氣象參考資料基礎(chǔ)知識

1、氣象基礎(chǔ)知識一，人工影響天氣概述人工降水人工消霧人工防雹人工消云人工防霜凍二，空氣污染1,概述空氣污染污染源與污染物大氣環(huán)境質(zhì)戢大氣污染的危害與影響大氣污染的防治三，大氣科學(xué)1 概述厄爾尼諾現(xiàn)象什么是天氣預(yù)報(bào)4什么是氣象、天氣和氣候5.天氣學(xué)，天氣圖，副熱帶高壓，天氣，天氣系統(tǒng)，氣團(tuán)，鋒而，溫帶氣旋，溫帶反氣旋，切變線，大氣環(huán)流，大氣動力學(xué)人工影響天氣根據(jù)人們的意愿，通過人為干預(yù)，使某些局地天氣現(xiàn)象朝有利于人們預(yù)泄目的的方向轉(zhuǎn) 化，以克服或減輕惡劣天氣引發(fā)的災(zāi)害，這種改造自然的科學(xué)技術(shù)措施稱人工影響天氣。 由于天氣過程的能量十分巨大，一個(gè)10立方公里的云體，其含水量的凝結(jié)潛熱相當(dāng)于10 萬噸煤

2、燃燒發(fā)岀的熱量，而一個(gè)臺風(fēng)的水汽每分鐘釋放的潛熱，便相當(dāng)于20個(gè)百萬噸級核 彈爆炸所釋放的能呈:數(shù)。因此宜接制造和消火一個(gè)天氣過程是不可能的，比較現(xiàn)實(shí)的作法 是在云、降水和其他過程中某些關(guān)鍵環(huán)肖，施放一些催化劑，因勢利導(dǎo)，促使天氣過程按預(yù) 定方向發(fā)展，以少量代價(jià)換取巨大經(jīng)濟(jì)效益。中國人從17世紀(jì)至今的上炮、火炮消雹，便是人工影響天氣的例子。目前正在各國試 驗(yàn)的人工影響天氣項(xiàng)目有：人工降水、人工消霧、人工防悠、人工削弱臺風(fēng)、人工消云、 人工防霜凍、人工抑制雷電等。我國從50年代開始，至今已在大多數(shù)省（自治區(qū)）開展了 人工影響天氣試驗(yàn)。世界上第一次對自然云作人工催化試驗(yàn)則是1946年美國V.J.謝

3、費(fèi)爾等 進(jìn)行的，從那時(shí)起至今，全世界已有80多國家與地區(qū)開展過人工影響天氣試驗(yàn)。i）人工降水也稱人工增雨，是根據(jù)不同云層的物理特性，選擇合適時(shí)機(jī)，用飛機(jī)、火箭彈 向云中播散干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑，促使云層降水或增加降水量。人工增雨常分為曖 云催化劑增雨與冷云催化劑增雨。欲要曖云（溫度高于0C的云）降水，就得使云中半徑大 于0.04亳米的大云滴有足夠的數(shù)密度，讓它們迅速與小云滴碰并增長，成為半徑超過1.0 亳米的雨滴形成降水，因此在那些大云滴數(shù)密度小而無法形成降雨的云中，用飛機(jī)、炮彈 攜帶等方法，播撒鹽粉、尿素等吸濕性粒子，使形成許多大云滴，便可導(dǎo)致形成或增加降水。 欲要冷云降水，就得使冷云

4、上部的冰晶數(shù)密度超過1個(gè)/升，對那些冰晶數(shù)密度不足的冷 云，用飛機(jī)等播撒干冰、碘化銀等催化劑，便可產(chǎn)生大量冰晶，促成或增加降水。為了弄 淸楚人工催化劑的效果，弄淸人工增雨量的多少，常常要進(jìn)行檢驗(yàn)。由于云和降水過程十 分復(fù)雜，使人工降水和降水檢驗(yàn)的方法措施還都很不完善，有待進(jìn)一步深入研究。ii）人工消霧大霧降低能見度、影響飛機(jī)起降、容易引發(fā)嚴(yán)重交通事故，人類希望能適時(shí)進(jìn)行人工 消霧。我們把用人工播撒催化劑、人工擾動空氣混合或在霧區(qū)加熱等方法，使霧消散，稱 為人工消霧。人工消霧分為人工消曖霧（霧區(qū)溫度高于0C）和人工過冷霧（霧區(qū)氣溫髙于 or,霧滴為過冷卻水滴等）。目前有三種消曖霧試驗(yàn)方法：加熱法

5、：對小范用區(qū)域霧區(qū) 如機(jī)場跑道等，大量燃燒汽油等燃料、加熱空氣使霧滴蒸發(fā)而消失。吸濕法：播撒鹽、尿 素等吸濕質(zhì)粒作催化劑，產(chǎn)生大量凝結(jié)核，水汽在凝結(jié)核上凝結(jié)長成大水滴,霧滴會蒸發(fā)并 在大水滴上凝結(jié)，使霧消失。人工擾動混合法：用直升飛機(jī)在霧區(qū)頂部攪拌空氣，把霧 頂以上干燥空氣驅(qū)下來與霧中空氣混合，霧便消失。人工消過冷霧的方法是用飛機(jī)或地面設(shè) 備，將干冰、液化丙烷等催化劑播撒到霧中，產(chǎn)生大量冰晶，它們通過貝吉龍冰水轉(zhuǎn)化過 程，奪取原霧滴的水分、霧滴便蒸發(fā)而冰晶不斷長大降落地而，霧便消失。這種方法效果 顯著，已能實(shí)際應(yīng)用。iii）人工防雹用人工方法使錘云不能降冰爸，或減弱霍強(qiáng)度的措施，稱人工防笆或人

6、工抑雹。 中國人很早以前就使用土炮防雹，17世紀(jì)末淸代的“廣陽雜記”對上炮防雹就有明確記載。 20世紀(jì)50年代以后，包括我國在內(nèi)的許多國家開展了防雹試驗(yàn)。通過氣象雷達(dá)或有經(jīng)驗(yàn)的 觀測者目視，識別岀冰鋌云（比一般雷雨云發(fā)展更旺盛、厚度更大、閃電更頻繁等），然后 采用如下兩類方法防雹：播催化劑法，用火箭、髙炮、飛機(jī)等把碘化銀播撒到悠云中， 產(chǎn)生大量冰核進(jìn)而形成大量人工悠胚胎，它們與云中原來的冰雹胚胎爭奪水分，使大家都 不能長大成對人畜與作物產(chǎn)生危害的大雹塊，在落岀云底后還可能逐漸融化成雨滴。爆 炸法，用髙射炮、上炮或火箭等，向笆云的中、下部轟擊，往往亦可使鋌云不降笆，或在下 風(fēng)向區(qū)降小鋌，這樣便能

7、抑制雹災(zāi)。這種方法在國內(nèi)被較普遍采用，其防雹的物理機(jī)制尚 待進(jìn)一步研究。iv）人工消云用人工方法使局部區(qū)域云層消散的措施，稱人工消云。大型運(yùn)動會或某些航空活動等，有時(shí) 希望睛朗無云，便可進(jìn)行人工消云試驗(yàn)。人工消云分為：人工消冷云和人工消曖云。人工消 冷云的方法是：播撒碘化銀等人工冰核或播撒F冰等催化劑，產(chǎn)生大雖冰晶，再通過貝吉龍 冰水轉(zhuǎn)化過程，原云中的過冷卻水滴（云滴）蒸發(fā)失，水份轉(zhuǎn)移到冰晶上經(jīng)凝華凍結(jié)，冰晶 長大成降水粒子，下降離開云體，使云消散。人工消曖云的方法是：向云中播散鹽粉、尿素 等吸濕性粒子，這些吸濕性凝核吸收水汽凝結(jié)長大，然后與原來云滴碰并長大，降岀云外， 使云消散。此外，還試驗(yàn)

