《氣候的形成 》PPT課件.pptVIP

第四節(jié) 氣候的形成,一 氣候和天氣系統(tǒng) （一） 氣候的概念 1 定義：氣候是指某一地區(qū)多年間大氣的一般狀態(tài)及其變化特征。它既反映平均情況，也反映極端情況，是各種天氣現(xiàn)象的多年綜合。氣候和天氣是兩個(gè)不同的概念。從時(shí)間尺度上看，氣候是時(shí)間尺度很長(zhǎng)的天氣過(guò)程，天氣則是瞬時(shí)或短時(shí)間內(nèi)的大氣狀態(tài)。 2 當(dāng)代氣候?qū)τ诋?dāng)前氣候，規(guī)定用剛剛過(guò)去的三個(gè)十年，共三十年的平均值作為準(zhǔn)平均每過(guò)十年更新一次。目前應(yīng)用19712000年準(zhǔn)平均。,（二） 氣候系統(tǒng) 氣候系統(tǒng)：特性 耦合 定義 一般說(shuō)來(lái)，完整的氣候系統(tǒng)由五個(gè)部分組成。 1 大氣圈 是氣候系統(tǒng)的主體，也是氣候系統(tǒng)最易變化和最敏感的部分。 2 海洋 海洋約占地球表面積的70.8僅100m深的表層海水就占整個(gè)氣候系統(tǒng)總熱量的95.6。因此，可以認(rèn)為海洋是氣候系統(tǒng)的熱量?jī)?chǔ)存庫(kù)。 低通濾波,3 冰雪圈 冰原體積和范圍的變化是氣候變化的指示器，對(duì)氣候長(zhǎng)期變化產(chǎn)生反饋，在地球熱平衡中起著重要的作用 。 4 陸面（巖石圈）陸地位置、高度和地形發(fā)生變化的時(shí)間尺度，在氣候系統(tǒng)中是最長(zhǎng)的，在季節(jié)、年際以至十年尺度的氣候變化中可以忽略。但是土壤作為大氣顆粒的主要來(lái)源之一，在氣候變化中有重要作用。 5 生物圈,二 氣候的形成 氣候的形成受很多因素的影響，其中主要包括： （一） 輻射因子 太陽(yáng)輻射是氣候系統(tǒng)的能源，又是一切大氣物理過(guò)程和現(xiàn)象形成的基本動(dòng)力，在氣候形成中起著主導(dǎo)作用。不同地區(qū)的氣候差異及氣候季節(jié)交替，主要是由太陽(yáng)輻射能在地球表面分布不均勻及其變化引起的。而太陽(yáng)輻射的時(shí)空分布受緯度制約，故氣候形成的輻射因子是一種緯度因素。 1 地球上的天文氣候 地球表面因輻射平衡溫度隨緯度和季節(jié)的分布形成的簡(jiǎn)單氣候模式，稱(chēng)為天文氣候。天文氣候能夠反映地球氣候的基本輪廓。研究天文氣候既可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化，又能突出太陽(yáng)輻射對(duì)氣候形成的實(shí)質(zhì)性作用。,太陽(yáng)天文輻射量的大小取決與日地距離、太陽(yáng)高度和日照時(shí)間。 在這些因子的作用下，同一緯度的天文輻射，日總量、季總量、 年總量都相同。即太陽(yáng)輻射總量具有與緯線圈平行呈帶狀分布的特點(diǎn)，這是形成氣候帶的主要原因。根據(jù)太陽(yáng)天文輻射空間分布，通?？砂训厍蛏蟿澐譃?各緯度氣候帶即 赤道帶、熱帶、副熱帶、溫帶、副寒帶、寒帶和極地帶。,地球氣候帶,（二） 氣候形成的環(huán)流因子 地表太陽(yáng)輻射能量不均引起的大氣環(huán)流是熱量和水分的轉(zhuǎn)移者，也是形成氣團(tuán)的基本原因。