路徑：為太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣介質(zhì)的質(zhì)量。2）大氣質(zhì)量（單位面積*光學(xué)路徑）:光在大氣中經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度傾斜路徑到達(dá)地表面時(shí), 其經(jīng)歷空間中所含大

10、氣物質(zhì)的質(zhì)量。3）大氣質(zhì)量數(shù)(m):實(shí)際投射條件下的大氣質(zhì)量與垂直投射下的大氣質(zhì)量的比值。當(dāng)h在30°90°時(shí),m可近似地表示為：4）大氣透明度P：到達(dá)地面的單色輻射強(qiáng)度：大氣透明度：是指透過(guò)一個(gè)大氣質(zhì)量數(shù)后的輻射強(qiáng)度與透過(guò)前的輻射強(qiáng)度之比，表示輻射通過(guò)大氣后的削弱程度。5）吸收：大氣分子被入射太陽(yáng)輻射激發(fā)，由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)的過(guò)程稱為吸收。兩能級(jí)的差就是大氣吸收的輻射能量值6）散射：當(dāng)太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣時(shí)，遇到大氣中的各種質(zhì)點(diǎn)，太陽(yáng)輻射能的一部分散向四面八方，稱為散射。ü r<<波長(zhǎng)時(shí)，瑞利散射。ü r 波長(zhǎng)時(shí)，米散射。7）米散射:塵埃或灰

11、塵（氣溶膠）直徑比波長(zhǎng)大,各種波長(zhǎng)的散射能力相等。8）瑞利分子散射定律：當(dāng)大氣干潔，質(zhì)點(diǎn)半徑小于200nm時(shí)，散射值與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。即：意義：入射光波長(zhǎng)愈短，散射能力愈強(qiáng)。9）漫射：當(dāng)大氣混濁，質(zhì)點(diǎn)半徑10,000nm時(shí)，入射光的各種波長(zhǎng)具有同等散射能力，散射系數(shù)不再隨波長(zhǎng)改變，稱之為漫射。6、大氣窗：位于地面輻射波段最強(qiáng)處,大氣的吸收率最小,透射率最大,這一波段能量透過(guò)大氣射向宇宙空間,將這一波段稱為大氣窗.7、地球面的輻射平衡 S =太陽(yáng)直接輻射 (經(jīng)過(guò)大氣吸收和散射） D =散射輻射 Q =地表總輻射 A =地表反射輻射 F =地面長(zhǎng)波有效輻射 R =地表凈輻射 (吸收的短波

12、-放出的長(zhǎng)波) R= Q A F =(S+D) A F = Q(1a) F U =地面輻射（地面向上放射的長(zhǎng)波輻射） G =大氣逆輻射（大氣向下放射的長(zhǎng)波輻射） =大氣相對(duì)輻射率 G =地面吸收的大氣逆輻射 F = U-G8、地氣系統(tǒng)的輻射平衡 Q =地表總輻射； a =地表反射率 Q(1a) = 地表吸收的短波輻射 Qa =大氣吸收的短波輻射 as=行星反照率 Fs= F =地-氣系統(tǒng)向外宇宙逸出的長(zhǎng)波輻射 Rs= Q(1a)+ Qa F （地吸收+氣吸收-放出長(zhǎng)波）=S0(1as) Fs （地氣系統(tǒng)吸收-放出長(zhǎng)波）9、大氣系統(tǒng)的輻射平衡 Qa =大氣吸收的短波輻射 Ua =大氣吸收的長(zhǎng)波輻

13、射 Ga= 大氣逆輻射（長(zhǎng)波輻射，向地面方向） U =大氣向外宇宙逸出的長(zhǎng)波輻射 F =地-氣系統(tǒng)向外宇宙逸出的長(zhǎng)波輻射 F =地面長(zhǎng)波有效輻射 Ra= Qa+ Ua (Ga+U) = Qa+ (F F) （大氣短波吸收+放出長(zhǎng)波）10、太陽(yáng)直接輻射：（1）定義：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣的吸收和散射的消弱后，沿投射方向直接到達(dá)地表面的那部分太陽(yáng)輻射能量稱為太陽(yáng)直接輻射。（2）影響因子：1）太陽(yáng)高度角愈小，等量的太陽(yáng)輻射散布的面積就愈大，因而地表單位面積上所獲得的太陽(yáng)輻射就愈小2）太陽(yáng)高度角愈小，太陽(yáng)輻射穿過(guò)的大氣層愈厚3）氣候特征: 日、年變化和隨緯度的變化11、散射輻射：當(dāng)太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣時(shí)，受到大

