現(xiàn)代氣候復(fù)習(xí)資料

1、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。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）天氣的平均狀態(tài)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）氣候的定義：氣候是一定地點(diǎn)或一定地區(qū)上大氣的長(zhǎng)年?duì)顩r，用各種氣候要素的統(tǒng)計(jì)值表示；氣候是一地區(qū)天氣的平均狀態(tài)和一般過(guò)程，研究各種天氣系統(tǒng)、大氣環(huán)流的平均狀態(tài)；5）現(xiàn)代氣候的定義： 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)。世界氣象組織（WMO）規(guī)定把30

2、年（1971-2000年、1980-2010年）作為氣候標(biāo)準(zhǔn)時(shí)段。6）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)域的氣候特點(diǎn) 現(xiàn)代氣候?qū)W：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7）現(xiàn)代氣候?qū)W的研究?jī)?nèi)容基本包括：1 研究氣候系統(tǒng)的一般特性；如大氣圈、水圈、冰雪圈、陸地表面、生物圈等的組成物質(zhì)的微觀性質(zhì)(包括物質(zhì)組成、密度、范圍和結(jié)構(gòu)等)、宏觀性質(zhì)(包括熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性等)；2 研究氣候系統(tǒng)及其子系統(tǒng)中各種能量的源匯、性質(zhì)、轉(zhuǎn)換和輸送等；3 研究氣候系統(tǒng)及其子系統(tǒng)在各種時(shí)空尺度上變化；4 預(yù)報(bào)未來(lái)各種時(shí)空尺度

3、上氣候系統(tǒng)的狀態(tài)；5 研究氣候變化對(duì)自然環(huán)境和人類社會(huì)產(chǎn)生的影響，研究由于人類活動(dòng)可能引起的氣候變化；6 研究人類在何種程度上、以什么樣的方式影響氣候系統(tǒng)7）現(xiàn)代氣候?qū)W的分支：1 按研究尺度可分為：大氣候?qū)W、中氣候?qū)W和小氣候?qū)W；2 按研究所用的原理和方法可分為：天氣氣候?qū)W 、物理氣候?qū)W、動(dòng)力氣候?qū)W、衛(wèi)星氣候?qū)W、統(tǒng)計(jì)氣候?qū)W和地理氣候?qū)W；3 按研究時(shí)段和所用資料可分為地質(zhì)時(shí)期氣候?qū)W、歷史時(shí)期氣候?qū)W和現(xiàn)代氣候?qū)W。8）現(xiàn)代氣候?qū)W階段的三個(gè)特點(diǎn)：4 從氣候變化來(lái)研究氣候 ；5 從氣候系統(tǒng)來(lái)研究氣候；6 從氣候動(dòng)力學(xué)來(lái)研究氣候。第2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

4、圈相互作用的整體。這5個(gè)部分的物理、化學(xué)性質(zhì)差異很大，功能各不相同，這5個(gè)組成雖相互作用，但又長(zhǎng)期獨(dú)立存在。大氣+水 = 氣候的內(nèi)系統(tǒng)（大氣、海洋、冰雪等）全部陸地+地球外的宇宙 = 氣候的外系統(tǒng)2）氣候系統(tǒng)的變化中最為重要的外強(qiáng)迫因子：太陽(yáng)輻射、地球本身的結(jié)構(gòu)作用3）大氣圈地球大氣圈是幾乎均勻地分布在地球表面上薄薄的一層（地球半徑的0.5%厚）氣體混合物。*大氣是氣候系統(tǒng)中最活躍、變化最大的部分，是氣候系統(tǒng)的主體部分。大氣圈對(duì)于施加在其上的變化的響應(yīng)時(shí)間比氣候系統(tǒng)中任何其它分量短得多。*大氣和氣候系統(tǒng)其他成員間的熱量、水分和物質(zhì)交換是氣候系統(tǒng)各圈層之間相互作用的最基本過(guò)程：4） 溫室效應(yīng)（大

5、氣的保溫效應(yīng)）：大氣中的溫室氣體對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收很少，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)5） 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)6） 水圈：水圈由分布在地球上的所有液態(tài)水構(gòu)成。它包括海洋、內(nèi)海、湖泊、河流及地下水。對(duì)于氣候研究，海洋是水圈中最重要的，它們覆蓋了約三分之二的地球表面。海洋的響應(yīng)時(shí)間變化大，在混合層內(nèi)為數(shù)周到幾個(gè)月7）冰雪圈*組成及結(jié)構(gòu)：大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪蓋。*熱力性質(zhì)：反射率大*變化的時(shí)間尺度： 陸地雪蓋：季節(jié)

6、年際變化; 海冰：季節(jié)幾十年際變化; 大陸冰原和高山冰川：幾百年幾百萬(wàn)年.*對(duì)氣候的影響：冰雪面-大氣相互作用8）巖石圈（陸地圈）*組成及結(jié)構(gòu)：地球表層的固體表面，由巖石、土壤和沉積物組成。包括高原、平原、山地、丘陵、盆地等。*熱力性質(zhì): 熱容量小,熱慣性小.*變化的時(shí)間尺度: 山脈形成:105108年; 大陸漂移: 106109年; 陸塊位置和高度變化:109年以上.*對(duì)氣候的影響：地形的動(dòng)力作用、地表的熱力作用、陸面水循環(huán)。通過(guò)質(zhì)量、角動(dòng)量、感熱的輸送以及通過(guò)大氣邊界層的摩擦對(duì)動(dòng)能的耗散，巖石圈與大氣有很強(qiáng)的相互作用。9） 生物圈生物圈指的是陸地上和海洋中的植物以及生存在大氣、海洋和陸地的