它促使不同性質(zhì)氣團(tuán)發(fā)生移動(dòng)，而氣團(tuán)的水平交換是不同地區(qū)氣候形成及其變化的重要方式。因此， 在不同緯度的環(huán)流形勢(shì)下形成的氣候類(lèi)型也不同。 1 大氣環(huán)流與熱量輸送和水分循環(huán) 35S35N之間輻射熱量收入大于支出，說(shuō)明熱帶和副熱帶有熱量盈余。高緯度地區(qū)有熱量虧損。但熱帶并未持續(xù)增溫，極地也沒(méi)有持續(xù)降溫，表明必然存在熱量有低緯向高緯的輸送。,上表表明大氣環(huán)流在緩和赤道與極地溫差上起著巨大作用。 大氣環(huán)流還調(diào)節(jié)海陸間的熱量。冬半年大陸是冷源，海洋是熱 源，在盛行海洋氣團(tuán)的沿海地區(qū)，熱量由海洋輸送到大陸，故迎 風(fēng)海岸氣溫比同緯度內(nèi)陸高；而在大陸冷風(fēng)影響下，近陸海面氣 溫比同緯度海洋表面氣溫低。夏半年大陸是熱源，海洋是冷源， 熱量由大陸輸送到海洋，但輸送的熱量遠(yuǎn)比冬季海洋向大陸的 小。這種海陸熱量交換是造成同緯度大陸東岸和大陸內(nèi)部氣溫顯 著差異的重要原因。,冷風(fēng)影響下，近陸海面氣溫比同緯度海洋表面氣溫低；夏半年大陸是熱源，海洋是冷源，熱量由大陸輸送到海洋，但輸送量比冬季海洋向大陸輸送的少。 在副熱帶，蒸發(fā)量大于降水量，在赤道和中高緯度，降水量大于蒸發(fā)量，因此要達(dá)到水分平衡必須經(jīng)過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)，把水汽從盈余地區(qū)輸送到虧損地區(qū)。 大氣環(huán)流具有明顯的非周期性變化。緯圈環(huán)流減弱時(shí)，南北水平溫度梯度加大，冷暖氣團(tuán)活躍，有利于鋒面、氣旋產(chǎn)生，多雨天氣相應(yīng)增多，某些地區(qū)將出現(xiàn)氣候異?，F(xiàn)象；反之，緯圈環(huán)流加強(qiáng)時(shí)，南北水平溫度梯度減小，冷暖氣團(tuán)不活躍，某些地方往往受單一氣團(tuán)控制，不利于鋒面、氣旋的形成與發(fā)展，降水天氣顯著減少，因而出現(xiàn)特別熱和干的氣候異?，F(xiàn)象。,2海氣相互作用的現(xiàn)象 海溫變化存在明顯的年季振蕩，最著名的事例，就是厄而尼諾現(xiàn)象。指赤道東太平洋海面水溫異常增暖現(xiàn)象。,圖 1998年1月當(dāng)厄爾尼諾達(dá)成熟期時(shí)， 熱帶太平洋暖水區(qū)(紅色部份)從秘魯西岸向西伸延至太平洋中部。圖中深紅色部份水溫比正常高4至5度。 （資料來(lái)源：美國(guó)國(guó)家海洋及大氣管理局）,1、氣候的異?，F(xiàn)象 （1）厄爾尼諾：西班牙語(yǔ)“EL Nino”原意為“對(duì)嬰”表示在有年份圣誕節(jié)前后，沿南美厄瓜多爾、秘魯沿岸有一支微弱且向南移動(dòng)的暖海流，使這一帶海溫異常偏高，造成山洪暴發(fā)的現(xiàn)象。后來(lái)氣象科學(xué)家將赤道東太平洋幾千公里范圍內(nèi)出現(xiàn)的海面溫度異常偏高的現(xiàn)象，稱(chēng)為厄爾尼諾現(xiàn)象。厄爾尼諾現(xiàn)象平均34年出現(xiàn)一次，每次持續(xù)半年。