14、氣中的氣體分子、塵埃、氣溶膠、水汽等的散射作用，使太陽(yáng)輻射的一部分以漫射形式從天空的各個(gè)角度到達(dá)地表，這一部分輻射量成為散射輻射。12、地表總輻射-到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射：實(shí)際大氣條件下到達(dá)地表的太陽(yáng)直接輻射與散射輻射之和，是地表面得到的太陽(yáng)輻射的總能量，稱為地表總輻射。13、天文輻射：14、地表反射輻射：投射到地面的太陽(yáng)輻射，并非完全被地面所吸收，其中一部分被地面所反射。地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率，決定于地表面的性質(zhì)和狀態(tài)。15、行星反照率：地球-大氣系統(tǒng)的反照率稱為行星反照率，它表示地球作為行星對(duì)入射的太陽(yáng)輻射的反射能力。全球取0.316、地表輻射差額：某段時(shí)間內(nèi)單位面積地表面所吸收的總輻射和其

15、有效輻射的差值。17、地表熱量平衡方程Qs：地表與下層的熱量交換St：地表與上層生物體的化學(xué)生物過(guò)程有關(guān)的能量通量18、大氣的熱量平衡定義：自地面伸展到大氣頂?shù)膯挝唤孛娣e垂直空氣柱內(nèi)所有熱通量的代數(shù)和。Da：大氣柱熱含量變化Ca：熱平流引起的熱交換Lr：降水的潛熱釋放19、地-氣系統(tǒng)的熱量平衡定義：下墊面及其以下活動(dòng)層（溫度日變化波及的深度）和大氣柱內(nèi)的熱量收支狀況。大洋上：陸地上：Qw：水體的平流輸送Ds：地氣系統(tǒng)內(nèi)氣柱、水柱、土柱熱含量的變化20、地面冷、熱源定義：某一地區(qū)地表有湍流熱量向大氣輸送，稱該地區(qū)為熱源，反之為地面冷源（熱匯）。 >0 熱源 <0 冷源第四章 氣候系統(tǒng)

16、的水循環(huán)1、氣候系統(tǒng)中的水海洋水：海洋是水圈的主體，是地球上水的最大源地。約占地球總水量的96%97%。陸地水：河流；湖泊；沼澤；地下水；冰川。2、氣候系統(tǒng)水的更新速度水體的更替周期是指水體在水循環(huán)過(guò)程中全部水量被交替更新一次所需要的時(shí)間，T=W/W。大氣水：8日3、水分循環(huán)：地球上各種形態(tài)的水，在太陽(yáng)輻射、地球引力以及大氣運(yùn)動(dòng)等作用下，通過(guò)蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。4、水循環(huán)類型：外循環(huán)（大循環(huán)）：水分由海洋輸送到陸地，又回到海洋的循環(huán)；內(nèi)循環(huán)（小循環(huán)）：由海洋（陸地）通過(guò)蒸發(fā)的水汽，再以降水的形式直接落到海洋（陸地）的循環(huán)。6、

17、水分循環(huán)的成因：內(nèi)因：水的三種狀態(tài)及其相互轉(zhuǎn)化外因：熱力（太陽(yáng)輻射）和動(dòng)力（地球引力）條件7、 太陽(yáng)輻射與重力作用是水循環(huán)的基本動(dòng)力8、水分循環(huán)尺度：（1）全球水循環(huán)（2）區(qū)域水循環(huán)（3）水土植系統(tǒng)水循環(huán)9、水分循環(huán)的意義：水分循環(huán)使地球上水體組成一個(gè)連續(xù)的、統(tǒng)一的水圈，把氣候系統(tǒng)五大圈層聯(lián)立成既互相聯(lián)系、又互相制約的有機(jī)整體。10、水分循環(huán)與全球氣候：水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化者；水分循環(huán)通過(guò)對(duì)地表太陽(yáng)輻射能的重新分配，使不同緯度熱量收支不平衡的矛盾得到緩解；11、影響水循環(huán)的因素：1）氣象因素：如風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等；2）下墊面因素：即自然地理?xiàng)l件，如地形、地質(zhì)、地貌、