8、過消除積云的方法：在積云頂部搖撒鹽粒、水滴、沙子等質(zhì)粒，有 時(shí)也觀測到云消散，其原理尚待研究。一般說來所有人工消云方法均不夠完善，尚沒有達(dá) 到實(shí)際應(yīng)用階段。V）人工防霜凍用人工方法提高近地面氣層和土壊表而溫度，使作物和苗木等免受凍害的措施，稱人工防霜 凍。常有五類方法：煙霧法，用柴草或廢柴油等燃饒產(chǎn)生煙霧，以抑制地表而長波輻射降冷，還使水汽在 煙粒上凝結(jié)而釋放潛熱，從而達(dá)到增溫防霜凍。擾動合法，睛夜的近地層常為逆溫層，用吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)攪動，把上而曖空氣攪動向下混 合，達(dá)到提高下層溫度以防霜凍。灌水法與灑水法：寒潮來臨前，給作物灌水，可防霜凍?？稍谧魑锉砻孢B續(xù)灑水，使 作物表而一層水膜在結(jié)冰時(shí)釋放潛

9、熱，以達(dá)到保護(hù)作物不受霜凍之害。加熱法，在果園或珍貴作物園，擺許多加熱爐直接加熱空氣以防霜凍。此法成本較高。覆蓋法，用農(nóng)用薄膜覆蓋小區(qū)域作物，阻止長波輻射降冷，可防霜凍。vi）播云（霧）催化劑人工影響天氣過程中，為改變云（霧）微結(jié)構(gòu)與演變過程，向云（霧）中播撒的物質(zhì)， 稱播云（霧）催化劑。選用催化劑必須考慮有效、經(jīng)濟(jì)、不污染環(huán)境、容易播撒、安全無 毒害等。當(dāng)今所用催化劑有三類：吸濕性巨核，包括鹽（NaCl）、氯化鈣、尿 素和液水 等，它們常用于對曖云的催化劑。致冷劑，包括干冰（固體CO2）、液態(tài)丙烷、液氮、 液態(tài)空氣等，它們常用于對冷云作催化。投入冷云后，將使它們周圍空氣急速降冷，產(chǎn)生 大量冰

10、晶胚胎，并進(jìn)一步生成冰晶。以干冰為例，實(shí)驗(yàn)室結(jié)果是：每1克干冰可產(chǎn)生1萬 億個(gè)冰晶。人工冰核，包括碘化銀（Agl）等無機(jī)冰核及介乙醛等有機(jī)冰核，英中以碘化銀 最常用。它們常用于冷云增雨和防錘試驗(yàn)中，把它們播入云層，使云增加大量冰核，進(jìn)而 生成大疑冰晶，造成增雨或消雹的效果。空氣污染空氣污染是大氣科學(xué)的一個(gè)新分支，它是研究在不同氣象條件下，進(jìn)入大氣的污染物在 大氣中輸送、擴(kuò)散稀釋、轉(zhuǎn)化和移除的規(guī)律及應(yīng)用的科學(xué)。本學(xué)科萌芽于20世紀(jì)20年代, 1921年英國人便進(jìn)行大氣擴(kuò)散試驗(yàn)，但只是到了 50年代后，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和城市人口 高度集中，相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的城市或工業(yè)區(qū)污染事件，以1952年12月的倫

11、敦?zé)熿F事件為 例，奪去了四千多人的生命，這些促使人們對大氣污染的廣泛關(guān)注和研究，到60年代便逐 漸形成這門獨(dú)立的新學(xué)科。空氣污染氣象學(xué)研究的內(nèi)容主要有：污染源和污染物的種類和特性。污染物在大氣中的風(fēng)輸送、湍流擴(kuò)散過程與規(guī)律。污染物濃度觀測與計(jì)算技術(shù)方法?？諝馕廴痉乐畏椒??？諝馕廴镜奈：皩θ祟惿姝h(huán)境的影響等?？諝馕廴練庀髮W(xué)對環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃和 能源、化工、冶金、衛(wèi)生、國防等部門都有極英重要的意義?？諝馕廴練忮鑼W(xué)的研究方法 有：野外測量、實(shí)驗(yàn)室（如風(fēng)洞試驗(yàn)）和數(shù)值模擬研究等。i）空氣污染由于人類活動或自然過程，向大氣中排進(jìn)了一些有害物質(zhì)（稱污染物），當(dāng)排入屋夠多（污 染物濃度達(dá)一左限度），則

12、使原來潔凈空氣的品質(zhì)下降，若這種情況維持時(shí)間夠長，便會對 人類、動物、植物和大氣中的物品產(chǎn)生危害和不良影響，這種大氣狀態(tài)稱為空氣污染。組 成空氣污染有三個(gè)要素：污染源、污染物濃度、對人和生物有危害。潔凈大氣是人類賴于生存的必要條件之一，一個(gè)人在五個(gè)星期內(nèi)不吃飯或5天內(nèi)不喝 水，尚能維持生命，但超過5分鐘不呼吸空氣，便會死亡，人體每天要吸10-12立方 米的 空氣。由此可見，消除空氣污染或保持污染濃度低于某個(gè)限度之下，是何等重要。大氣有一左的自凈能力，現(xiàn)代大工業(yè)發(fā)展以前，因自然過程等排進(jìn)大氣的污染物，與 由大氣自凈過程而從大氣移除的量基本平衡。但是20世紀(jì)五、六十年代以后，現(xiàn)代大工業(yè) 迅速發(fā)展，

13、人類排進(jìn)大氣的污染物量大大超過了大氣的自凈能力，致使目前全球大氣都遭 到不同程度的污染。這引起了各國的關(guān)注，我國已把保護(hù)環(huán)境（大氣環(huán)境、水環(huán)境等）作為 國家的基本國策。ii）污染源與污染物向大氣排入有害物質(zhì)的源地稱污染源，進(jìn)入大氣的有害物質(zhì)稱污染物。大氣污染源分 人工源和自然源，自然源包括火山噴發(fā)、森林著火、風(fēng)吹揚(yáng)塵等，它們每年向大氣排入約 5.5億噸污染物，人工源包括工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、城鄉(xiāng)交通和居民生活污染源等，它 們平均總計(jì)向大氣排入的污染物在20世紀(jì)90年代約每年超過6.5億噸，其中以工業(yè)污染 排放量最為主要。我國1990年工業(yè)源共排放大氣污染物約0.4億噸，按人口平均遠(yuǎn)低于發(fā) 達(dá)

14、國家的排發(fā)水平。大氣污染物分為一次污染物和二次污染物，它們的種類超過100多種。從污染源排進(jìn)大 氣后，直接污染空氣的稱一次污染物，其中最主要的有二氧化硫、一氧化碳（CO）、氮氧 化物（NO）、二氧化氮、顆粒物（飄塵、降塵、油煙等）、CO和氨氣、及含氧、氮、氯、 硫有機(jī)化合物以及放射性物質(zhì)等。所謂二次污染物則是由于陽光照射污染物、污染物間相 互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、污染物與大氣成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的有害物質(zhì)，光化煙霧就是一種二 次污染物。iii）大氣環(huán)境質(zhì)量（品質(zhì)）大氣環(huán)境對人類生存與發(fā)展的優(yōu)劣程度，稱大氣環(huán)境質(zhì)量或大氣品質(zhì)?？諝鉂崈魟t貝大 氣環(huán)境質(zhì)量便髙，如遠(yuǎn)離城市或工業(yè)區(qū)的山區(qū)：大城市或工業(yè)區(qū)的空氣

15、污染嚴(yán)重，英大氣環(huán) 境質(zhì)量便低。大氣環(huán)境質(zhì)雖髙低或好壞，常用大氣污染物濃度的大小來具體衡量，單位體積空氣中， 含某種污染物的多少，稱為該種污染物的濃度。根據(jù)不危害人體和生態(tài)系統(tǒng)與物品的考慮， 人為規(guī)定污染物濃度的允許，稱為大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。？掌臓相應(yīng)污染物濃度低于規(guī)泄值, 稱大氣質(zhì)量合標(biāo)準(zhǔn)，高于規(guī)定值則稱大氣質(zhì)量超標(biāo)準(zhǔn)（簡稱超標(biāo)），超標(biāo)越多，則大氣環(huán)境質(zhì)雖:越壞。世界各制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)， 于1982年首次頒布了大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，按地區(qū)類別執(zhí)行準(zhǔn)。對于風(fēng)景名勝和自然保護(hù)區(qū) 等，執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn);對于居民區(qū)、商業(yè)與文化區(qū)等，執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)；對于工業(yè)區(qū)、交通樞紐等， 執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。分污染物具體標(biāo)準(zhǔn)如表所列