厄爾尼諾年間，瓦克環(huán)流東移，使西太平洋的澳大利亞、印尼、菲律賓等地區(qū)本來(lái)多雨地區(qū)，降雨量大幅度減少，同時(shí)發(fā)生干旱。 （2）拉尼娜現(xiàn)象：當(dāng)赤道東太平洋幾千公里范圍內(nèi)出現(xiàn)的海面溫度異常偏低的現(xiàn)象，則稱(chēng)拉尼娜現(xiàn)象,/海水運(yùn)動(dòng)_WEBQUEST/jxnr/jxnrzn/jxnryczn.htm,正常情況下赤道太平洋形成一個(gè)緯圈環(huán)流 如圖,厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于海溫的異常增高，導(dǎo)致海洋 上空大氣層氣溫升高，破壞了大氣環(huán)流原來(lái)正常的熱量、 水汽等分布的動(dòng)態(tài)平衡。這一海氣變化往往伴隨著出現(xiàn) 全球范圍的災(zāi)害性天氣：該冷不冷、該熱不熱，該天晴 的地方洪澇成災(zāi)，該下雨的地方卻烈日炎炎焦土遍地。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，赤道太平洋中東部 地區(qū)降雨量會(huì)大大增加，造成洪澇災(zāi)害，而澳大利亞和 印度尼西亞等太平洋西部地區(qū)則干旱無(wú)雨。,（三） 氣候形成的地理因子 地理因子通過(guò)對(duì)輻射因子和環(huán)流因子的影響作用于氣候。任何氣候都與一定的地區(qū)相聯(lián)系，即氣候是結(jié)合所在的地理環(huán)境出現(xiàn)的。地理環(huán)境使得地球氣候具有緯度地帶性，由具有非地帶性特征。因此，分析氣候成因必須考慮地理環(huán)境。 1 海陸分布對(duì)氣候的影響 海陸不同物理性質(zhì)導(dǎo)致同緯度、同季節(jié)海洋和大陸的增溫和冷卻顯著不同。海上和陸上氣溫也有明顯差異，不僅破壞溫度的緯度地帶性分布，而且還影響到氣壓分布、大氣運(yùn)動(dòng)方向即水平分布，使同一緯度帶出現(xiàn)海洋性氣候和大陸性氣候的差異。大陸性氣候與海洋性氣候的特征可概括為：,大陸性與海洋性氣候比較,2 洋流對(duì)氣候的影響 洋流是大洋中任一持續(xù)不斷并主要呈水平流動(dòng)的海水，它可以從低緯度向高緯度傳輸熱量，又能從高緯地區(qū)向低緯輸送海冰和冷水。據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)，在200N洋流輸送的熱量占地氣系統(tǒng)總熱量傳輸?shù)?4，而在30350N洋流傳輸?shù)臒崃渴强倐鬏敓崃康?7，因此，洋流對(duì)氣候的形成具有重要作用。,3、地形與氣候,影響氣候的地形因素有：海拔、山脈走向、長(zhǎng)度、坡向、坡度、地表形態(tài)、組成物質(zhì)等，它們對(duì)太陽(yáng)輻射、空氣溫度、濕度和降水等都有影響 1、地瑚對(duì)輻射狀況的影響 2、地形對(duì)氣溫的影響 3、地形對(duì)降水的影響 （1）促進(jìn)降水的形成：,山脈對(duì)氣流的機(jī)械阻障，強(qiáng)近 抬升，加強(qiáng)對(duì)流，促進(jìn)凝云致雨；,山地阻擋氣團(tuán)和低值系統(tǒng)移動(dòng)，使之 緩行或停滯，延長(zhǎng)降水時(shí)間增加降水強(qiáng)度；,當(dāng)氣流進(jìn)入山谷時(shí)，由于喇叭口效應(yīng)引起 氣流輻合上升，成云致雨；,山區(qū)地形復(fù)雜，各部分受熱不均勻，容易 產(chǎn)生局部熱力對(duì)流，促進(jìn)雷陣雨或熱雷雨；,山地崎嶇不平，因磨擦作用產(chǎn)生湍流上升 也會(huì)促進(jìn)降水。