18、土壤、植被等3）人類改造自然的活動(dòng)：水利措施、農(nóng)林措施和環(huán)境工程措施等12、蒸發(fā)：水分從物體表面既蒸發(fā)面向大氣逸散的現(xiàn)象。蒸散：植被地段的地面蒸發(fā)和植物蒸騰統(tǒng)稱為蒸散。13、蒸發(fā)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間從蒸發(fā)面單位面積上逸散到大氣中的水分子數(shù)與從大氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)的差值（當(dāng)為正值時(shí)）稱為蒸發(fā)率（或地面水汽輸送通量），用于表示蒸發(fā)面蒸發(fā)快慢的特征量，是蒸發(fā)現(xiàn)象的定量描述。14、蒸發(fā)的計(jì)算1、渦動(dòng)相關(guān)法2、整體空氣動(dòng)力學(xué)方法3、通量梯度方法4、氣候?qū)W計(jì)算方法15、降雨：云中的液態(tài)或固態(tài)水在重力作用下，克服空氣阻力，從空中降落到地面的現(xiàn)象，稱為降水.形成條件：1、水汽，降水形成的物質(zhì)基礎(chǔ)；2、水汽凝結(jié)

19、的動(dòng)力條件.16、徑流：流域的降水，由地面與地下匯入河網(wǎng)、流出流域出口斷面的水流。形成過(guò)程：由降水到水流匯集至出口斷面的整個(gè)物理過(guò)程。1、 降水過(guò)程2、 流域的蓄滲過(guò)程：植物截留、下滲、洼地蓄水等過(guò)程；3、 坡面漫流過(guò)程；4、 河網(wǎng)匯流階段.17、水量平衡概念:水分循環(huán)的數(shù)量表示，即任一區(qū)域在某一時(shí)段內(nèi),水分收入與支出的差等于該區(qū)域在該時(shí)段內(nèi)的水量變化,長(zhǎng)期意義下,任一區(qū)域水量保持收支平衡.18、地面水量平衡方程：通用形式：陸地：海洋：19、大氣的水分平衡：定義：某一地區(qū)在給定的一段時(shí)間內(nèi)，大氣柱中總收入的水汽量與總支出的水汽量之差，等于該地區(qū)這一時(shí)段內(nèi)大氣柱中水汽含量的變化量。20、地氣系統(tǒng)

20、的水分平衡：第五章 大氣系統(tǒng)的平均狀態(tài)1、平均溫度結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱成層散逸層2、平均大氣環(huán)流：大氣環(huán)流：一般是指具有世界規(guī)模的、大范圍的大氣運(yùn)行現(xiàn)象，既包括平均狀態(tài)，也包括瞬時(shí)現(xiàn)象，其水平尺度在數(shù)千公里以上，垂直尺度在10km以上，時(shí)間尺度在數(shù)天以上。3、大氣活動(dòng)中心有的長(zhǎng)年都存在，僅范圍和強(qiáng)度有所變化，永久性活動(dòng)中心（多出現(xiàn)在海洋）：亞速爾高壓、北太平洋副熱帶高壓、冰島低壓、阿留申低壓有明顯的季節(jié)變化，只在某些季節(jié)存在，稱為半永久性活動(dòng)中心（多出現(xiàn)在大陸）：蒙古高壓（西伯利亞高壓）、亞洲低壓、北美高壓、北美低壓4、冬夏季海平面氣壓的主要特征北半球中高緯度：1月北半球中高緯海平面氣壓場(chǎng)

