大氣科學(xué)概論第一講概述

大氣科學(xué)概論第一講概述第1頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月課程內(nèi)容第一章概述第二章大氣運動的基本規(guī)律第三章氣旋與反氣旋第四章關(guān)于氣團和鋒的介紹第五章關(guān)于天氣預(yù)報的基本方法和技術(shù)第六章海氣相互作用的產(chǎn)物———厄爾尼諾第七章氣候變化第2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月本章內(nèi)容

大氣科學(xué)的研究對象、內(nèi)容和學(xué)科體系

大氣科學(xué)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用

有關(guān)大氣的物理屬性第3頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)的研究對象、內(nèi)容和學(xué)科體系由于地球的引力作用，地球周圍聚集著一個氣體圈層，構(gòu)成了所謂大氣圈;大氣的分布是如此之廣，以致地球表面沒有任何地點不在大氣的籠罩之下；人類就生活在大氣圈底部的“下墊面”上;大氣圈是人類地理環(huán)境的重要組成部分。第4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣圈阻擋了大多數(shù)隕石第5頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)的研究對象

大氣科學(xué)的研究對象主要是覆蓋整個地球的大氣圈，也研究大氣與其周圍的水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈相互作用的物理和化學(xué)過程，此外還研究太陽系其他行星的大氣。第6頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

大氣科學(xué)的領(lǐng)域很廣，其基本內(nèi)容是：把大氣當(dāng)作研究的對象來探討其特性和狀態(tài)，如大氣的組成、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強和密度等等；研究導(dǎo)致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化；研究大氣現(xiàn)象的本質(zhì)，從而能解釋大氣現(xiàn)象，尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律；探討如何應(yīng)用這些規(guī)律，通過一定的措施，為預(yù)測和改善大氣環(huán)境服務(wù)（如人影、消霧、防雹等），使之能更適合于人類的生活和生產(chǎn)的需要。第7頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)的研究內(nèi)容

大氣科學(xué)是研究大氣的各種現(xiàn)象（包括人類活動對它的影響）及其演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律進行天氣、氣候的監(jiān)測和預(yù)測，從而趨利避害為人類服務(wù)的一門學(xué)科。第8頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月天氣和氣候的區(qū)別天氣和氣候是兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念

從時間尺度上講，天氣是指某一地區(qū)在某一瞬間或某一短時間內(nèi)大氣狀態(tài)（如氣溫、濕度、壓強等）和大氣現(xiàn)象（如風(fēng)、云、霧、降水等）的綜合。天氣過程是大氣中的短期過程。而氣候指的是在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動在長時間相互作用下，在某一時段內(nèi)大量天氣過程的綜合。第9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月世界主要氣候圖第10頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)

一個完整的氣候系統(tǒng)應(yīng)包括對氣候形成分布和變化有直接或間接影響的各個環(huán)節(jié)，除太陽輻射這個主要能源之外，氣候系統(tǒng)包括大氣圈、水圈、冰雪圈、陸地表面和生物圈（動、植物和人類）等5個子系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)內(nèi)部以及各子系統(tǒng)彼此之間的各種物理、化學(xué)乃至生物過程的相互作用決定著氣候的長期平均狀態(tài)以及各種時間尺度的變化。第11頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月《后天(TheDayAfterTomorrow)》《完美風(fēng)暴(PerfectStorm)》《龍卷風(fēng)（Tornadoes）》第12頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