,3、地形對(duì)降水的影響 （2）影響降水的分布,（A）高大地形影響 四周大范圍降水分布,（B）地形本身各部分 降水分布差異懸殊,A）高原內(nèi)部降水量隨著海拔增高而 遞減；,B）山地降水量隨著海拔增高而增多，但 有一個(gè)最大限度，超過(guò)此高度，山地降水量 不再隨著高度遞增；,C）迎風(fēng)坡多雨，為“雨坡”，背風(fēng)坡雨少， 為“雨影”,D）山地多夜雨，主要在凹洼的河谷或盆地。 因?yàn)橐归g地面輻射冷卻，密度在原冷空氣 沿山坡下沉谷底，匯聚后被近抬升，如果 盆地中原來(lái)的空氣比較潮濕，則被抬升后 即能成云致雨。,4、青藏高原對(duì)氣候的影響 （1）青藏高原的冷熱源作用：高原地面與同高度的自由大相比： A）冬季青藏高原是冷源，四周大氣向高原地氣系統(tǒng)輸送熱量， 以12月及1月最大 B）春、夏季青藏高原是熱源，向四周大氣輸送熱量 （2）青藏高原的動(dòng)力作用 A）對(duì)下部流場(chǎng)的機(jī)械屏障作用 B）對(duì)下部流場(chǎng)的分支作用,5、冰雪覆蓋與氣候,1、冰雪類(lèi)型和分布 2、冰雪覆蓋對(duì)氣候的影響 （1）冰雪覆蓋的輻射特性 （2）冰雪覆蓋的熱力特性 （3）冰雪覆蓋的水分特性 （4）冰雪覆蓋與環(huán)流,三 氣候帶和氣候型 （一） 低緯度氣候 低緯度的氣候主要受赤道氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)所控制。全年地-氣系統(tǒng)的輻射差額是入超的，因此氣溫全年皆高，最冷月平均氣溫在1518以上。影響氣候的主要環(huán)流系統(tǒng)有赤道氣流輻合帶、沃克環(huán)流、信風(fēng)、赤道西風(fēng)、熱帶氣旋和副熱帶高壓，有的年份會(huì)出現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象。由于上述環(huán)流系統(tǒng)的季節(jié)移動(dòng)，導(dǎo)致 降水量的季節(jié)變化，在厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，引起降水分布的明顯異常，全年可能蒸散量在1300mm以上。本帶可分為五個(gè)氣候型：,1 赤道多雨氣候 位于赤道及其兩側(cè)，大約向南、向北伸展到510 左右，各地寬窄不一，主要分布在非洲扎伊爾河流域、南 美亞馬遜河流域和亞洲與大洋洲間的從蘇門(mén)答臘島到伊里 安島一帶。典型臺(tái)站：秘魯?shù)囊粱兴埂＿@里全年正午太 陽(yáng)高度角都很大，因此長(zhǎng)夏無(wú)冬，各月平均氣溫在 2528，年平均氣溫在26左右。絕對(duì)最高氣溫很 少超過(guò)38，絕對(duì)最低氣溫也極少在18以下；氣溫年 較差一般小于3，日較差可達(dá)612，全年多雨， 無(wú)干季，年水量在2000mm以上，最少月在60mm以上。