21、的大氣活動(dòng)中心：阿留申低壓、冰島低壓、蒙古高壓和北美高壓。7月北半球的大氣活動(dòng)中心：太平洋副高、大西洋副高、南亞熱低壓、北美熱低壓和冰島低壓。 低緯度：南北半球之間的赤道地區(qū)是一個(gè)低壓帶，稱赤道槽或赤道輻合帶（ITCZ）。南半球中高緯度：南半球40ºS以南，無(wú)論冬夏，等壓線幾乎與緯圈平行 。它的北側(cè)副熱帶的三個(gè)大洋上終年保持三個(gè)高壓中心，它們就是南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋高壓。 5、冬夏季對(duì)流層中部的平均環(huán)流 的主要特征Ø 槽脊：冬季500hPa平均環(huán)流呈三槽三脊型 ；7月北半球西風(fēng)帶的平均槽脊增加到四個(gè)。冬夏南半球西風(fēng)帶平均槽脊都不明顯 。 Ø 極渦：極

22、渦的中心都不在南北極。 1月北半球的極渦有兩個(gè)中心，7月只有一個(gè)中心。南半球極渦無(wú)論冬夏都只有一個(gè)中心。 Ø 急流：1月平均最大地轉(zhuǎn)西風(fēng)軸線比7月偏南。 7月北半球最大平均地轉(zhuǎn)西風(fēng)軸線向北推移約20個(gè)緯度，強(qiáng)西風(fēng)中心的風(fēng)速顯著減弱，僅及1月中心風(fēng)速的一半。 Ø 副高：7月副熱帶高壓比冬季顯著增強(qiáng)。副高脊線冬季約位于15ºN，夏季則向北推移到25º-30ºN附近。6、季風(fēng)：一般地說(shuō)，季風(fēng)指近地面層冬夏盛行風(fēng)向接近相反且氣候特征明顯不同的現(xiàn)象，是大氣環(huán)流季節(jié)變化的一種最典型的情況。7、季風(fēng)的形成因素：（1）海陸分布作用（2）行星風(fēng)帶季節(jié)位移的作用（

23、3）青藏高原作用 熱力作用 夏季：熱源（低層形成強(qiáng)大熱低壓，盛行氣旋性環(huán)流）。有助于高層南亞高壓和東風(fēng)急流的形成和維持，這與印度西南季風(fēng)的爆發(fā)有直接的關(guān)系。 冬季：冷源 動(dòng)力作用 a:對(duì)氣流的分支、繞流和匯合作用 b:對(duì)氣流的爬越作用 c:對(duì)氣流的屏障作用8、氣候的地帶性：氣候系統(tǒng)中的能量、大氣運(yùn)動(dòng)及氣候要素在空間上的分布都具有一定帶狀特征。這種帶狀分布近似于與緯圈一致，因此氣候的差異也具有一定的帶狀特征。氣候的非地帶性：原因：水平方向的海陸分布、垂直方向隨海拔高度的變化植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵：溫度和降水第六章 海氣相互作用1、海氣相互作用的基本含義：海洋通過(guò)加熱影響大氣運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)通過(guò)切應(yīng)力對(duì)海流

24、產(chǎn)生影響，使海水產(chǎn)生風(fēng)吹流和上翻運(yùn)動(dòng)，使海溫分布發(fā)生變化，從而影響到加給大氣的熱量。2、海洋在氣候形成和變化中的重要性（1）海洋是大氣的主要能量供應(yīng)源（2）海洋是大氣水分的主要供應(yīng)地（3）海洋對(duì)氣候具有重要的調(diào)節(jié)作用（4）海洋對(duì)溫室效應(yīng)的緩解作用3、海、陸物理特性的差異（1）海、陸面積的差異（2）海、陸表面輻射特性的差異（3）海、陸向大氣熱量輸送的差異（4）海、陸向下熱量輸送的差異（5）海、陸表面的摩擦阻力的差異4、海、陸分布對(duì)氣候的影響1、海、陸分布對(duì)環(huán)流的影響（1）海陸分布對(duì)西風(fēng)擾動(dòng)的影響：使平直氣流產(chǎn)生了槽脊波動(dòng)（2）海陸分布對(duì)季風(fēng)的影響2、海、陸分布對(duì)氣溫的影響（1）夏季海面氣溫低于陸