16、。大氣污染物濃度常用大氣采樣儀，采集空氣樣 品并進(jìn)行分析而確定。iv）大氣污染的危害與影響大氣污染對人類及其生存環(huán)境造成的危害與影響，已逐漸為人們所認(rèn)識，歸結(jié)起來有 如下幾個(gè)方面：對人體健康的危害。人體受害有三條途徑，即吸入污染空氣、表而皮膚接觸污染空氣 和食入含大氣污染物的食物，除可引起呼吸道和肺部疾病外，還可對心血管系統(tǒng)、肝等產(chǎn)生危害，嚴(yán)重的 可奪去人的生命。對生物的危害。動物因吸入污染空氣或吃含污染物食物而發(fā)病或死亡，大氣污染物可 使植物抗病力下降、影響生長發(fā)育、葉而產(chǎn)生傷斑或枯萎死亡。對物品的危害。如對紡織衣物、皮革、金屬制品、建筑材料、文化藝術(shù)品等，造成化 學(xué)性損害和玷污損害。造成酸

17、性降雨，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、淡水養(yǎng)殖業(yè)等產(chǎn)生不利影響。破壞高空臭氧層，形成臭氧空洞，對人類和生物的生存環(huán)境產(chǎn)生危害。對全球氣候產(chǎn)生影響，如二氧化碳等溫室氣體的增多會導(dǎo)致地球大氣增曖，導(dǎo)致全球 天氣災(zāi)害增多，又如煙塵等氣溶膠粒子增多，使大氣混濁度增加，減弱太陽輻射，影響地 球長波輻射，可能導(dǎo)致天氣氣候異常。如何防治大氣污染，減輕大氣污染的危害與影響，構(gòu)成了當(dāng)今重大而緊迫的研究課題。 V）大氣污染的防治防治大氣污染是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要個(gè)人、集體、國家、乃至全球各國的共同努 力，可考慮采取如下幾方而措施：減少污染物排放量。多采用無污染能源（如太陽能、風(fēng)能、水力發(fā)電）、改革能源結(jié)構(gòu), 用低污染能源（如

18、天然氣）、對燃料進(jìn)行預(yù)處理（如燒煤前，先進(jìn)行脫硫）、改進(jìn)燃燒技術(shù) 等均可減少排污量。另外，在污染物未進(jìn)入大氣之前，使用除塵消煙技術(shù)、冷凝技術(shù)、液 體吸收技術(shù)、回收處理技術(shù)等消除廢氣中的部分污染物，可減少進(jìn)入大氣的污染物數(shù)量。控制排放和充分利用大氣自凈能力。氣象條件不同，大氣對污染物的容量便不同，排 入同樣數(shù)量的污染物，造成的污染物濃度便不同。對于風(fēng)力大、通風(fēng)好、湍流盛、對流強(qiáng) 的地區(qū)和時(shí)段，大氣擴(kuò)散稀釋能力強(qiáng)，可接受較多廠礦企業(yè)地逆溫的地區(qū)和時(shí)段，大氣擴(kuò) 散稀釋能力弱，便不能接受較多的污染物，否則會適成嚴(yán)重大氣污染。因此應(yīng)對不同地區(qū)、 不同時(shí)段進(jìn)行排放量的有效控制。廠址選擇、煙囪設(shè)訃、城區(qū)與工

19、業(yè)區(qū)規(guī)劃等要合理，不要排放大戶過渡集中，不要造 成重復(fù)迭加污染，形成局地嚴(yán)重污染事件發(fā)生。綠化造林，使有更多植物吸收污染物，減輕大氣污染程度。大氣科學(xué)在地球表層有大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈、生物圈五大部分，組成了一個(gè)綜合的系 統(tǒng)。研究發(fā)生在大氣圈中各種現(xiàn)象的演變規(guī)律，并利用這些規(guī)律服務(wù)于人類的科學(xué)稱為大氣 科學(xué)。由于大氣圈中發(fā)生的種現(xiàn)象不僅種類繁多，而且在時(shí)間和空間尺度上不受限制，還 因地表的水圈、巖石圈、冰雪圈、生物圈的影響，其復(fù)雜性和不確左性是自然界最為突出 的，因此，大氣科學(xué)的研究必然具有觀測點(diǎn)高度分散（全球范|羽），觀測方法高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一 （以利比較），觀測資料高度集中（迅速交換集中）

20、，國際間髙度合作（任何一個(gè)地區(qū)、一 個(gè)國家都無法孤軍作戰(zhàn)，反過來世界氣象工作也少不了任何一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國家的真誠合 作）的特點(diǎn)。大氣科學(xué)在它的發(fā)展進(jìn)程中已逐漸形成了若干分支，比較成熟的有大氣探測學(xué)、大氣 物理學(xué)、天氣動力學(xué)、氣候?qū)W、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)等。包用在地球外部的一層氣體總稱為大氣或大氣圈。大氣圈以地球的水陸表面為其下界, 稱為大氣層的下墊而。地球大氣在重力場的作用下，保持在地球的外表而上，英密度隨髙 度升髙呈指數(shù)遞減，越向上越稀薄。大氣上界約在1000-2000公里髙度。大氣的總質(zhì)量為 5.14E8千克，約為地球質(zhì)量的百萬分之一。大氣質(zhì)量的一半位于500hPa以下，平均約為 5.5公里，大氣質(zhì)

21、量的99%位于30公里以下，所以大氣圈只是地球的一層簿殼，而天氣變 化僅發(fā)生在大氣底層十幾公里范囤內(nèi)。大氣分層：按大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)，可把大氣圈分為 對流層、平流層、中層和熱層。對流層：地而以上大氣的最低層稱為對流層，對流層頂?shù)臍鈮杭s為200hPa,對流層頂?shù)母叨认?季高于冬季，在赤道附近約1718公里，中緯度平均約10-12公里，髙緯度為8-9公里。 對流層對整個(gè)大氣圈而言只是很注薄的一層，但它集中了大氣質(zhì)量的80%以上，幾乎全部 水汽、云和降水，主要天氣現(xiàn)象和過程如寒潮、臺風(fēng)、雷雨、閃電等都發(fā)生在 這一層。對 流層的主要特征是：i）溫度隨高度升高而降低。因?yàn)榇髿獠荒芪仗柖滩ㄝ椛?，但地?/p>

22、能吸收太陽輻射 而升溫并放岀長波輻射，大氣主要通過吸收地面的長波輻射和通過對流、湍流等方式從地 而吸收熱量才能升溫，因而越接近地而的大氣得到的熱量越多，造成對流層的氣溫隨高度 升高而降低。ii）有強(qiáng)烈的垂直混合。低層空氣由于從地面得到熱量使之受熱上升，髙層冷空氣下沉, 從而造成對流層內(nèi)存在強(qiáng)烈的垂直混合作用。熱帶地面溫度髙，垂直混合能到很髙高度， 對流層頂高度高；極地地而溫度低，垂直混合作用弱，對流層頂高度低。iii）氣象要素水平分布不均勻。由于各地緯度和地表性質(zhì)的差異，地而上空空氣在水平 方向上具有不同物理屬性，壓、溫、濕等要素水平分布不均勻，從而產(chǎn)生各種天氣過程和 天氣變化。平流層：對流層

23、頂向上到50公里左右為平流層。平流層頂?shù)臍鈮杭slhPao平流層下部溫度隨 髙度變化很小，平流層上部因?yàn)榇嬖诔粞鯇樱?235公里處），臭氧吸收太陽紫外輻射使大 氣溫度增加，這種下部冷上部熱的逆溫結(jié)構(gòu)使平流層大氣穩(wěn)左，對流很弱，空氣大多作水 平運(yùn)動，大氣污染物如核爆炸殘留碎片，火山噴發(fā)的火山灰等，能在平流層內(nèi)滯留很長時(shí) 間。平流層中水汽和塵埃很少，也沒有對流層中的云和天氣現(xiàn)象。中層：平流層頂?shù)?5公里左右稱為中層。中層頂氣壓約0.OlhPa.中層大氣中溫度隨高度遞 減，水汽極少，有相當(dāng)強(qiáng)的垂直混合，60公里以上大氣分子開始電離，電離層的底就在中 層內(nèi)。（4）熱層：中層頂以上的大氣稱為熱層。這一層溫