覆蓋整個地球的大氣的質(zhì)量約占地球總質(zhì)量的百萬分之一。由于地心引力的作用，大氣質(zhì)量的90%聚集在地表15km高度以下的大氣層內(nèi)，99.9%（48km）。2000km以上，上大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯的上界。氣候系統(tǒng)之大氣圈第13頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月觀測證明，大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)是有顯著差異的。根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，同時考慮到大氣的垂直運動等情況，可將大氣分為五層。大氣的垂直結(jié)構(gòu)第14頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1.對流層對流層是地球大氣中最低的一層。云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層。對流層是對人類生產(chǎn)、生活影響最大的一個層次，也是大氣科學(xué)研究的重點層次。對流層有以下3個主要特征：（1）氣溫隨高度增加而降低：（2）垂直對流運動：（3）氣象要素水平分布不均勻：第15頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月在對流層的最下層稱為行星邊界層或摩擦層。其范圍一般是自地面到1—1.5km高度。在這層里大氣受地面摩擦和熱力的影響最大，湍流交換作用強，水汽和微塵含量較多，各種氣象要素都有明顯的日變化。行星邊界層以上的大氣層稱為自由大氣。在自由大氣中，地球表面的摩擦作用可以忽略不計。在對流層的最上層，介于對流層和平流層之間，還有一個厚度為數(shù)百米到1—2km的過渡層，稱為對流層頂。這一層的主要特征是：氣溫隨高度的增加突然降低緩慢，或者幾乎不變，成為上下等溫。第16頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2.平流層自對流層頂?shù)?5km左右為平流層。在平流層內(nèi)的溫度隨著高度的增高。平流層這種氣溫分布特征是和它受地面溫度影響很小，特別是存在著大量臭氧能夠直接吸收太陽輻射有關(guān)。雖然30km以上臭氧的含量已逐漸減少，但這里紫外線輻射很強烈，故溫度隨高度增加得以迅速增高，造成顯著的暖層。平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱。平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時間天空是晴朗的。平流層中的微塵遠(yuǎn)較對流層中少，但是當(dāng)火山猛烈爆發(fā)時，火山塵可到達平流層，影響能見度和氣溫。第17頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月3.中間層自平流層頂?shù)?5km左右為中間層。該層的特點是氣溫隨高度增加而迅速下降，并有相當(dāng)強烈的垂直運動。中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒有云層出現(xiàn)，在中間層的60—90km高度上，有一個只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。第18頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月4.熱層熱層又稱熱成層或暖層，它位于中間層頂以上。該層中，氣溫隨高度的增加而迅速增高。其增溫程度與太陽活動有關(guān)，當(dāng)太陽活動加強時，溫度隨高度增加很快升高。在熱層中空氣處于高度電離狀態(tài)，又可稱為電離層，正是由于高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽到很遠(yuǎn)地方的無線電臺的廣播。此外，在高緯度地區(qū)的晴夜，在熱層中可以出現(xiàn)彩色的極光。第19頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月5.散逸層這是大氣的最高層，又稱外層。這一層中氣溫隨高度增加很少變化。由于溫度高，空氣粒子運動速度很大，又因距地心較遠(yuǎn)，地心引力較小，所以這一層的主要特點是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過渡地帶。第20頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)之大氣圈地球大氣運動的復(fù)雜性空間尺度：小至幾米以下，大至幾千公里甚至上萬公里時間尺度；短至幾秒長至數(shù)十天或更長第21頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)各組成部分及其相互作用第22頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

地球大氣的組分以氮、氧、氬為主，它們占大氣總體積的99.96%，此外還包括二氧化碳、甲烷、臭氧、水汽、氡、氨等。大氣中還懸浮著水滴、冰晶、塵埃、花粉等液態(tài)、固態(tài)微粒。