25、地，冬季相反；（2）海面氣溫的日較差和年較差都小于陸面.3、海、陸分布對(duì)大氣水份和降水的影響（1）對(duì)空氣濕度的影響：海面上的空氣濕度大于陸地.（2）對(duì)霧的影響：海洋、陸地哪個(gè)多平流霧、哪個(gè)多輻射霧？（3）對(duì)降水的影響 對(duì)流雨：陸地上主要出現(xiàn)在夏季午后，海洋上出現(xiàn)在冬季夜間。 地形雨：陸地上 鋒面雨與氣旋雨：海洋多于陸地5、霧：霧形成的條件一是冷卻，二是加濕，三是有凝結(jié)核。海洋上多發(fā)生平流霧，陸地上多發(fā)生輻射霧。6、根據(jù)海水垂直分布的特點(diǎn),可分為三層:由海面向下數(shù)十米左右的表層一般稱為混合層,以下100-1500m的范圍叫溫躍層,再下就是底層. 7、海洋環(huán)流：海水及海水中各種物理量、化學(xué)量循環(huán)于

26、世界大洋的一種自然現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱海流。海流按其成因分為兩種：風(fēng)生環(huán)流：大洋中由盛行的穩(wěn)定風(fēng)系所生成的海流，自成循環(huán)體系。動(dòng)力學(xué)原因所生成的海流，亦是通常所說(shuō)的洋流。熱鹽環(huán)流：由于廣大洋面受熱、冷卻、蒸發(fā)和降水不均勻所造成的海水溫度和鹽度變化，導(dǎo)致密度分布的不均勻形成的熱力學(xué)海流，稱為熱鹽環(huán)流，也成溫鹽環(huán)流。8、大洋環(huán)流形成的根本原因：風(fēng)應(yīng)力、熱通量、淡水通量9、太平洋海溫西高東低的原因：1） 秘魯寒流沿著大陸兩側(cè)北上，其中一部分在赤道附近變成南赤道海流后向西移動(dòng)2） 沿低緯海域由東向西吹的信風(fēng)使赤道附近的暖水積蓄在太平洋西側(cè)，通常稱為暖池3） 相隨于信風(fēng)沿赤道吹東風(fēng)，太平洋東側(cè)下層冷海水涌升到海表

27、面10、暖池：熱帶西太平洋是全球海溫最高的海域，常年維持著28以上的高溫，全球大約90%的暖海水集中在這里，故稱西太平洋暖池。11、鹽度最高：紅海鹽度最低：波羅的海12、海洋環(huán)流對(duì)氣候的影響1）海洋環(huán)流的熱量輸送 經(jīng)向輸送：約占總經(jīng)向輸送的33% 緯向和垂直方向輸送2）海洋環(huán)流的水份輸送3）海洋環(huán)流對(duì)氣溫的影響：調(diào)節(jié)了低緯和高緯的溫差4）海洋環(huán)流對(duì)降水的影響：暖流沿岸多降水，冷洋流沿岸多霧13、海-氣能量轉(zhuǎn)換的物理過(guò)程1）海-氣界面能量交換（潛熱大于感熱）輻射感熱潛熱2）海-氣動(dòng)量交換大氣運(yùn)動(dòng)給海面以應(yīng)力向海面輸送水平動(dòng)量一部分形成風(fēng)浪、一部分形成洋流的動(dòng)能 3）海-氣界面的物質(zhì)交換過(guò)程蒸發(fā)與

28、降水海鹽交換CO2 和O2的交換14、厄爾尼諾（SOI負(fù)值）：海洋異常現(xiàn)象，用來(lái)指赤道中、東太平洋每隔幾年發(fā)生的大規(guī)模表層海水持續(xù)半年以上異常偏暖的現(xiàn)象。拉尼娜（SOI正值）：赤道東太平洋海溫低于正常值的事件。南方濤動(dòng)：大氣環(huán)流異常，用來(lái)描述熱帶太平洋地區(qū)和熱印度洋地區(qū)的氣壓場(chǎng)（SLP）反相變化的蹺蹺板現(xiàn)象。 (塔希堤島與達(dá)爾文的SLP差值SOI南方濤動(dòng)指數(shù))15、沃克環(huán)流：赤道東太平洋下沉，西太平洋上升，地面為偏東風(fēng)，高層為西風(fēng)的緯向垂直環(huán)流稱為沃克環(huán)流。16、ENSO的特點(diǎn)1）沿著赤道，東太平洋斜溫層加深，西太平洋斜溫層變淺。2）自東太平洋開(kāi)始逐漸向西，出現(xiàn)正海表面溫度距平，到達(dá)冬季為最強(qiáng)