24、度又隨髙度升高而增加。這是由于熱層的 分子氧和原子氧能吸收0.17微米的太陽紫外輻射和太陽微粒輻射。但由于熱層很難有對流 運(yùn) 動，大氣的熱量主要靠熱傳導(dǎo)，而且由于分子稀少，熱傳導(dǎo)率很小，造成巨大溫度梯度和 晝夜溫差，白天太陽活動期溫度高達(dá)2000%,夜間太陽寧靜期僅500ko熱層空氣處于高 度的電離狀態(tài)。熱層上部由于空氣稀薄，大氣粒子很少互相碰撞，髙速運(yùn)動的空氣質(zhì)點(diǎn)可 能克服地球引力，向星際空間逃逸，又稱逸散層。大氣邊界層：在對流層下部靠近地而的1.2-1.5公里范園內(nèi)的薄層大氣稱為大氣邊界層或行星邊界 層。因?yàn)橘N近地而，空氣運(yùn)動受到地而摩擦作用影響，又稱摩擦層。大氣邊界層內(nèi)根據(jù)空氣受下墊而影

25、響不同又可分為:緊貼地表面小于1厘米的氣層, 為粘性副層。此層以分子作用為主。（2）50-100來以下氣層（包括粘性副層）稱為近地而層。 這一層大氣受下墊而不均勻影響，有明顯的湍流特征。（3）近地而層以上至1 1.5公里為上 部摩擦層。這一層除了下墊而的湍流粘性力外，還有氣壓梯度力和科里奧利力的作用，三力 量級相當(dāng)。自由大氣層：大氣邊界層以上，地而摩擦影響減小到可以忽略不計(jì)，只受氣壓梯度力和科里奧利力 的影響，稱為 自由大氣層。氣象要素：表示大氣宏觀物理狀態(tài)的物理量稱為氣象要素，它是大氣科學(xué)研究的基礎(chǔ)。在氣象站 測定的氣象要素多達(dá)數(shù)十種，其中主要的有：氣溫：表示大氣冷曖程度的物理量，常用攝氏溫

26、標(biāo)t或華氏溫標(biāo)F或絕對溫標(biāo)T表示。 它們之間的換 算關(guān)系為：T=273.15+t t=5/9（F-32） F=9/5t+32氣壓：表示從觀測高度到大氣上界，在單位而積上垂宜空氣柱的總重量，常用單位百 帕，即每平方厘米而積上受到一千達(dá)因力的壓強(qiáng)值。濕度：表示空氣中水汽含量多寡的物理量，有絕對濕度、相對濕度、宓點(diǎn)、比濕等。 風(fēng)：表示空氣水平運(yùn)動的物理量，包括風(fēng)向、風(fēng)速，是個(gè)二維矢量。關(guān)于各氣象要素的涵義，測泄方法等詳見氣象觀測部分。厄爾尼諾現(xiàn)象厄爾尼諾概念近年來，各類媒體越來越關(guān)注這樣一個(gè)氣候?qū)W名詞-厄爾尼諾。眾多氣候現(xiàn)象與災(zāi)難都被歸 結(jié)到厄爾尼諾的肆虐上，例如中國98長江洪水、印尼的森林大火、巴

27、西的暴雨、北美的洪 水及暴雪、非洲的干旱、等等。它幾乎成了災(zāi)難的代名詞！可是厄爾尼諾究竟是什么呢？用一句話來說：厄爾尼諾是熱帶大氣和海洋相互作用的產(chǎn)物, 它原是指赤適海而的一種異常增溫，現(xiàn)在其上義在于全球范用內(nèi)，海氣相互作用下造成的氣 候異常。厄爾尼諾（ElNino）在海而溫度分布中，東太平洋赤道海域的水溫低于四太平洋赤道海域。苴原因一方而是由于 有沿南美大陸西岸北上的秘魯寒流：另一方而則是由于赤道低緯海域的東南信風(fēng)，相隨于信 風(fēng)的赤逍涌升，及南美大陸由于信風(fēng)的海水輸送而不斷把底層冷水上翻，結(jié)果秘魯一帶海域 盡管在低緯度，但海面水溫大多在20攝氏度以下。赤道東太平洋海而的低溫每年在圣誕節(jié)前后的

28、23月，南美西海岸厄瓜多爾和秘魯沿海一 帶的海域發(fā)生季節(jié)性水溫上升的現(xiàn)象，水溫上升的范用小，時(shí)間短，通常于3月份海而水溫 下降。由于水溫上升，當(dāng)?shù)睾Ｑ鬂O業(yè)生產(chǎn)形成季節(jié)性的間歇，當(dāng)?shù)鼐用癜堰@種范圍不大，時(shí) 間不長的季節(jié)性海而水溫上升現(xiàn)象稱為厄爾尼諾現(xiàn)象。但是這種東太平洋赤道海域季節(jié)性水 溫上升的現(xiàn)象每隔幾年就有一次異常發(fā)展，水溫正距平遍及整個(gè)東太平洋赤道海域。現(xiàn)在人 們把東太平洋赤道海域這種每隔幾年就有一次水溫上升異常發(fā)展的現(xiàn)象稱為厄爾尼諾事件 （或厄爾尼諾），以區(qū)別于秘魯沿海一帶每年發(fā)生的季節(jié)性水溫上升現(xiàn)象。在討論海-氣相互 作用中提及的厄爾尼諾現(xiàn)象即為這種水溫上升異常發(fā)展的現(xiàn)象。確泄厄爾尼諾

29、事件的泄義，過去曾采用奇卡馬港（Chicama, 742S, 797W）的水溫為代表: 近年來Angell （1981）采用0c10SJ8090W范用內(nèi)平均海表水溫（SST）代表赤道東太 平洋海而熱狀況，這已被大多數(shù)學(xué)者所接受。厄爾尼諾事件的發(fā)生、發(fā)展分為前兆階段、異常發(fā)展階段、成熟階段、慚復(fù)常態(tài)等四個(gè)發(fā)展 過程。前兆階段，沃克環(huán)流上升支東移至140180E之間，且同時(shí)降水增多，達(dá)爾文港氣壓上升, 180。以西的信風(fēng)由異常強(qiáng)盛轉(zhuǎn)為減弱，海面水溫在南美沿岸一帶開始增溫，降水增多，但范 園不大。而此時(shí)印度尼西亞降水卻開始減少。這是EL Nino岀現(xiàn)的必要條件。苴充分條件是 哈得萊環(huán)流加強(qiáng)，赤道輜合

30、帶（ITCZ）南移至赤道甚至赤道以南（這種南移與信風(fēng)減弱、 海面溫度度異常增高及赤道東部溫躍層加深有關(guān)）。由歷次厄爾尼諾事件可見，所有這些變 化，即海面溫度達(dá)到季肖變化最大值，東南信風(fēng)的強(qiáng)度處于季節(jié)變化的最大值以及熱帶輻合 帶的季節(jié)性遷務(wù)到最低緯度，實(shí)際上在年初就已開始。因此，初期的厄爾尼諾現(xiàn)象是海而溫 度季節(jié)性循環(huán)的一種加強(qiáng)。由19501977年厄爾尼諾的平均的海而溫度距平分布可見在3 5月，南美西部已經(jīng)增溫達(dá)1.0C.此時(shí)正是該地區(qū)海面季節(jié)性增溫時(shí)期，較大增溫的控制范 圍還在沿海附近。異常發(fā)展階段，上述的異常狀況進(jìn)一步發(fā)展，赤道東太平洋海溫異常以每秒50100cm的 速度向西擴(kuò)展，l.（T

31、C的增溫已擴(kuò)展到180W,最大的平均增溫達(dá)1.4C以上，到10月份大 部分熱帶太平洋都處于異常高溫區(qū)。此時(shí)，赤逍太平洋的中、東部海面溫度正距平達(dá)0.8 1.0以上此時(shí)，信風(fēng)減弱，赤道輻合帶進(jìn)一步南移。成熟階段，由11月到翌年1月，熱帶太平洋溫度異常髙溫進(jìn)一步發(fā)展，增溫最大平均達(dá)1.6。 以上，整個(gè)熱帶太平洋海面溫度異常溫曖，溫曖區(qū)較之前一階段更加擴(kuò)大。此時(shí)，信風(fēng)格外 微弱，熱帶輻合帶較常年更加南移，哈得萊環(huán)流加強(qiáng)，中部太平洋降水異常增多。這時(shí)，正 是厄爾尼諾的成熟、鼎盛時(shí)期，任赤道太平洋海洋將大量的熱量輸送到大氣中去。恢復(fù)常態(tài)階段，18（TW以東的各種異?，F(xiàn)象逐漸減弱，且減弱的方式與發(fā)展階段極

