氣候形成因子

1、氣候形成因子 氣候：指某地區(qū)多年間常見(jiàn)的和特有的大氣過(guò)程和現(xiàn)象的綜合。 當(dāng)代氣候，按照世界氣象組織（WMO）的規(guī)定，以 1931-1960 年的氣候要素的統(tǒng)計(jì)量作為可比較標(biāo)準(zhǔn)。以30年為整編氣候資料時(shí)段長(zhǎng)度的最短年限，每過(guò)10年更新一次。30年氣候具有近似穩(wěn)定性。 氣候的空間尺度大小不同，可以分為全球氣候、區(qū)域氣候、小氣候等。氣候的形成和變化的影響因子氣候的形成和變化的影響因子外部因子：外部因子：將那些能夠影響氣候而本身不受氣候影響的因子稱為外部因子（如太陽(yáng)輻射、地球軌道參數(shù)的變化、大陸飄移、火山活動(dòng)等）；內(nèi)部因子：內(nèi)部因子：氣候系統(tǒng)各成員之間的相互作用為內(nèi)部因子（如大氣圈、水圈、生物圈、巖石

2、圈、冰雪圈等之間的關(guān)系）。 外部因子又必須通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用，才能外部因子又必須通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用，才能對(duì)氣候產(chǎn)生影響。對(duì)氣候產(chǎn)生影響。氣候系統(tǒng)氣候系統(tǒng)的屬性熱力屬性:包括空氣、水、冰和陸地表面的溫度；動(dòng)力屬性:包括風(fēng)、洋流及與之相聯(lián)系的垂直運(yùn)動(dòng)和冰體運(yùn)動(dòng)；水分屬性:包括空氣濕度、云量及云中含水量、降水量、土壤濕度、河湖水位、冰雪等；靜力屬性:包括大氣和海水的密度和壓強(qiáng)、大氣的組成成分、大洋鹽度及氣候系統(tǒng)的幾何邊界和物理常數(shù)等。一、太陽(yáng)輻射與天文氣候 太陽(yáng)輻射在大氣上界的時(shí)空分布稱為天文輻射，是由太太陽(yáng)輻射在大氣上界的時(shí)空分布稱為天文輻射，是由太陽(yáng)與地球間的天文位置決定的。陽(yáng)與地球間的

3、天文位置決定的。 天文輻射所決定的地球氣候稱為天文氣候，反映了世界天文輻射所決定的地球氣候稱為天文氣候，反映了世界氣候的基本輪廓。氣候的基本輪廓。 1、影響天文輻射的因素、影響天文輻射的因素 天文輻射能量的大小決定于天文輻射能量的大小決定于日地距離、太陽(yáng)高度和白晝長(zhǎng)度。日地距離、太陽(yáng)高度和白晝長(zhǎng)度。第一節(jié)第一節(jié) 太陽(yáng)輻射因子太陽(yáng)輻射因子近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)大氣上界太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化1 日地距離 太陽(yáng)高度角越小，太陽(yáng)輻射穿過(guò)的大氣層越厚，被減弱的也越多，到達(dá)地面的直接輻射就越少，反之，太陽(yáng)高度角越大，到達(dá)地面的直接輻射就越多。2 2 太陽(yáng)高度太陽(yáng)高度 由于地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面斜交成約

4、6633的傾角，因此，在地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的一年中，有時(shí)地球北半球傾向太陽(yáng)，有時(shí)南半球傾向太陽(yáng)?？傊?yáng)的直射點(diǎn)總是在南北回歸線之間移動(dòng)，于是產(chǎn)生了晝夜長(zhǎng)短的變化和四季的交替。 3 晝夜長(zhǎng)度4、天文氣候 全球獲得天文輻射最多的是赤道，隨緯度的增加，輻射能漸次減小，最小在極點(diǎn)。導(dǎo)致熱帶、溫帶、寒帶氣候帶的分異。天文輻射的年變化天文輻射的立體模式北半球大氣上界水平面天文輻射的分布（MJ/m2）（1）天文輻射能量的分布是完全因緯度而異的，地球上之所以有熱帶、溫帶、寒帶等氣候帶的分異，與天文輻射的不均衡分布有密切關(guān)系。（2）夏半年獲得天文輻射量的最大值在20-25的緯度帶上，由此向兩極逐漸減少，最小值在極