氧：人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)水汽：淡水的主要資源臭氧：含量雖少，但能吸收太陽紫外輻射中對生命有害的部分第23頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液態(tài)水，其中海洋在氣候形成和變化中最重要。海洋是由世界大洋和鄰近海域的含鹽海水所組成。其總面積約占地球表面的71%，相當(dāng)于陸地面積的2.5倍。無論從力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)來看，海洋在氣候系統(tǒng)中具有最大的慣性，是一個巨大的能量貯存庫。氣候系統(tǒng)之水圈（海洋）第24頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)之水圈洋流示意圖暖流寒流第25頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月水圈（海洋）由于海洋對太陽輻射的反射率比陸面小，海洋單位面積所吸收的太陽輻射能比陸地多25％—50％。全球海洋表層的年平均溫度要比全球陸面溫度約高10℃左右。如果僅考慮100m深的表層海水，即占整個氣候系統(tǒng)總熱量的95.6％。僅此一端就可見其在氣候系統(tǒng)中的重要性。第26頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月陸面有時亦稱巖石圈。巖石圈的變化時間尺度甚長，其中如山脈形成的時間尺度約為105—108a，大陸飄移的時間尺度約為106—109a，而陸塊位置和高度變化的時間尺度則更在109a以上。它們的這些特征對地質(zhì)時期的氣候變化是有巨大影響的，但對近代在季節(jié)、年際、十年際乃致百年際的氣候變化中是可以忽略的。氣候系統(tǒng)之巖石圈第27頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月陸面（巖石圈）在上述近代氣候變化的時間尺度內(nèi)，除火山爆發(fā)外，對大氣的作用主要還是發(fā)生在陸地表面。因此在氣候系統(tǒng)中通常不用巖石圈這個更廣泛的名詞，而采用陸面一詞。陸地表面具有不同的海拔高度和起伏形勢，可分為山地、高原、平原、丘陵和盆地等類型。它們以不同的規(guī)模錯綜分布在各大洲之上，構(gòu)成崎嶇復(fù)雜的下墊面。第28頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)之巖石圈青藏高原第29頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月冰雪圈包括大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪蓋等。陸地雪蓋有季節(jié)性的變化，海冰有季節(jié)性到幾十年際的變化，而大陸冰原和冰川的變化要緩慢得多，約在幾百年甚至到幾百萬年的周期。冰川和冰原的體積變化與海平面高度的變化有很大關(guān)系。氣候系統(tǒng)之冰雪圈第30頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月冰雪圈由于冰雪具有很大的反射率，在冰雪覆蓋下，地表（包括海洋和陸地）與大氣間的熱量交換被阻止，因此冰雪對地表熱量平衡有很大影響。它是氣候系統(tǒng)中的一個重要子系統(tǒng)?？傊?，冰雪的主要效應(yīng)是增大了地表反照率，對大氣運動總是起冷卻（源）作用。第31頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)之冰雪圈第32頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月生物圈除了包括動植物，也包括人類本身。生物圈的各部分在變化的時間尺度上有顯著差異，但它們對氣候的變化都很敏感，而且反過來又影響氣候。生物對于大氣和海洋的CO2平衡，氣溶膠粒子的產(chǎn)生，以及其它與氣體成分和鹽類有關(guān)的化學(xué)平衡等都有很重要的作用。由于動物需要得到適當(dāng)?shù)氖澄锖蜅⒌兀詣游锶后w的變化也反映了氣候的變化。氣候系統(tǒng)之生物圈第33頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候系統(tǒng)之生物圈第34頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣的氣體組成成分

微量氣體含量通常用體積或質(zhì)量混合比表示。其定義為單位體積(質(zhì)量)大氣中微量氣體作占體積(質(zhì)量)的比例，以mL/L(mg/g)表示。第35頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月五大圈層相互作用第36頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)的學(xué)科體系物理氣象學(xué)氣象學(xué)天氣學(xué)動力氣象學(xué)大氣科學(xué)物理氣候?qū)W氣候?qū)W描述氣候?qū)W應(yīng)用氣候?qū)W第37頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

從20世紀(jì)60年代以來，大氣科學(xué)擴充了其傳統(tǒng)的研究內(nèi)容，出現(xiàn)了許多分支學(xué)科，主要有大氣探測、天氣學(xué)與大氣環(huán)流、大氣動力學(xué)、氣候?qū)W與全球變化、大氣物理學(xué)、大氣環(huán)境學(xué)、大氣化學(xué)、人工影響天氣、應(yīng)用氣象學(xué)等。大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系第38頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

由于人類越來越認(rèn)識到大氣圈與水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈之間相互作用和相互影響的重要性，要了解大氣變化過程就不能不深入到其他圈層變化過程的研究。因此，大氣科學(xué)與其它學(xué)科之間的相互滲透也越來越深入。第39頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

總之，人類生產(chǎn)和生活的發(fā)展，將不斷提出新的問題和要求，推動大氣科學(xué)新理論和新分支的發(fā)展。大氣科學(xué)新的發(fā)展，必將不斷提高它為生產(chǎn)和生活服務(wù)的能力，如提高天氣和氣候預(yù)報的準(zhǔn)確率、為開發(fā)利用氣象資源和制定經(jīng)濟政策提供更加可靠的科學(xué)依據(jù)等，其經(jīng)濟效益和社會效益將不可估量。第40頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)大氣科學(xué)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用第41頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)的發(fā)展史古代氣象知識的積累時期大氣科學(xué)的建立時期大氣科學(xué)主要分支的形成時期大氣科學(xué)迅速發(fā)展時期第42頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月古氣象史時代