32、為相似, 海溫負(fù)距平和強(qiáng)信風(fēng)首先在東南熱帶太平洋出現(xiàn)，然后向西傳播,在厄爾尼諾開始的一年后, 整個(gè)熱帶太平洋又恢復(fù)正常狀態(tài)為止。而在日界線以四，恢復(fù)常態(tài)的歷程與其以東不盡相同, 160W附近的萊恩島（Line）上的降水減少，風(fēng)由東向風(fēng)變?yōu)槲飨蝻L(fēng)，溫躍層深度變深。這 些現(xiàn)象均發(fā)生在12月到翌年1月，對不同的厄爾尼諾現(xiàn)象總在同一個(gè)月內(nèi)恢復(fù)正常狀態(tài)， 這是很有意思的。上述分析可知，厄爾尼諾年，東赤道太平洋海表水溫的正距平均由23月開始到翌年3月 止，即大約維持一年多，最大正距平岀現(xiàn)在11月12月間，正距平強(qiáng)度平均為1懊左右， 而在個(gè)別年份，個(gè)別地區(qū)，月平均海而水溫距乎要大得多，可達(dá)4。6。（2苴空間

33、范用南、北 約15個(gè)緯度（10牴發(fā)展最盛時(shí)，東四可控制90個(gè)經(jīng)度以上90。180。）。海水 溫度正距乎可達(dá)的水深，據(jù)最新的探測結(jié)果表明在水而之下1000m深處仍有反映。如在 1000m深處，1981年赤道附近海水溫度在1415C之間，但是在1982年則上升到20。（2以 上，即升高了 5C,可見水溫變化之強(qiáng)烈。眾所周知，海水的熱容量比空氣大1200倍，100m 深的海水溫度變化0.1 C所釋放的熱量即足以便英上空的空氣柱增溫LC顯然當(dāng)距平達(dá)到幾 攝氏度時(shí)，只從熱力影響看，這個(gè)影響就很大，更何況1000m處海溫仍有變化，足見這個(gè) 過程所具有的熱力潛力是十分驚人的。上述厄爾尼諾發(fā)生、發(fā)展的過程，是

34、平均分析得到的，而每次厄爾尼諾現(xiàn)象又有其各自的不 同特點(diǎn)。如19821983年的厄爾尼諾現(xiàn)象就與上述過程有較大差異，從而形成了 1982-1983 年厄爾尼諾現(xiàn)象的特殊性。對厄爾尼諾發(fā)生的頻率尚有一些不同看法，Anggell (1981)整理了自1864年以來赤道海溫 (SST)的時(shí)間序列，在18641983年間共36個(gè)暖水年，其時(shí)間間隔16年不等，平均 為3.37米。每10年至少有兩次高溫年，但分布不均勻。各個(gè)作者考慮角度不同，給出厄爾 尼諾年也有差異。不過1925, 1930, 19401943, 19571958, 1965, 1972年等強(qiáng)厄爾尼 諾年大體上還是相同的。從近30年資料看

35、，平均每隔大約3. 8年厄爾尼諾岀現(xiàn)1次。由上面的敘述可知，太平洋赤道地區(qū)的三種現(xiàn)象是相互聯(lián)系、相互影響，互為因果的：直至 目前仍很難說明誰是因，誰是果。在本世紀(jì)60年代，熱帶太平洋東部海溫的年際變化與南 方濤動之間的密切聯(lián)系為人們所認(rèn)識。尤其Bjerknes (1966, 1969, 1972) 一系列的研究， 晴楚地把廣闊浩渺的東赤道太平洋的海溫的年際變動與赤道附近緯向分量(沃克環(huán)流)、赤 道太平洋大范用降水狀態(tài)等與南方濤動有關(guān)的變化聯(lián)系起來。強(qiáng)有力地證明了赤道太平洋海 溫和北半球四風(fēng)帶之間的聯(lián)系(遙相關(guān))，標(biāo)志著從著眼于對南方濤動的統(tǒng)計(jì)分析轉(zhuǎn)移到物 理學(xué)上的診斷研究。因此，近年來在討論熱

36、帶海氣相互作用時(shí)，常把南方濤動、厄爾尼諾、 汪克環(huán)流綜合在一起分析，因?yàn)樵诙驙柲嶂Z事件發(fā)生的同時(shí)有東南太平洋副熱帶氣壓下降， 四太平洋赤道海域氣壓則上升的南方濤動擺動現(xiàn)象，相應(yīng)的赤道地區(qū)東四向環(huán)流也減弱。因 此，現(xiàn)在已把單純的厄爾尼諾事件擴(kuò)充為厄爾尼諾南方濤動(ENSO)。上述分析可以淸楚地看岀，ENSO現(xiàn)象是海洋一大氣相互作用的一種表現(xiàn)，解釋ENSO現(xiàn)象 的形成，顯然必須是海一氣雙向耦合的，但至今還沒有這樣的完整的理論?！癊INmo原為漁民稱呼圣誕節(jié)期間在厄瓜多爾和秘魯北部沿海水域?qū)绗F(xiàn)的曖水現(xiàn)象。后來則 被用來稱呼范弗I很廣、持續(xù)時(shí)間很長的海而升溫?，F(xiàn)在在討論海-氣相互作用中提及的厄爾 尼諾

37、現(xiàn)象即為水溫上升異常發(fā)展的現(xiàn)象。厄爾尼諾事件的發(fā)生分為前兆階段、異常發(fā)展階段、成熟階段、慚復(fù)常態(tài)等四個(gè)過程。與El Nino現(xiàn)象相反，在赤道東太平洋水溫岀現(xiàn)大范用的比常年低得多的顯著下降稱為La Nina現(xiàn)象。什么是天氣預(yù)報(bào)？天氣預(yù)報(bào)有哪幾種？天氣預(yù)報(bào)就是對未來時(shí)期內(nèi)天氣變化的預(yù)先估計(jì)和預(yù)告?！疤煊胁粶y風(fēng)云“，這句話充分說明了天氣預(yù)報(bào)的難度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天氣預(yù) 報(bào)的準(zhǔn)確率在不斷提髙，人們根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，可以適時(shí)安排生產(chǎn)和生活，使氣象為國民經(jīng) 濟(jì)建設(shè)服務(wù)，減少氣象災(zāi)害的損失。天氣預(yù)報(bào)是根據(jù)大氣科學(xué)的基本理論和技術(shù)對某一地區(qū)未來的天氣作岀分析和預(yù)測，這 是大氣科學(xué)為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活服務(wù)

38、的重要手段，準(zhǔn)確及時(shí)的天氣預(yù)報(bào)對于經(jīng)濟(jì)建 設(shè)、國防建設(shè)的趨利避害。保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全等方面有極大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，天氣 預(yù)報(bào)的時(shí)限分：12天為短期天氣預(yù)報(bào)，315天為中期天氣預(yù)報(bào)，月、季為長期天氣預(yù) 報(bào)，16小時(shí)之內(nèi)則為短臨預(yù)報(bào)（臨近預(yù)報(bào)）。天氣預(yù)報(bào)的主要方法，目前有天氣學(xué)方法（以天氣圖為主，配合氣象衛(wèi)星云圖、雷達(dá)等資料）數(shù)值天氣預(yù)報(bào)以計(jì)算機(jī)為工具，通過 解流體力學(xué)，熱力學(xué)，動力氣象學(xué)組成的預(yù)報(bào)方程，來制作天氣預(yù)報(bào)：統(tǒng)訃預(yù)報(bào)，以概率論 數(shù)理統(tǒng)計(jì)為手段作天氣預(yù)報(bào)。以上各種有時(shí)互相配合、綜合應(yīng)用，并廣泛采用計(jì)算機(jī)作為 工具。什么是氣象、天氣和氣候地球上覆蓋著很厚的空氣層，叫做大氣。在大氣中我們看