29、。3）ENSO開(kāi)始時(shí)，在東太平洋正的海表面溫度距平的增強(qiáng)，較弱了沃克環(huán)流在此的下沉支，而西太平洋與之相反。17、偶極子模（IOD）基本概念：赤道東南印度洋海水異常變冷，赤道西印度洋海水異常變暖，即西暖東冷為正偶極子事件，反之為負(fù)偶極子事件。18、ENSO事件對(duì)我國(guó)短期氣候的可能影響 東北夏季低溫（厄爾尼諾） 我國(guó)東部地區(qū)的夏季降水異常（厄爾尼諾 洪澇） 西太平洋副高強(qiáng)度和西伸強(qiáng)度的年際變化 西太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)（厄爾尼諾抑制臺(tái)風(fēng)）第七章 陸面過(guò)程1、陸面過(guò)程（也稱為陸-氣相互作用）：是指發(fā)生在陸地表面的熱力、動(dòng)力、水文以及生物物理、生物化學(xué)等一系列復(fù)雜過(guò)程，以及這些過(guò)程與大氣的相互作用。（1）陸面

30、物理過(guò)程；（2）陸面生物化學(xué)過(guò)程；（3）陸面生態(tài)過(guò)程。2、陸面過(guò)程的重要性（1）陸面與大氣存在各種時(shí)、空尺度的相互作用和動(dòng)量、能量、物質(zhì) （水汽及 CO2 等）及輻射的交換過(guò)程在很大程度上受陸面狀況的影響，陸面狀態(tài)的變化必將改變上述交換過(guò)程，進(jìn)而，對(duì)大氣和氣候產(chǎn)生影響。（2）陸面為大氣運(yùn)動(dòng)提供下邊界條件（3）氣候系統(tǒng)對(duì)陸面特性的變化十分敏感3、植被對(duì)陸面過(guò)程的主要作用：（1）對(duì)降水和輻射攔截作用（2）輻射的吸收（3）蒸散（4）改變土壤濕度（5）改變動(dòng)量輸送（改變地表粗糙度）（6）生物通量輸送4、下墊面性質(zhì)的變化對(duì)局地氣候影響的基本過(guò)程1）通過(guò)影響反射率，影響地面輻射差額；2）影響水分存儲(chǔ)、滲透

31、和熱容量的大?。河绊懙孛鏈囟群屯寥罎穸?3）影響地面與上層大氣的湍流顯熱交換：對(duì)氣溫高低產(chǎn)生直接影響;4）影響地面與上層大氣的湍流潛熱交換：對(duì)空氣濕度產(chǎn)生直接影響;5）影響地面粗糙度：對(duì)地面風(fēng)速產(chǎn)生直接影響.5、陸面過(guò)程模擬兩大類: （1）單點(diǎn)、區(qū)域或全球的離線（offline）模擬試驗(yàn) （2）區(qū)域或全球的陸氣耦合（coupling）模擬第八章 冰雪圈與氣候1、冰雪圈的作用1.冰雪反射率和融解潛熱很高，冰雪圈起著大氣和海洋的有效熱匯的作用2.冰雪熱傳導(dǎo)率低，能減少大氣、海洋和陸地之間的熱量交換3.融化冰雪吸收大量熱量4.海水結(jié)冰時(shí)鹽分析出，增加海洋上層鹽度，海冰融化時(shí)表層海水鹽度減小，影響海洋

32、的層結(jié)穩(wěn)定2、冰雪圈組成部分：海冰、大陸冰川、大陸雪蓋3、南極地區(qū)的冰雪，如果全部融化，全球洋面將升高65米，占世界冰總量的95，淡水總量的704、近南極點(diǎn)：昆侖站，中山站 南極圈外：長(zhǎng)城站5、地球上現(xiàn)存的大陸冰蓋：南極冰蓋和格陵蘭冰蓋。這兩大冰蓋約占全球冰川總面積的97%，總冰量的99%6、雪線：長(zhǎng)年積雪的下線。雪線處的年降雪量等于消融量，二者平衡時(shí)為氣候雪線。7、積雪異常的氣候效應(yīng)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面: (1) 反照率效應(yīng): 積雪的高反射率, 引起地面吸收的太陽(yáng)輻射減少, 產(chǎn)生凈的冷卻效應(yīng), 改變地表的熱力狀況及地氣之間的熱量交換 ; (2) 積雪水分效應(yīng): 積雪異常通過(guò)融雪對(duì)地表的水平衡產(chǎn)