,全年皆在赤道氣團(tuán)控制下，風(fēng)力微弱，以輻合上升氣流為 主，多雷陣雨，天氣變化單調(diào)，降水量的年際變化很大。 這與赤道輻合帶位置的變動(dòng)有關(guān)，例如新加坡平均年降水 量為2282mm，最濕年（4031mm）相當(dāng)于最干年 （831mm）的近5倍。由于全年高溫多雨，各月平均降水 量皆大于可能蒸散量，土壤儲(chǔ)水量皆達(dá)最大值 （300mm），適于赤道雨林生長(zhǎng)。,2熱帶海洋性氣候 出現(xiàn)在南北緯1025信風(fēng)帶大陸東岸及熱帶海洋中的若干島嶼上，如加勒比海沿岸及諸島、巴西高原東側(cè)沿海、馬達(dá)加斯加?xùn)|岸、夏威夷群島等。典型臺(tái)站：哈瓦那。這里正當(dāng)迎風(fēng)海岸，全年盛行熱帶海洋氣團(tuán)（Tm），氣候具有海洋性，最熱月平均氣溫在28上下，最冷月平均氣溫在1825間，氣溫年較差、日較差皆小，如哈瓦拉年較差僅5.6，年降水量在1000mm以上，一般以510月較集中，無(wú)明顯干季，除對(duì)流雨、熱帶氣旋雨外，沿海迎風(fēng)坡還多地形雨 。,3 熱帶干濕季氣候 出現(xiàn)在緯度515左右，也有伸達(dá)25左右的，主要分布在上述緯度的中美、南美和非洲 。 4 熱帶季風(fēng)氣候 出現(xiàn)在緯度10到回歸線附近的亞洲大陸東南部如我國(guó)臺(tái)灣南部、雷州半島和海南島；中南半島；印度半島大部；菲律賓；澳大利亞北部沿海等地。 5 熱帶干旱與半干旱氣候 出現(xiàn)在副熱帶及信風(fēng)帶的大陸中心和大陸西岸。在南、北半球各約以回歸線為中心向南北伸展，平均位置約在緯度1525間。,（二） 中緯度氣候 1 副熱帶干旱與半干旱氣候 該氣候型位于熱帶，在熱帶干旱氣候向高緯度的一 側(cè)，約在南北緯2535的大陸西岸和內(nèi)陸地區(qū)。它也是在副熱帶高壓下沉氣流和信風(fēng)帶背岸風(fēng)的作用下形成的。 2 副熱帶季風(fēng)氣候 位于副熱帶亞歐大陸東岸，約以30N為中心，向南北各伸展5左右。它是熱帶海洋氣團(tuán)與極地大陸氣團(tuán)交綏角逐的地帶，夏秋間又受熱帶氣旋活動(dòng)的影響。,3 副熱帶濕潤(rùn)氣候 位于南北美洲、非洲和澳大利亞大陸副熱帶東岸。由于所處大陸面積小，未形成季風(fēng)氣候，這里冬夏溫差比季風(fēng)區(qū)小，一年中降水分配比季風(fēng)區(qū)均勻。 4 副熱帶夏干氣候（地中海氣候） 該帶位于副熱帶大陸西岸，緯度3040之間的地帶，包括地中海沿岸、美國(guó)加利福尼亞州沿岸、南非和澳大利亞南端。這里受副熱帶高壓季節(jié)移動(dòng)的影響，在夏季正位于副高中心范圍之內(nèi)或在其東緣，氣流是下沉的，因此干燥少雨，日照強(qiáng)烈。冬季副高移向較低緯度，這里受極鋒影響，鋒面氣旋活動(dòng)頻繁，帶來(lái)大量降水。全年降水量在3001000mm左右。冬季氣溫比較暖和，最冷月平均氣溫在410左右。,5 溫帶海洋性氣候 分布在溫帶大陸西岸，緯度約在4060，包括歐洲西部，阿拉斯加南部、加拿大的哥倫比亞、美國(guó)華盛頓和俄勒岡兩州、南美洲4060S西岸、澳大利亞的東南角，包括塔斯馬尼亞島和新西蘭等地。