39、到陰、睛、冷、曖、干、濕、 雨、雪、霧、風(fēng)、雷等各種物理、化學(xué)狀態(tài)和現(xiàn)彖，氣象就是它們的通稱。天氣和氣候是互相聯(lián)系的。天氣是指一個(gè)地區(qū)較短時(shí)間的大氣狀況。我們從廣播和電 視中收聽收看到的2 4、4 8小時(shí)天氣預(yù)報(bào)說的是天氣：而氣候則是一個(gè)地區(qū)多年的平均 天氣狀況及其變化特征。世界氣象組織規(guī)定，3 0年記錄為得出氣候特征的最短年限。我 國古代以五日為候，三候?yàn)闅?，一年有二十四?jié)氣七十二候，各有氣象、物候特征，合稱 為氣候。天氣學(xué)是研究大氣中的天氣現(xiàn)象和天氣過程的物理本質(zhì)及其演變規(guī)律以及運(yùn)用這些規(guī)律制作 天氣預(yù)報(bào)的科學(xué)。是大氣科學(xué)中的一個(gè)重要分支?，F(xiàn)代天氣學(xué)以數(shù)學(xué)、物理學(xué)、流體力學(xué) 為基礎(chǔ)，以天氣

40、圖為主要研究工具，通過對氣象觀測資料、氣象衛(wèi)星和雷達(dá)資料的分析， 廣泛采用計(jì)算機(jī)作計(jì)算工具。對各種尺度天氣系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)及其發(fā)生、發(fā)展、移動、演 變過程的物理機(jī)制的分析研究，從而建立各種天氣學(xué)概念模式或理論模式，據(jù)此進(jìn)行天氣 預(yù)報(bào)。天氣圖是指填有各地同一時(shí)間氣象要素的特制地圖。在天氣圖底圖上，填有各城市、測站的 位宜以及主要的河流、湖泊、山脈等地理標(biāo)志。氣象科技人員，根據(jù)天氣分析原理和方法 進(jìn)行分析，從而揭示主要的天氣系統(tǒng)，天氣現(xiàn)象的分布特征和相互的關(guān)系。是目前氣象部 門分析和預(yù)報(bào)天氣的一種重要工具。 天氣圖分地而天氣圖及髙空天氣圖主要層次如 850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、2

41、00百帕等天氣圖，同一時(shí)刻上、下層次配合, 可了解天氣系統(tǒng)的三度空間結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要可選用不同范國的天氣圖，在我國通常用歐亞 范用的天氣圖，有時(shí)也用北半球范囤，或低緯度（30呱一30唔）圖或某一省，地區(qū)范用的小 圖作輔助分析用。副熱帶高壓是指存在于副熱帶地區(qū)一般指南、北緯20-40之間廣大地區(qū).的深厚的曖性高氣壓 系統(tǒng)，它是全球大氣環(huán)流的一個(gè)重要成員。副熱帶髙壓的水平范圍可達(dá)數(shù)千公里，幾乎占 了全球而積的1/5l/4o它們在對流層中，低部約500hpa.表現(xiàn)明顯。在北半球主要有三 個(gè)中心。即太平洋副熱帶髙壓，大西洋副熱帶高壓，北非副熱帶高壓。對我國有重要影響 的是太平洋副熱帶高壓的西側(cè)，習(xí)慣上稱

42、西太平洋副高。西太平洋副髙隨季節(jié)變化而有季節(jié)性移動。在春季高壓脊線還在北緯15。以南。到5月 北移到15型左右。6月上旬到7月上旬則北移到2025N左右。7月上、中旬一8月初脊 線到達(dá)30cN左右。9月上旬后脊線又南撤25?！白笥摇?0月上旬以后即南撤至2 0N以南, 轉(zhuǎn)入冬季副髙即全部退到海上，對我國影響就明顯減少。由于副高的季節(jié)性變動，其西北側(cè)一方而可從洋而上輸送大量水汽，另一方而與北方 冷空氣交匯，可形成大范圍降雨天氣并有大眾雨出現(xiàn)。所以，西太平洋副高活動又與我國 汛期有密切關(guān)系，如45月份的華南的前汛期，67月份的江淮地區(qū)的梅雨。以及78 月份的華北、東北的雨季，都與副高季節(jié)性活動有密

43、切關(guān)系。但當(dāng)受到四太平洋副髙控制 時(shí)，由于高壓內(nèi)有下沉氣流，天氣睛好。往往形成干旱。如長江流域梅雨過后出現(xiàn)的伏旱 就是受西太平洋副髙控制造成的。因此，副熱帶高壓的活動對我國及全球天氣氣候有十分 重要的影響。天氣是指某一地區(qū)、在某一時(shí)段內(nèi)由各種氣象要素所綜合體現(xiàn)的大氣狀態(tài)，大氣中發(fā)生的 陰、睛、風(fēng)、雨、雷、電、霧、霜、雪等等都是天氣現(xiàn)象，它們的產(chǎn)生都與天氣系統(tǒng)的活 動有密切的關(guān)系，天氣與人類的生活、社會、經(jīng)濟(jì)活動有十分密切的關(guān)系。天氣系統(tǒng)是指具有一左的溫度、氣壓或風(fēng)等氣象要素空間結(jié)構(gòu)特征的大氣運(yùn)動系統(tǒng)。如有的以 空間氣壓分布為特征組成高壓、低壓、高壓脊、低壓槽等。有的則以風(fēng)的分布特征來分， 如氣

44、旋，反氣旋，切變線等。有的又以溫度分布特征來確定，如鋒。還有則的以某些天氣 特征來分，如雷眾，熱帶云團(tuán)等。通常構(gòu)成天氣系統(tǒng)的氣壓，風(fēng)，溫度及氣象要素之間都 有一立的配置關(guān)系。大氣中各種天氣系統(tǒng)的空間范圍是不同的，水平尺度可從幾公里到 12千公里。英生命史也不同，從幾小時(shí)到幾天都有。氣團(tuán)是指在水平方向上大氣的物理屬性主要指溫度、濕度和穩(wěn)立度.對比較均勻的大塊空 氣塊。其水平尺度達(dá)到幾百至幾千公里，垂直尺度約幾公里到十幾公里。氣團(tuán)的形成必須 具有范圍大，性質(zhì)均勻的下墊而，還須有合適的環(huán)流條件。氣團(tuán)的分類，若按形成的地理 位置分，則有極地氣團(tuán)（又可分為極地大陸氣團(tuán)和極地海洋氣團(tuán)）。熱帶氣團(tuán)（又可分為

45、熱 帶海洋氣團(tuán)和熱帶大陸氣團(tuán)）。此外，還有中緯度氣團(tuán)它們主要來自極地或熱帶的變性氣團(tuán)。 若按熱力分類，則可分為冷氣團(tuán)和曖氣團(tuán)?；顒佑谖覈闹饕?dú)鈭F(tuán)，隨季節(jié)而有變化。冬季以極地大陸氣團(tuán)為主，我國南方部分 地區(qū)則會受熱帶海洋氣團(tuán)影響夏季主要受熱帶海洋和熱帶大陸氣團(tuán)影響，在我國北方則 仍會受極地大陸氣團(tuán)影響。春、秋季則主要有變性極地大陸氣團(tuán)和熱帶海洋氣團(tuán)。鋒面也稱為鋒面。是指分隔冷、暖兩種不同性質(zhì)氣團(tuán)之間的狹窄的過渡帶。這個(gè)過渡帶自 地而向髙空冷氣團(tuán)一側(cè)傾斜。過渡帶在近地而的寬度只有幾十公里，到高層可達(dá)到20 0-400 公里。鋒的長度一般可有幾百公里到幾千公里，垂直方向可伸展十多公里。在這一過渡帶