7、動(dòng)物。包括人類本身。*生物圈對(duì)大氣圈的氣候變化是敏感的。10） 氣候系統(tǒng)的基本特性：氣候系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、高度非線性的、開放的巨系統(tǒng)*有規(guī)則的周期性變化：日變化、年變化等*較規(guī)則的周期性變化：準(zhǔn)雙周振蕩、準(zhǔn)兩年振蕩等*不規(guī)則的變化：百年增暖、大氣環(huán)流的突變11） 氣候系統(tǒng)的性質(zhì)：1 開放的非孤立系統(tǒng)2 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)3 不穩(wěn)定的高度耗散系統(tǒng)12）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Q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

8、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。13） 氣候系統(tǒng)的可預(yù)報(bào)性：第一類氣候預(yù)報(bào)：對(duì)未來(lái)某一具體時(shí)段氣候狀態(tài)的預(yù)報(bào)，其可預(yù)報(bào)性取決于作用于氣候系統(tǒng)的外力和氣候系統(tǒng)相互作用對(duì)大氣影響的可預(yù)報(bào)性。第二類氣候預(yù)報(bào)：與時(shí)間無(wú)關(guān)，預(yù)測(cè)氣候?qū)δ骋挥绊懸蛩刈兓捻憫?yīng)。第3章 氣候系統(tǒng)能量平衡1. 輻射基本知識(shí)2. 輻射基本定律3.1）太陽(yáng)常數(shù)：大氣上界、日地平均距離處、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2）太陽(yáng)高度角：太陽(yáng)光的入射方向和地平面之間的夾角3）赤緯角：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 4）時(shí)角的計(jì)算公式：5.

9、天文輻射：6大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的 吸收：瑞麗散射，米散射7. 大氣窗區(qū)：8. 大氣質(zhì)量數(shù)：第4章 氣候系統(tǒng)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。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)。水分循環(huán)

10、的尺度：(1)、全球水分循環(huán)：海陸間的水分循環(huán)大循環(huán)，循環(huán)的過(guò)程慢，水汽運(yùn)行的路程長(zhǎng)(2)、區(qū)域水分循環(huán)：海洋或陸地內(nèi)的水分循環(huán) 小循環(huán)的過(guò)程快，水汽運(yùn)行的路程短。（開放式循環(huán)系統(tǒng)）(3)、水-土-植系統(tǒng)水分循環(huán)：土壤、植物和水分構(gòu)成的相互作用的系統(tǒng)。（開放式循環(huán)系統(tǒng)）水分循環(huán)是由空間尺度幾米到幾千米、時(shí)間尺度幾小時(shí)到幾個(gè)月的相互交叉融合的復(fù)雜過(guò)程4. 蒸發(fā)：水分從物體表面既蒸發(fā)面向大氣逸散的現(xiàn)象稱為蒸發(fā)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)計(jì)算公式：H感熱通量 LE潛熱通量L為蒸發(fā)潛熱系數(shù)5

11、. 大氣中水含量（大氣中水汽輸送的計(jì)算）的計(jì)算 a(z)為高度z處的空氣絕對(duì)濕度6. 徑流形成過(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.7. 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.8. 地面水量平衡方程 第5章 大氣系統(tǒng)的平均狀態(tài)1. 平均溫度結(jié)構(gòu)：第6章 海氣相互作用1. 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

12、對(duì)氣候具有重要的調(diào)節(jié)作用，海洋的熱慣性和動(dòng)力慣性大（4） 海洋對(duì)溫室效應(yīng)的緩解作用，海洋對(duì)大氣中的CO2有吸收作用（ CO2的匯），減緩了全球增暖的速率。2. 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。3. 海陸物理特征的差異1）海陸面積的差異1.海洋表面積占地球總面積的70.8% 2.南北半球以及各緯度海陸分布不同2）海陸便面輻射特性差異1 對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率，海水表面平均為5-6%，陸面均為10-30%，海面輻射差額大于陸面；2 海水對(duì)輻射的透射作用，使海水吸收、儲(chǔ)存更多的

13、太陽(yáng)輻射。海洋透射可以到100m，陸面不到1mm3）海陸向大氣熱量輸送的差異3 全球平均感熱輸送陸地大于海洋；4 各緯度海洋潛熱大于陸地，全球平均海洋蒸發(fā)耗熱比陸地大3倍以上.4)海陸向下熱量輸送的差異5 海水的熱容（是空氣的3100倍）大于土壤1-2倍；6 海水有鉛直混合作用：渦動(dòng)、對(duì)流和分子垂直運(yùn)動(dòng)；7 海水大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng)。5)海、陸表面的摩擦阻力的差異 海面平滑、粗糙度小、平均風(fēng)速大于陸面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3 夏季海面氣溫低于陸地，冬季相反；4 海面氣溫的日較差和年較差都小于陸面.3）海陸分布對(duì)大氣水分的影響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