這些地區(qū)終年盛行西風(fēng)，受溫帶海洋氣團(tuán)控制，沿岸有暖洋流經(jīng)過(guò)。冬暖夏涼，最冷月氣溫在0以上 。,6 溫帶季風(fēng)氣候 出現(xiàn)在亞歐大陸東岸緯度3555地帶，包括中國(guó)的華北和東北，朝鮮大部，日本北部及俄羅斯遠(yuǎn)東部分地區(qū)。冬季盛行偏北風(fēng)，塞冷干燥，最冷月平均氣溫在0以下，南北氣溫差別大。夏季盛行東南風(fēng)，溫暖濕潤(rùn)，最熱月平均氣溫在20以上，南北溫差小。氣溫年較差比較大，全年降水量集中于夏季，降水分布由南向北，由沿海向內(nèi)陸減少。天氣的非周期性變化顯著，冬季寒潮爆發(fā)時(shí)，氣溫在24h內(nèi)可下降10余度甚至20余度。,7 溫帶大陸性氣候 主要分布在亞歐大陸海洋性氣候區(qū)東側(cè)和北美大陸1000W以東400600N之間的地區(qū)。氣溫、降水和溫帶季風(fēng)氣候類(lèi)似，但風(fēng)向、風(fēng)力季節(jié)變化不明顯。冬季不太寒冷，冬季多雨；夏季有對(duì)流雨但不十分集中。 8 溫帶干旱半干旱氣候 主要分布在350500N的亞洲和北美大陸中心地帶，南美阿根廷和大西洋沿岸巴塔哥尼亞。 （三）高緯度氣候 高緯度氣候帶分布在極圈附近，盛行極地氣團(tuán)和冰洋氣團(tuán)。低溫?zé)o夏是該氣候帶的最顯著特征。降水雖少，但蒸發(fā)較弱，凍土發(fā)育。,1 副極地大陸性氣候 主要出現(xiàn)于北半球高緯度地區(qū)，約500N650N呈連續(xù)帶狀分布。作為極地大陸氣團(tuán)的源地，終年受極地海洋氣團(tuán)和極地大陸氣團(tuán)控制。冬季漫長(zhǎng)而嚴(yán)寒，至少有9個(gè)月；暖季短促。年降水量較少，并集中于夏季。 2 極地冰原氣候 出現(xiàn)于格陵蘭、南極大陸冰凍高原和北冰洋中靠近北極的島嶼上。 3 極地長(zhǎng)寒氣候（苔原氣候） 主要分布在亞歐大陸和北美大陸北部邊緣，格陵蘭沿海地帶和北冰洋中的若干島嶼上。那里全年皆冬，一年中只有14個(gè)月平均氣溫在0100C之間。降水量一般在200300mm。蒸發(fā)微弱。植被為苔蘚、地衣和小灌木等，構(gòu)成苔原景觀。,（四） 高地氣候 高地氣候主要出現(xiàn)在約550S700N之間的大陸高山高原地區(qū)。自山麓到山頂各氣候要素發(fā)生規(guī)律性變化，表現(xiàn)出明顯的氣候垂直地帶性。各氣象要素的垂直變化導(dǎo)致不同高度上具有不同的水熱組合，從而形成不同的高地氣候。,指第四紀(jì)末次冰期結(jié)束以來(lái)，即1萬(wàn)年的所謂“冰后期”氣候，經(jīng)歷了冷暖相差5100C的波動(dòng)。近代氣候則指最近一二百年中有氣象觀測(cè)記錄時(shí)期的氣候。由于積累了大量較為精確的氣象資料，人們對(duì)這段時(shí)間氣候變化的了解超過(guò)前兩個(gè)時(shí)期。 （一） 地質(zhì)時(shí)期的氣候變化 地質(zhì)時(shí)期地球經(jīng)歷過(guò)幾次大冰期氣候。,（二） 歷史時(shí)期的氣候變化 大約1.8萬(wàn)年前末次冰期達(dá)到最盛。1.4萬(wàn)年前冰蓋開(kāi)始迅速融化，從而進(jìn)入冰后期，即全新世。此期氣候回暖，冰蓋消融，大陸冰川后退。 （三） 近代氣候變化 通常指近一二百