33、生影響, 引起土壤水分及蒸發(fā)的異常, 影響地氣系統(tǒng)之間的水汽、能量交換 ;(3) 雪蓋異常引起的大氣異常的遙響應(yīng): 雪蓋異常的局地效應(yīng), 通過(guò)大氣對(duì)它的響應(yīng)以及大氣環(huán)流的調(diào)整, 對(duì)更大范圍乃至對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響.8、青藏高原積雪影響東亞季風(fēng)及其機(jī)制：高原積雪多（少）高原春、夏季的感熱弱（強(qiáng)）感熱加熱引起的上升運(yùn)動(dòng)弱（強(qiáng)），高原強(qiáng)（弱） 環(huán)境風(fēng)場(chǎng)不利（有利）于高原感熱通量向上輸送高原上空對(duì)流層的加熱弱（強(qiáng)）高原對(duì)流層溫度低（高）高原南側(cè)溫度對(duì)比弱（強(qiáng)）造成亞洲夏季風(fēng)弱（強(qiáng)）長(zhǎng)江流域易澇（旱）。第九章 氣候變化1、氣候變化與氣候異常：由各種要素（氣溫、降水、氣壓等）所表征的氣候狀態(tài)相對(duì)于某一氣候標(biāo)

34、準(zhǔn)態(tài)的偏差或同類氣候狀態(tài)間的變化稱為氣候變化。當(dāng)這種偏差（變化）超過(guò)一定程度稱為氣候異常。2、氣候狀態(tài)：地球上某一區(qū)域在某一特定時(shí)段內(nèi)天氣的某一年份或指定年份平均狀況。3、氣候變率：大量同類氣候狀態(tài)間的方差，也經(jīng)常用來(lái)專指年際及年代際的氣候變化 ?；蛘撸簳r(shí)間尺度大于天氣尺度的氣候變量圍繞平均值的變化。4、氣候趨勢(shì)：氣候的長(zhǎng)期變化傾向，即在記錄時(shí)期(特定時(shí)期）具有單調(diào)地上升或下降特點(diǎn)的氣候變化（線性和非線性趨勢(shì)）5、氣候波動(dòng)（振蕩）：氣候狀態(tài)圍繞氣候平均態(tài)的波動(dòng)式變化，表現(xiàn)為準(zhǔn)周期性振蕩特征，有年際、年代際等時(shí)間尺度.6、氣候突變：從一種氣候狀態(tài)（或穩(wěn)定持續(xù)的變化趨勢(shì)或氣候波動(dòng)）跳躍式地轉(zhuǎn)變到另

35、一種氣候狀態(tài)（或穩(wěn)定持續(xù)的變化趨勢(shì)或氣候波動(dòng)）的現(xiàn)象。7、氣候變化的特征：（1）氣候變化的多時(shí)間尺度性（2）氣候變化的階段性（3）氣候變化的突變性3、氣候變化史實(shí)：一、地質(zhì)時(shí)期氣候變化定義：時(shí)間尺度在幾萬(wàn)年以上的氣候變化代>紀(jì)>世（時(shí)間尺度萬(wàn)年以上）三大冰期：震旦大冰期，石碳二疊紀(jì)大冰期，第四紀(jì)大冰期二大間冰期：寒武紀(jì)石炭紀(jì)大間冰期，三疊紀(jì)-第三紀(jì)大間冰期二、歷史時(shí)期氣候變化定義：從第四紀(jì)大冰期中的武木（大理）亞冰期的最近一次副冰期之后的1萬(wàn)年至有器測(cè)資料的“冰后期” 氣候。從地質(zhì)年代來(lái)看，該時(shí)期也稱為全新世氣候。特點(diǎn)： 溫暖期與寒冷期交替出現(xiàn)主要?dú)夂蚴录?末次冰期冰盛期（Last