5、地；冬半年北半球獲得天文輻射最多的是赤道。（3）天文輻射的南北差異不僅隨冬、夏半年而有不同，而且在同一時(shí)間內(nèi)隨緯度亦有不同。（4）夏半年與冬半年天文輻射的差值是隨著緯度的增高而加大。（5）在極圈以內(nèi)，有極晝、極夜現(xiàn)象，在極夜期間，天文輻射為零。地球氣候帶的理想模式二、地二、地-氣系統(tǒng)輻射對(duì)氣候形成的作用氣系統(tǒng)輻射對(duì)氣候形成的作用 低緯度地區(qū)太陽(yáng)輻射能的收入大于長(zhǎng)波輻射支出，低緯度地區(qū)太陽(yáng)輻射能的收入大于長(zhǎng)波輻射支出，有熱量盈余；高緯度地區(qū)輻射能支出大于收入，熱量有熱量盈余；高緯度地區(qū)輻射能支出大于收入，熱量虧損。虧損。 輻射收支的地理分布是形成氣候地帶性分布，并輻射收支的地理分布是形成氣候地帶

6、性分布，并驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的基本動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的基本動(dòng)力。（一）輻射收支的地理分布（一）輻射收支的地理分布地氣系統(tǒng)的輻射能收支差額公式：地氣系統(tǒng)的輻射能收支差額公式：Rs（Qq）（1-a）qa-F全球到達(dá)地表的年平均總輻射（W/m2）對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收值，低緯度明顯多于高緯度。這一方面是因?yàn)樘煳妮椛涞娜蛰椛淞勘旧碛泻艽蟮牟顒e，另一方是高緯度冰雪面積廣，反射率特別大，所以由熱帶到極地間太陽(yáng)輻射的吸收值隨緯度的增高而遞減的梯度甚大。在赤道附近稍偏北處因云量多，減少其對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收率。 在低緯度地區(qū)太陽(yáng)輻射能的收入大于其長(zhǎng)波輻射的支出，有熱量的盈余。而在高緯度地區(qū)則相反，輻射能的支出大于收入，熱量是

7、虧損的。 這種輻射能收支的差異是形成氣候地帶性分布，并驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)，力圖使其達(dá)到平衡的基本動(dòng)力。（二）地面能量平衡（二）地面能量平衡 Rg RgLELEQpQpA=0 A=0 式中式中Rg Rg 為地面輻射差額，為地面輻射差額，LE LE 為地面與大氣間的潛熱交換（為地面與大氣間的潛熱交換（L=L=蒸發(fā)潛熱，蒸發(fā)潛熱，E=E=蒸發(fā)量蒸發(fā)量或凝結(jié)量），或凝結(jié)量），Qp Qp 為地面與大氣間湍流顯熱交換，為地面與大氣間湍流顯熱交換，A A 等于地面與下層間的熱傳輸量。等于地面與下層間的熱傳輸量。海洋表面的熱量平衡大陸表面的熱量平衡（三）全球能量級(jí)聯(lián) 太陽(yáng)輻射在全年投射到整個(gè)地球大氣圈上界的總能量，

8、在日地平均距離處，總能量為17.51016W，進(jìn)入地球大氣圈到達(dá)下墊面后，被大氣和下墊面直接反射回宇宙空間5.31016W（占30），下墊面吸收太陽(yáng)輻射而增溫，再轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波紅外輻射放射出7.51016W（占43）的能量。下墊面通過(guò)蒸發(fā)將水汽和潛熱能輸送給大氣，在大氣中通過(guò)一定過(guò)程凝云致雨，再下落至地面成為徑流，耗去潛熱能3.91016W（占22）。地-氣能量交換中耗于風(fēng)、波浪、對(duì)流、平流等的能量為3701012W。到達(dá)下墊面的太陽(yáng)能還被耗于：植物光合作用為、有機(jī)體腐爛、潮汐、潮流、對(duì)流、原子能、熱能和重力能等等。 在這種能量收支下，形成并維持著現(xiàn)階段的地球氣候狀態(tài)。氣候形成的環(huán)流因子包括大氣環(huán)

9、流和洋流。一、海氣相互作用與環(huán)流 1、相互作用：海洋給大氣提供熱量、水汽、運(yùn)動(dòng)能源，大氣運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生風(fēng)生洋流和海水上下翻滾運(yùn)動(dòng)，兩者共同作用影響著全球氣候。第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)流因子環(huán)流因子 海洋占地球表面積的70.8，其比熱（4186.8J/kg.K）約為空氣比熱（718J/kg.K）的6 倍，全球10m 深的海洋水的總質(zhì)量就相當(dāng)于整個(gè)大氣圈的質(zhì)量。到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射能約有80為海洋所吸收，且將其中85左右的熱能儲(chǔ)存在大洋表層（自表面至100m 深處），這部分能量再以長(zhǎng)波輻射、蒸發(fā)潛熱和湍流顯熱等方式輸送給大氣。海洋還通過(guò)蒸發(fā)作用，向大氣提供大約86的水汽來(lái)源。世界洋流和行星風(fēng)系模式圖季風(fēng)海流的