46、 里溫度變化特別大。按照熱力學(xué)分類方法，若冷氣團(tuán)主動推動曖氣團(tuán)，則稱為冷鋒。反之稱為曖鋒。若冷 曖氣團(tuán)相當(dāng)，則稱為準(zhǔn)靜止鋒。若冷鋒追上暖鋒，則會形成錮囚鋒。由于鋒是冷曖氣團(tuán)交 界地區(qū)，空氣活動十分活躍，可以形成一系列的云、雨、大風(fēng)、降水等天氣。在我國一年 四季都有鋒的活動，其中冷鋒活動最為經(jīng)常，且能在全國廣大地區(qū)岀現(xiàn)。在春夏之交，往 往會有準(zhǔn)靜止鋒活動。鋒的活動常經(jīng)歷著生成，加強(qiáng)，消亡的過程。一般歷史3-5天左右。溫帶氣旋是指生成和活動于中高緯溫帶地區(qū)的低氣壓系統(tǒng)。從氣壓場看，是中心氣壓低于四周，并 有閉合等壓線的低壓系統(tǒng)。從風(fēng)場看，在北半球低壓區(qū)內(nèi)，風(fēng)繞低壓中心作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 氣象上將這種風(fēng)

47、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)稱為氣旋。溫帶氣旋往往由冷、曖氣團(tuán)組成并伴隨有冷、 曖鋒活動。這種溫帶氣旋也稱為鋒而氣旋。溫帶氣旋的平均直徑約1000公里左右，有的可達(dá)23千公里，并大體呈園形。其生 命史可有初生波動階段，發(fā)展成熟階段，錮囚消亡階段。在我國活動的溫帶氣旋主要有：北方氣旋，包括蒙古氣旋，東北低壓，黃河氣旋。南方氣旋包括：江淮氣旋，東海氣旋等。溫帶氣旋的活動往往帶來風(fēng)雨天氣。如東北低壓，蒙古氣旋, 往往在當(dāng)?shù)卦斐纱箫L(fēng)雪天氣，而南方氣旋在初夏，可造成尿雨，大風(fēng)等激烈的天氣現(xiàn)象。溫帶反氣旋是指生成和活動于中髙緯、溫帶地區(qū)的高氣壓系統(tǒng)。從氣壓場看是中心氣壓高于四周， 并有閉合等壓線的髙壓系統(tǒng)。從風(fēng)場看，在

48、北半球高壓區(qū)內(nèi)，風(fēng)繞高壓中心作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 因此也稱為反氣旋。溫帶反氣旋一般生成在高緯地區(qū)并由冷氣團(tuán)組成，在合適的大氣環(huán)流 引導(dǎo)下，向南或東南移動。影響中、低緯地區(qū)，成為一次冷空氣活動。有時(shí)可達(dá)到寒潮強(qiáng) 度。所以，也稱冷性反氣旋。溫帶反氣旋的水平范圍一般達(dá)幾千公里，有時(shí)可占據(jù)我國大部地區(qū)。其生命史大體分 為：初生階段，發(fā)展階段和消亡階段。溫帶反氣旋從高緯向東南移動時(shí)，其前部由于與曖 氣團(tuán)相交，常常形成冷鋒。所以，常有云系或風(fēng)、雨天氣。但當(dāng)冷鋒過境，受溫帶反氣旋 控制時(shí)，特別在反氣旋中心附近，則主要是晴好天氣。冬季常會形成霜凍。切變線是指一條近于東四向的風(fēng)向不連續(xù)線，線的兩側(cè)風(fēng)存在明顯的氣旋性切

49、變。根據(jù)風(fēng)場 的切變型式大體分為：冷鋒式切變，即偏北風(fēng)和西南風(fēng)的切變：曖鋒式切變，即東南風(fēng)和四南風(fēng)的切變，準(zhǔn) 靜止鋒式切變即偏東風(fēng)和偏四風(fēng)的切變。切變線一般主要岀現(xiàn)在中、低空即3000米和1500 左右的空中.。在我國東部地區(qū)常會岀現(xiàn)和維持準(zhǔn)靜止鋒式的切變線。如初夏在江淮流域到長江以南的江淮切變線。復(fù)季即會在華北地區(qū)出現(xiàn)切變線。由于 切變線是一種風(fēng)的不連續(xù)線，往往會使空氣輻合上升。所以，常能形成云雨天氣。是造成 夏半年我國降水的一個(gè)重要天氣系統(tǒng)。大氣環(huán)流是指大范圍大氣運(yùn)動狀態(tài)。就水平尺度而言，有某一大地區(qū)如歐亞地區(qū)，某半球或全 球范圍的大氣運(yùn)動狀態(tài)。就時(shí)間尺度而言，有某時(shí)刻的，也可以有一天或幾

50、天，一月或一 季，半年或全年的平均大氣運(yùn)動狀態(tài)。從垂直尺度而言，可以有對流層，平流層或整個(gè)大 氣圈的大氣運(yùn)動狀態(tài)。了解大氣環(huán)流的特征及英轉(zhuǎn)換規(guī)律，對于提髙和改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確 率和研究氣候變化有重要意義。從全球平均的緯向環(huán)流看，任對流層里，最基本的特征是：大氣大體上沿緯圈方向繞 地球運(yùn)行，在低緯地區(qū)常盛行東風(fēng)，稱為東風(fēng)帶，又稱為信風(fēng)帶北半球?yàn)闁|北信風(fēng)，南半 球?yàn)闁|南信風(fēng)中緯度地區(qū)則盛行西風(fēng)，稱為西風(fēng)帶。其所跨的緯度比東風(fēng)帶寬。四風(fēng)強(qiáng) 度隨緯度增加。最大風(fēng)出現(xiàn)在30。0。上空的200百帕附近，稱為行星四 風(fēng)急流。在極地 附近，低層存在較淺薄的弱東風(fēng)，稱為極地東風(fēng)帶。從全球徑向環(huán)流看，在南北方向及垂

51、直方向上的平均運(yùn)動構(gòu)成三個(gè)經(jīng)圈環(huán)流：1.低緯 度的正環(huán)流，即哈得來環(huán)流。在近赤道地區(qū)空氣受熱上升，在高層向北運(yùn)行逐漸轉(zhuǎn)為偏西 風(fēng)，在3（TN左右有一股氣流下沉，在低層又分為兩支，一支向南回到近赤道，另一支北 移。2.中緯度形成一個(gè)逆環(huán)流或稱間接環(huán)流，費(fèi)雷爾環(huán)流.。3.極區(qū)正環(huán)流，即極地下沉 而在60N附近為上升，從而形成一個(gè)正環(huán)流，但較弱，在中緯地區(qū)與低緯區(qū)之間，則常 有極鋒活動。大氣環(huán)流的主要成因有以下幾方而：一是太陽輻射，這是地球上大氣運(yùn)動能量的來源, 由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，地球表而接受太陽輻射能量是不均勻的。熱帶地區(qū)多，而極區(qū)少, 從而形成大氣的熱力環(huán)流。二是地球自轉(zhuǎn)，在地球表面運(yùn)動的大

52、氣都會受地轉(zhuǎn)偏向力作用 而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。三是地球表面海陸分布不均勻。四是大氣內(nèi)部南北之間熱量、動量的相互交 換。以上種種因素構(gòu)成了地球大氣環(huán)流的平均狀態(tài)和復(fù)雜多變的形態(tài)。大氣動力學(xué)是將包國地球的大氣作為運(yùn)動著的流體，應(yīng)用流體力學(xué)的原理和方法來研究大氣的運(yùn) 動。它從分析地球大氣受力狀況入手，研究這些力與大氣運(yùn)動的關(guān)系，從而探索大氣運(yùn)動 的基本規(guī)律和機(jī)制。根據(jù)牛頓第二運(yùn)動左律，分析大氣中受力情況，可知空氣質(zhì)點(diǎn)主要受 氣壓梯度力（G）,地轉(zhuǎn)偏向力（A）,重力（g）和摩擦力（F）的作用。氣壓梯度力G是 由于大氣壓力不均勻而作用在空氣質(zhì)點(diǎn)上的壓力，其方向由高壓指向低壓，垂直于等壓面, 也可以分解成水平氣壓梯