36、 Glacial Maximum:LGM） 21kaBP 新仙女木事件（Younger Dryas: YD） 12.8-11.5kaBP全球冰川消退、氣候回暖過(guò)程中發(fā)生的氣候突變事件，YD結(jié)束后即進(jìn)入溫暖濕潤(rùn)的全新世 全新世大暖期（Megathermal in Holocene） 8.5-3.0kaBP 中世紀(jì)暖期 ( Medieval Warm Period) AD 900-1300 小冰期 ( Little Ice Age) AD 1320-1920三、現(xiàn)代氣候變化1、器測(cè)資料：最早有氣象觀測(cè)記錄地方 佛羅倫薩（1652），倫敦（1668），巴黎（1752）2、主要?dú)夂蜃兓F(xiàn)象 1）全球增

37、暖 (Global Warming)：波動(dòng)階段性上升不同區(qū)域增暖幅度不同，極區(qū)最顯著（全球增暖證據(jù)：北極海冰面積減少，海平面上升） 2）近百年全球降水變化：近百年來(lái)，全球平均降水無(wú)顯著趨勢(shì)變化不同數(shù)據(jù)集趨勢(shì)間存在明顯差異，同時(shí)降水也有較大時(shí)空變率。北半球中緯度陸地降水很可能總體上呈增加趨勢(shì)。 3）近百年中國(guó)降水變化： 近百年降水量并無(wú)明顯趨勢(shì)。 降水量的變化存在20-30年的干濕期交替 4）極端氣候的變化4、全球氣候變化的基本特征 全球地質(zhì)時(shí)期氣候變化的時(shí)間尺度在22億年到1萬(wàn)年以上，以大冰期和大間冰期的交替出現(xiàn)為特征，氣溫變化幅度在10°C以上 歷史時(shí)期的氣候變化是近1萬(wàn)年來(lái)，主要

38、是近5000年來(lái)的氣候變化，變化的幅度最大不超過(guò)2-3°C 近代的氣候變化主要是指近百年或20世紀(jì)以來(lái)的氣候變化，氣溫振幅在0.5-1.0°C之間。 5、氣候變化的影響因素 自然原因 銀河系變化、太陽(yáng)演化、太陽(yáng)活動(dòng) 地球軌道參數(shù)（軸傾、歲差、偏心率） 大陸漂移、造山運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng) 海洋環(huán)流與海-冰-氣-陸相互作用 人為原因 溫室氣體、氣溶膠排放 土地使用、熱帶雨林破壞 城市化 時(shí)間尺度 不同時(shí)間尺度氣候變化、形成機(jī)制不同6、冰期-間冰期循環(huán)（萬(wàn)年尺度）的形成機(jī)制 1、日地關(guān)系的變化：由于天體間引力的影響，地球軌道偏心率、地軸傾斜度和歲差等地球軌道參數(shù)發(fā)生變化，使地球接收到的

39、太陽(yáng)輻射產(chǎn)生差異，從而引起數(shù)十萬(wàn)年間的氣候變遷。1）地球軌道偏心率：描述地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道的圓扁程度，值越大越扁，值越小越圓。 軌道偏心率越小(越接近圓形)時(shí)，四季變化相對(duì)較不明顯，也不易有冰期的發(fā)生。反之，偏心率越接近1(但不等于)的軌道，四季明顯，也較易產(chǎn)生冰期。 每隔10萬(wàn)年，地球公轉(zhuǎn)軌道的偏心率變化一個(gè)周期2）地軸傾斜度(黃赤交角的變化)：21.8°24.5°，現(xiàn)在為23.44°地軸傾斜度的影響表現(xiàn)在： 角度越大，高緯度地區(qū)因接受輻射的時(shí)間差異較大，易形成冰期。 地軸傾斜度增加：高緯度輻射量夏季增大，冬季減少，年較差增大，且年輻射量增加；赤道地區(qū)年輻射量減少。3）歲差 在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，若北半球傾向太陽(yáng)冬天溫度將會(huì)相對(duì)較高；