10、形成2、洋流的分布 熱帶、副熱帶地區(qū)，大陸西岸為寒流、大陸東岸為暖流，熱帶、副熱帶海洋上，北半球洋流基本上是圍繞副熱帶高壓順時(shí)針流，南半球反時(shí)針流。 北半球中高緯，洋流繞副極地低壓流動(dòng)，南半球中高緯，洋面開闊，主要為西風(fēng)漂流。3、洋流對(duì)氣候的影響u 暖流：增溫、增濕，氣層不穩(wěn)定，有利于云和降水的形成。u 寒流：降溫，空氣層結(jié)穩(wěn)定，有利于霧的形成，不易產(chǎn)生降水，大陸西岸多沙漠分布。摩爾曼斯克摩爾曼斯克摩爾曼斯克-俄羅斯的不凍港、俄羅斯的北方經(jīng)濟(jì)中心二、環(huán)流與熱量的傳輸1、赤道與極地間熱量的傳輸u季節(jié)變化：冬季高低緯度間溫差最大，環(huán)流最強(qiáng)，由低緯向高緯輸送的熱量最大；夏季南北溫差小，熱量的傳送強(qiáng)度

11、也較小。u輸送形式：平均經(jīng)圈環(huán)流顯熱、潛熱 大型渦旋潛熱、顯熱 信風(fēng)低緯度顯熱、潛熱2 2、海陸間的熱量傳輸、海陸間的熱量傳輸u形式：東風(fēng)、西風(fēng)、季風(fēng)形式：東風(fēng)、西風(fēng)、季風(fēng)u結(jié)果：造成同一緯度帶上，大陸東西兩岸和大陸內(nèi)部氣溫結(jié)果：造成同一緯度帶上，大陸東西兩岸和大陸內(nèi)部氣溫有明顯的差異。有明顯的差異。三、環(huán)流與水分的循環(huán)三、環(huán)流與水分的循環(huán) 水分循環(huán)的過(guò)程是通過(guò)蒸發(fā)、大氣中的水分輸送、降水和徑流（含地表徑流和地下徑流）四者來(lái)實(shí)現(xiàn)的。水量平衡是水分循環(huán)的結(jié)果，水分循環(huán)通過(guò)大氣環(huán)流實(shí)現(xiàn)。u蒸發(fā)的快慢受受環(huán)流方向和速度的影響u云和降水的形成與大氣環(huán)流形式密切相關(guān) 四、環(huán)流變異與氣候厄爾尼諾 厄爾尼諾

12、（El Nino）原指每年圣誕節(jié)前后，沿厄瓜多爾和秘魯沿岸出現(xiàn)一股弱暖洋流，取代了沿岸原有冷海水的現(xiàn)象。現(xiàn)在，厄爾尼諾一詞是指大范圍的海洋異?，F(xiàn)象，即赤道太平洋中部和東部海洋表層水溫持續(xù)異常增溫的現(xiàn)象。（暖水事件）夏季海洋氣溫分布冬季海洋氣溫分布正常狀態(tài)29 24 WE西海面高西海面高40cm左右左右 平均溫高平均溫高36 厄爾尼諾狀態(tài)（1997.12）厄爾尼諾發(fā)生的狀態(tài)WE 當(dāng)厄爾尼諾發(fā)生時(shí)，熱帶中、東太平洋海溫迅速升高，直接導(dǎo)致該海域和南美太平洋沿岸哥倫比亞、厄瓜多爾和秘魯?shù)鹊禺惓６嘤?。另一方面，厄爾尼諾事件又使熱帶西太平洋降雨減少，造成南亞、印度尼西亞、馬來(lái)西亞、東南亞和澳大利亞等地大范