從人類有文字記載的歷史時期開始到十六世紀(jì)末。

氣象史的兩個時代：近現(xiàn)代氣象史時代從十六世紀(jì)末至今以來。第43頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月古代氣象知識的積累時期

（自人類文明開始至16世紀(jì)）源流：1）以中國和印度為主的亞洲（中國殷代便有記載，測量空氣濕度、風(fēng)向和降水量的儀器都是我國最先發(fā)明的）2）地中海東部、歐亞非三洲的交匯處（埃及文化、巴比倫文化和希臘文化的發(fā)祥地）最早的氣象學(xué)專著：亞里士多德《氣象匯論》英國氣象學(xué)的奠基人---圣比德《自然本質(zhì)》第44頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第一次飛躍:（大約1700—1859年）氣象儀器如溫度表、雨量器、氣壓表等相繼發(fā)明，導(dǎo)致對信風(fēng)和全球大氣環(huán)流的研究。各種氣象儀器相繼問世：空氣溫度表（1597）、氣壓表（1643）、虹吸式自記雨量計（1662）、毛發(fā)濕度計（1783）第一個氣象觀測站：1653年由意大利的斐迪南二世在佛羅倫薩建立，18世紀(jì)80年代哈默爾組建了由歐洲、北美洲和西伯利亞共20個國家的57個氣象觀測站構(gòu)成的觀測網(wǎng)。第45頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1686年哈雷發(fā)現(xiàn)信風(fēng)，認(rèn)為信風(fēng)同太陽供給赤道較多的熱有關(guān)。哈得來在1735年的《關(guān)于信風(fēng)之起因》中，第一次對大氣環(huán)流考慮地球自轉(zhuǎn)的因素，并首次創(chuàng)立了經(jīng)圈環(huán)流的理論。

18世紀(jì)中葉，人們開始進行高空探測的嘗試。

17世紀(jì)～19世紀(jì)初，流體的概念及牛頓的力學(xué)三大定律和微積分學(xué)，為動力氣象學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。第一次飛躍:（大約1700—1859年）第46頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第二次飛躍:（1860—1940）無線電報發(fā)明，地面氣象觀測網(wǎng)產(chǎn)生，天氣圖誕生，VBjerknes創(chuàng)立了鋒面學(xué)說，提出了著名的斜壓概念和環(huán)流理論，從此天氣學(xué)和動力氣象學(xué)形成并得到發(fā)展。第47頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一張?zhí)鞖鈭D：1820年，布蘭德斯（德國）風(fēng)與氣壓關(guān)系的提出：1857年，白貝羅（荷蘭）科里奧利力的引入：1861年，費雷爾（美國）環(huán)流理論：1897年，VBjerknes（1921年提出大氣環(huán)流圖案）現(xiàn)代天氣學(xué)理論，天氣分析和天氣預(yù)報方法，基本上是由VBjerknes父子、索爾貝格和伯杰龍等人在20世紀(jì)20～30年代期間建立起來的。1939年Rossby等提出了長波理論。第二次飛躍:（1860—1940）第48頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第三次飛躍:（1941—1980）無線電探空儀發(fā)明，高空觀測網(wǎng)迅速建立，Rossby提出了長波動力學(xué)，創(chuàng)立了長波理論。Lorenz提出奇異吸引子與混沌理論、準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論、適應(yīng)理論、突變理論和不穩(wěn)定理論等并相繼得到應(yīng)用，大尺度天氣學(xué)進入成熟階段。第49頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第四次飛躍:（大1980—）空間和地面大氣遙感探測與氣象信息技術(shù)系統(tǒng)日趨完善，大氣科學(xué)試驗正從局部的專業(yè)試驗向全球的綜合性試驗過渡，氣候研究正朝著更加廣泛、更加綜合的方向發(fā)展。第50頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)迅速發(fā)展