53、度力和垂直氣壓梯度力，地轉(zhuǎn)偏向力A是由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的 柯里奧利力，任北半球，它使運(yùn)動著空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向發(fā)生右偏，在南半球則產(chǎn)生左偏，g 為重力，指向地球中心，F(xiàn)為摩擦力和大氣粘性力。在地球大氣中，大氣運(yùn)動系統(tǒng)的水平尺度是不同的。既有大尺度系統(tǒng)也有中尺度和小 尺度系統(tǒng)，分析各種尺度大氣運(yùn)動系統(tǒng)中空氣受力的情況，抓住主要因子，就能得到大氣 運(yùn)動的主要特征，例如大尺度水平運(yùn)動中，一般遵循地轉(zhuǎn)風(fēng)原理等等。地轉(zhuǎn)風(fēng)在大尺度自由大氣中（不考慮摩擦力的作用），空氣質(zhì)點(diǎn)所受的水平氣壓梯度力（G） 和水平地轉(zhuǎn)偏向力（A）達(dá)到平衡時(shí)的勻速宜線平衡運(yùn)動，G=A。地轉(zhuǎn)風(fēng)的表達(dá)式：Vg= （9.8/f） / （ H/

54、 n）式中f2oSmq是地轉(zhuǎn)參數(shù)，一（H/ n）為高度梯度（相當(dāng)于氣 壓梯度）。地轉(zhuǎn)風(fēng)方向平行于等壓線，在北半球，背地轉(zhuǎn)風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左，南 半球則相反，地轉(zhuǎn)風(fēng)速度大小與水平氣壓梯度成正比，即等壓線越密（疏）地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速越 大（?。?。地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速還與地球緯度成反比。在中高緯地區(qū)，高空的實(shí)際風(fēng)十分接近地轉(zhuǎn)風(fēng)，風(fēng)壓關(guān)系大體遵循上述地轉(zhuǎn)風(fēng)原理， 這是中高緯地區(qū)在分析天氣和預(yù)報(bào)天氣中應(yīng)遵循的原則。梯度風(fēng)當(dāng)?shù)葔壕€呈彎曲時(shí)，空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動不僅受G和A作用，還要受慣性離心力C.作用。當(dāng)此三力達(dá)到平衡時(shí)的圓周運(yùn)動時(shí)，就稱為梯度風(fēng)。在北半球，高壓內(nèi)G+C=A.J即空氣質(zhì) 點(diǎn)繞中心作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在低壓內(nèi)A

55、+C=G。即空氣繞低壓中心作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這 就是梯度風(fēng)原理。熱成風(fēng)是指上、下兩層等壓而上地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差稱為熱成風(fēng)（Vt）。這是一種與兩個(gè)氣層間溫 度分布不均勻有密切關(guān)系的。熱成風(fēng)的方向與氣層間的平均等溫線平行，背熱成風(fēng)而立， 高溫區(qū)在右側(cè)，低溫區(qū)在左側(cè)。熱成風(fēng)的大小與氣層間的水平溫度梯度成正比。即等溫線 越密集（疏），熱成風(fēng)就越大（?。?，這就是熱成風(fēng)原理。應(yīng)用熱成風(fēng)原理，可在實(shí)際工作中進(jìn)行天氣分析，如根據(jù)某站風(fēng)隨髙度變化的情況作 溫度平流的分析，當(dāng)風(fēng)隨髙度作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，可判斷這個(gè)氣層間有冷平流，當(dāng)風(fēng)隨 髙度作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，則有曖平流。地轉(zhuǎn)偏差是指實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差。我們所說的地轉(zhuǎn)

56、風(fēng)，梯度風(fēng)都是一種理論上存在的風(fēng)， 而不是實(shí)際風(fēng)。實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)的差異總是存在的，這種差異的存在往往是各種因素造成 的，貝中最主要的有，近地層的摩擦作用，這是由于空氣運(yùn)動時(shí)與地表而產(chǎn)生摩擦而出現(xiàn) 的，它的方向與空氣運(yùn)動方向相反，又總是使風(fēng)速減小。應(yīng)用熱成風(fēng)原理，可在實(shí)際工作中進(jìn)行天氣分析，如根據(jù)某站風(fēng)隨髙度變化的情況作溫度平流的分析，當(dāng)風(fēng)隨高度作 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)互平衡?？紤]了摩擦力后，在低壓內(nèi)就有空氣繞中心邊作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)邊向中心輻合。從而產(chǎn)生 上升運(yùn)動：在髙壓內(nèi)則有空氣繞中心邊作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)邊從中心向外輻散，從而產(chǎn)生下沉運(yùn)動。在自由大氣中，還有許多別的因素，可以造成地轉(zhuǎn)偏差，例如空氣運(yùn)動突然產(chǎn)

57、生加速 運(yùn)動，或者氣壓場發(fā)生突然變化等等。附件A.中國天然植被的功能.效益和價(jià)值S3生態(tài)過程的機(jī)制極英復(fù)雜，人們了解甚少，目前還不能對其經(jīng)濟(jì)價(jià)值做岀全面的評價(jià) I。不過它們對國民經(jīng)濟(jì)作出的實(shí)際的和潛在的貢獻(xiàn)是巨大的。該附件將從經(jīng)濟(jì)價(jià)值或者 功能喪失的代價(jià)兩個(gè)方而探討自然植被的各種功能及價(jià)值。A. 1水土保持上地的水上平衡與上地利用密切相聯(lián)。與水上相關(guān)的一系列嚴(yán)重環(huán)境問題，多數(shù)可直接 追溯到對自然植被的干擾。植被對水土保持以及旱澇災(zāi)害和沙漠化的防治都發(fā)揮著作用。A. 1. 1水源保持自然植被具有“海綿效應(yīng)”，這是它最重要的功能。植被在雨季可以攔截降雨，保持植 物表面上以及枯枝落葉層中、上壤里及生

58、命組織中的大部分水分，從而減少地表徑流。與此 同時(shí)，森林和草原可以增加地下水流，延長河川水流在干燥季節(jié)的持續(xù)時(shí)間。因此，森林和 草原通過調(diào)節(jié)水流能夠降低洪水水位，保存水分。森林的海綿效應(yīng)有四個(gè)主要內(nèi)容。1）枝葉可以攔截和保留降落在樹冠上的一些雨水。植物體吸收一小部分雨水，也有一 小部分蒸發(fā)到大氣中。隨森林類型和降水量的變化，樹冠攔截的雨水量也不同，一般高達(dá) 15%-4（陽刪。其余的雨水則流向葉、枝、干，進(jìn)而通過根系流入上壊。2）森林表面的灌木與草本植物層攔截并保留的雨水更多。茂密的森林地而植被除截流 一些雨水外，還能夠顯著地減少雨水對土壤表而的直接沖刷。3）森林地而的枯枝落葉層是森林海綿效應(yīng)最

59、重要的組成部分，它的功能如下：在上壤表而形成一個(gè)保護(hù)層，保持上壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)立性，消除雨水的侵蝕作用；吸收雨水；增加地而的粗糙度，過濾、阻斷和減緩地表徑流；增加上壤的有機(jī)物含量，改善上壤結(jié)構(gòu)和肥力，提高持水能力。英最低有效厚度為0.5-1. Ocm在這個(gè)厚度以上，枯枝落葉層增強(qiáng)水文生態(tài)功能的效應(yīng) 可達(dá)80$以上剛。4 ）森林的龐大根系以及各種上壤無脊椎動物和微生物的活動，顯著地提高了上壤減 少地表徑流的物理能力。這些因素有利于水分滲透到較深層的上壤里，從而提高持水能力。 死根和動物洞穴也有利于這種效應(yīng)啊。草原在水丄保持方而的作用與森林類似，但在數(shù)量上不及森林。草原植被覆蓋能夠降低 雨水的侵蝕能力。

60、然而，能夠觸發(fā)地表徑流的初始雨量在森林和草原之間迥然不同。對杉木 林和棟木林來說，觸發(fā)地表徑流所需要的初期降水量為15.8-17.9 mm。對草原而言，需要 的降水量僅僅是4.8mm.灌叢與草原混合帶的蓄水能力大約為每公頃25X104t,是荒地的 1.4倍刈。A. 1.2防止缺水缺水在中國許多地區(qū)都是非常嚴(yán)重的問題。目前，中國水資源人均占有M 2275m3，僅 為世界平均水平的1/4,低于人均3000m3的輕度缺水標(biāo)準(zhǔn)（48）。水的短缺限制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。1997年，中國東部發(fā)生特大洪水，而在中國北部城市，缺水導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)直接的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000X108元，相當(dāng)于當(dāng)?shù)卦撃陣裆a(chǎn)總值的3%框A1.中