13、圍的嚴(yán)重干旱。還會(huì)導(dǎo)致加拿大西部、美國(guó)北部出現(xiàn)暖冬，使美國(guó)南部冬季潮濕多雨。 厄爾尼諾引發(fā)氣候異常u拉尼娜 “La Nina” 拉尼娜的發(fā)生與赤道偏東信風(fēng)加強(qiáng)有關(guān)。偏東信風(fēng)加強(qiáng)，赤道洋流受信風(fēng)推動(dòng)，從東太平洋流向西太平洋，使高溫暖水在熱帶西太平洋地區(qū)堆積，成為全球水溫最高的海域。相反，在赤道東太平洋表層比較暖的海水向西輸送后，深層比較冷的海水就來(lái)補(bǔ)充，因此造成東太平洋海表水溫偏低，從而引發(fā)拉尼娜現(xiàn)象。 拉尼娜現(xiàn)象是一種厄爾尼諾年之后的矯正過(guò)渡現(xiàn)象使太平洋東部水溫下降，出現(xiàn)干旱，與此相反的是西部水溫上升，降水量比正常年份明顯偏多。 一、海陸分布與氣溫海陸氣溫差異：冬季高緯突出，夏季副熱帶緯度最顯

14、著， 北半球冬季比南半球冷，夏季比南半球熱。二、海陸分布對(duì)大氣水分的影響1、對(duì)蒸發(fā)和空氣濕度的影響2、對(duì)霧的影響u陸地霧：輻射冷卻形成，盛行于冬季晴夜和清晨，日出后消散；u海面霧：平流冷卻為主，春夏出現(xiàn)頻率最大，日照加強(qiáng)不消散，風(fēng)向改變、風(fēng)力增加時(shí)消散u沿海地區(qū)：平流輻射霧，濕空氣平流至陸上，夜晚輻射冷卻而成第三節(jié)第三節(jié) 下墊面因子下墊面因子3 3、對(duì)降水的影響、對(duì)降水的影響濕濕空空氣氣上升上升動(dòng)力動(dòng)力熱力熱力地形地形地形雨地形雨鋒面鋒面鋒面雨鋒面雨輻合輻合氣旋雨氣旋雨對(duì)流雨對(duì)流雨大陸上大陸上海洋上海洋上大陸上大陸上三、海陸分布與周期性風(fēng)系三、海陸分布與周期性風(fēng)系1 1、季風(fēng)：、季風(fēng)：大范圍地

15、區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象；大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象； 夏季：從海洋夏季：從海洋陸地；冬季：從陸地陸地；冬季：從陸地海洋海洋u成因：成因：海陸溫度差異；行星風(fēng)帶隨季節(jié)的移動(dòng)；高原的海陸溫度差異；行星風(fēng)帶隨季節(jié)的移動(dòng)；高原的 熱力動(dòng)力作用。熱力動(dòng)力作用。u南亞季風(fēng)南亞季風(fēng)：冬季弱，夏季強(qiáng)；：冬季弱，夏季強(qiáng)； 冬季東北風(fēng)，夏季西南風(fēng)冬季東北風(fēng)，夏季西南風(fēng) 氣候氣候 ：冬干夏濕：冬干夏濕 u東亞季風(fēng)：冬季強(qiáng)，夏季弱；東亞季風(fēng)：冬季強(qiáng)，夏季弱； 冬季西北風(fēng)，夏季東南風(fēng)冬季西北風(fēng)，夏季東南風(fēng) 亞熱帶季風(fēng)氣候亞熱帶季風(fēng)氣候 溫帶季風(fēng)氣候溫帶季風(fēng)氣候冬季：寒冷、干燥、少雨冬季：寒冷

16、、干燥、少雨夏季：高溫多雨夏季：高溫多雨氣氣候候冬季：溫和少雨冬季：溫和少雨夏季：高溫多雨夏季：高溫多雨四、海洋性氣候與大陸性氣候 由于海陸分布對(duì)氣候形成的巨大作用，使得在同一緯度帶內(nèi)，在海洋條件下和在大陸條件下的氣候具有顯著差異。前者稱為海洋性氣候，后者稱為大陸性氣候。 判別指標(biāo)：氣溫、水分、大陸度氣溫水分最熱月最冷月年較差日較差春溫-秋溫降水量降水季節(jié)分配海洋性氣候82小小負(fù)豐富均勻大陸性氣候71大大正少集中在夏季（一）氣溫指標(biāo) 海洋性氣候與大陸性氣候在氣溫上的標(biāo)志一般用氣溫日較差、氣溫年較差、春秋溫差值和大陸度等幾個(gè)指標(biāo)表示。（二）水分標(biāo)志 海洋性氣候年降水量比同緯度大陸性氣候多，降水分