（20世紀(jì)50年代以來）特點：第一、是開展大規(guī)模的科學(xué)實驗；第二、是利用電子計算機進行數(shù)值模擬試驗；第三、是把大氣作為一個整體進行研究；此外，愈來愈注意人類活動對氣候的影響第51頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月我國大氣科學(xué)研究的發(fā)展概況我國自周朝以后，許多典籍中都有關(guān)于氣象和氣候知識的記載。例如，《徐霞客游記》、《易經(jīng)》、《孫子兵法》、《本草綱目》、《山海經(jīng)》、《楚辭》等1743年法國傳教士高比在北京設(shè)立的測侯所，是我國境內(nèi)用近代氣象儀器進行測候的開始。1911年后，我國在北京成立中央觀象臺。1927年后，在南京中央研究院設(shè)置氣象研究所。抗日戰(zhàn)爭期間，1941年在重慶成立中央氣象局。第52頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月我國大氣科學(xué)研究的發(fā)展概況

新中國成立以來，全國各地普遍建立各級臺站，地面和高空氣象測報網(wǎng)已基本建成。特別是結(jié)合農(nóng)業(yè)的需要，促進了我國具有獨創(chuàng)性的縣站預(yù)報的建立和發(fā)展?；A(chǔ)理論、天氣氣候、衛(wèi)星氣象、人工影響天氣等方面都開展了研究。第53頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)在國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展中的作用（1）大氣科學(xué)在防災(zāi)減災(zāi)中的作用；（2）在環(huán)境保護方面的作用；（3）在航線航路等交通安全方面的作用。第54頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用