17、配比較均勻，以冬季為較多，氣旋雨的頻率為最大，降水的變率小。大陸性氣候以對(duì)流雨居多，降水集中于夏季，降水變率大。（三）大陸度 定量表示各地氣候的大陸性程度，100%則為陸地性，100%則為海洋性。第四節(jié)第四節(jié) 地形和地面特性與氣候地形和地面特性與氣候一、地形與氣溫一、地形與氣溫1 1、高大地形（以青藏高原為例）、高大地形（以青藏高原為例）分支：西風(fēng)帶分支分支：西風(fēng)帶分支阻擋：西南暖濕氣流受阻阻擋：西南暖濕氣流受阻夏季熱源，冬季冷源夏季熱源，冬季冷源動(dòng)力動(dòng)力熱力熱力坡向坡向：陽(yáng)坡氣溫高于北坡陽(yáng)坡氣溫高于北坡地形形態(tài)地形形態(tài)：山頂山頂：風(fēng)速大、湍流強(qiáng)，夜晚冷空氣下風(fēng)速大、湍流強(qiáng)，夜晚冷空氣下 沉，

18、接受大氣中較暖空氣，日較沉，接受大氣中較暖空氣，日較 差、年較差小。差、年較差小。山谷山谷：氣流不通暢、湍流不強(qiáng)，白天溫氣流不通暢、湍流不強(qiáng)，白天溫 度急增、夜晚冷空氣下沉，氣溫日度急增、夜晚冷空氣下沉，氣溫日 較差大。較差大。海拔海拔：隨海拔高度的增大，氣溫下降隨海拔高度的增大，氣溫下降2 2、中小地形與氣溫、中小地形與氣溫二、地形與地方性風(fēng)1、青藏高原季風(fēng) 由于青藏高原與周圍大氣的熱力差異所造成冬夏季相反的盛行風(fēng)系。2、焚風(fēng) 沿著背風(fēng)山坡向下吹的熱干風(fēng)。3、峽谷風(fēng) 空氣由開闊地區(qū)進(jìn)入山地峽谷口時(shí)，氣流加速前進(jìn)形成的風(fēng)。 在青藏高原由于它與四周自由大氣的熱力差異，所造成冬夏相反的盛行風(fēng)系，稱

19、為高原季風(fēng)。冬季高原上出現(xiàn)冷高壓，冬季出現(xiàn)熱低壓，其水平范圍低層大，高層小，其厚度夏季比冬季大。風(fēng)的季節(jié)變化，一般是高原北側(cè)開始最早，高原上次之，高原東側(cè)再次，高原南部最遲。青藏高原季風(fēng)青藏高原季風(fēng)布拉風(fēng)示意布拉風(fēng) 概念:從高原或山地向鄰近平原傾瀉而下的寒冷暴風(fēng)稱為布拉風(fēng)。 特點(diǎn):風(fēng)速大、溫度低（有人稱其為冷 的“空氣瀑布”）。 著名分布區(qū)域我國(guó)的大高原和一些山地區(qū)域，俄羅斯的黑海和新地島等地。焚風(fēng) 概念-未飽和濕空氣，受山地阻擋被迫作動(dòng)力抬升后，沿背風(fēng)坡下滑形成的干熱風(fēng)。峽谷風(fēng) 概念當(dāng)氣流從開闊地進(jìn)入峽谷口時(shí)出現(xiàn)的一種地方性風(fēng)。 特點(diǎn)風(fēng)速大，強(qiáng)氣流 著名分布區(qū)域我國(guó)的 臺(tái)灣海峽，松遼平原等

20、喇叭地形處。峽谷風(fēng)示意峽谷風(fēng)示意4、山谷風(fēng) 當(dāng)大范圍氣壓場(chǎng)較弱時(shí)，在山區(qū)白天地面風(fēng)常從谷地吹向山坡，晚上地面風(fēng)常從山坡吹向谷地。谷風(fēng)山風(fēng)谷風(fēng)谷風(fēng)三、地形與降水1、 迎風(fēng)山坡對(duì)降水的形成有促進(jìn)作用2、迎風(fēng)坡降水多，背風(fēng)坡降水少u最大降水量高度：降水量最多的海拔高度，此高度以上，降水減少；從地面到此高度，降水越來(lái)越多。地形雨與焚風(fēng)地形雨與焚風(fēng)第五節(jié)第五節(jié) 冰雪覆蓋與氣候冰雪覆蓋與氣候 冰雪覆蓋（冰雪圈）是氣候系統(tǒng)組成部分之一，它包括季節(jié)性雪被、高山冰川、大陸冰蓋、永凍土和海冰等。由于它們的物理性質(zhì)與無(wú)冰雪覆蓋的陸地和海洋不同，形成一種特殊性質(zhì)的下墊面。它們不僅影響其所在地的氣候，并能影響全球海平面的高低