大氣科學(xué)與社會和經(jīng)濟的發(fā)展有著密切關(guān)系；發(fā)生在大氣中的各種現(xiàn)象及其變化，如雨水和溫暖等可以造福人類；但是它們也可以帶來嚴(yán)寒、酷暑、干旱和雨澇、冰雹、龍卷等氣象災(zāi)害，這些都直接影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和人民生活，甚至威脅了人民的生命財產(chǎn)。第55頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月臺風(fēng)臺風(fēng)“莫拉克”09年8月莫拉克臺風(fēng)造成全臺灣共461人死亡、192人失蹤、46人受傷。農(nóng)林漁牧損失累計達到新臺幣145多億萬元。第56頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月深圳連降暴雨海上世界酒吧街被淹07年6月11日凌晨4時，受連日暴雨影響，廣東韓江水位暴漲，沿江的豐順縣留隍鎮(zhèn)、黃金鎮(zhèn)、潭江鎮(zhèn)水位均超出警戒線4米以上，堤壩出現(xiàn)多處險情，隨時有漫堤垮壩危險。豐順縣三防辦采取開閘分洪措施，截至當(dāng)日下午4時，韓江水位有所回落，但仍高于警戒水位3.5米。這是豐順縣受災(zāi)最重的留隍鎮(zhèn)一處房屋被洪水淹沒。暴雨第57頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月臺風(fēng)臺風(fēng)“海棠”05年7月超強臺風(fēng)“桑美”重創(chuàng)浙江蒼南縣。只有210戶人的蒼南馬站鎮(zhèn)頂魁村房子倒塌150多間，整個村莊幾乎被夷為平地，現(xiàn)場情景慘不忍睹，直接經(jīng)濟損失高達上千萬元人民幣。第58頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2005年8月颶風(fēng)“卡特里娜”第59頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月新奧爾良成了水國澤鄉(xiāng)第60頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月場面殘不忍睹第61頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用而氣候災(zāi)害則是大范圍、長時間的氣候異常造成的災(zāi)害，如長時間氣溫偏高、偏低、或降水量偏多、偏少等。氣候異常會帶來干旱、洪澇、低溫、冷害等，較嚴(yán)重的會對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、牧業(yè)、水利、交通等產(chǎn)生巨大影響，造成巨大經(jīng)濟損失。第62頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1998年夏季長江流域和嫩江、松花江流域發(fā)生的持大洪澇。第63頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣象災(zāi)害給我國帶來的經(jīng)濟損失不斷增加20092006年：2516.9億2007年：2378.5億2008年：3244.5億2009年：2500億第64頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月雨雪量較大的區(qū)域集中在江淮、江漢東部、江南、華南及云南西北部等地，過程降水量達50-250mm。紅色區(qū)域為凍雨區(qū)貴州累積降水量較小，主要是凍雨天氣2008年1月10日至2月2日全國降水量分布圖2008年1月我國南方冰凍雨雪災(zāi)害第65頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2007/2008低溫雨雪冰凍極端災(zāi)害對電力、交通、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市用水等造成災(zāi)難性影響第66頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2010年西南地區(qū)秋冬春連旱！第67頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2010年武漢重慶廣州吉林舟曲第68頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2010年7月全國極端天氣和氣候事件第69頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2010年8月國外重大災(zāi)害性天氣氣候事件第70頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用由于天氣和氣候災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失如此之大，因此，研究這些災(zāi)害的發(fā)生及成因，持別是關(guān)于這些氣候和天氣災(zāi)害預(yù)測機理和方法的研究是當(dāng)前國際科學(xué)研究的熱門課題，更是我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)中急需研究的一項重要的科學(xué)問題。第71頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、在環(huán)境保護中的作用大量使用化石燃料和燃燒有機物；大量施用化肥；人類生活中大量使用冰箱和汽車，汽車尾氣大量是氮氧化物，冰箱大量施用氟利昂，而氟利昂將會破壞大氣中的臭氧；水稻種植和有機物的腐化會產(chǎn)生大量甲烷。第72頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、在環(huán)境保護中的作用根據(jù)科學(xué)家的估算，當(dāng)二氧化碳增加1倍時，全球氣溫將升高1.5℃左右。由于全球氣溫升高，這將導(dǎo)致全球海平面升高。到2050年前后，海平面平均將要升高22cm左右；全球氣溫上升，干旱化，荒漠化加劇，水資源缺乏，全球生態(tài)系統(tǒng)，人類居住的環(huán)境惡化，水資源和空氣污染……第73頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月夏威夷MaunaLoa觀象臺測量的大氣CO2濃度變化現(xiàn)已達到368ppmv（百萬分之一體積）。第74頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(Jonesetal.1999)第75頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月192019401960198020002020190051015年1970年2000年高山生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖十分敏感——山地冰川普遍退縮冰川面積（平方公里）乞里馬扎羅山脈（坦桑尼亞）第76頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1986年2000年由于氣候變暖，長江源最大冰川——崗加曲巴冰川近40年退縮4000米第77頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月青海湖(a)近百年和近六百年(b)水位變化的重建曲線湖泊水位下降、面積萎縮年年湖水位(米)湖水位(米)1960197019801990400045005000湖面積(平方公里)年下降約12米縮小670多km2第78頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月阿姆斯特丹（荷）布雷斯特（法）毫米毫米毫米年希維諾烏伊希切（波）全球變暖引起海平面上升20世紀(jì)上升最快，從1900年全球平均上升10-20cm第79頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月我國海平面上升趨勢明顯未來還將繼續(xù)升高。預(yù)測未來100年上升幅度28-68厘米。海域2030年2050年2100年遼寧－天津11－1219－2157－63山東半島東南部-1－02－428－34江蘇－廣東東部13－1421－2462－68珠江口附近5－710－1343－50廣東西部－廣西13－1422－2462－68近五十年海平面明顯上升，平均上升速率為每年2.6毫米。近幾年上升速率加快。第80頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、在環(huán)境保護中的作用干旱化、荒漠化加劇，水資源缺乏；此外，全球生態(tài)系統(tǒng)、人類居住的環(huán)境惡化、水資源和空氣污染等嚴(yán)重地影響著人類的生活。研究大氣的成分如何變化及其在大氣中如何通過物理的、化學(xué)的和動力的過程來改變著地球環(huán)境也是大氣科學(xué)主要研究內(nèi)容之一。第81頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月全球變暖將影響整個水循環(huán)過程水循環(huán)將加強第82頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1、對飛機起飛、飛行和降落的影響空中的顛簸、能見度、雷電等嚴(yán)重的影響起飛、飛行和降落的安全?？罩蓄嶔ぶ饕怯捎跉饬髑凶兇蠖a(chǎn)生湍流以及由于強盛積云對流產(chǎn)生強的垂直運動所致；機場能見度差嚴(yán)重影響飛機起飛和降落，甚至產(chǎn)生空難事故；機場上空發(fā)生雷電，對飛機的起飛和降落有嚴(yán)重影響；暴雨和大雪天氣，由于跑道滑，且能見度也受影響，在一定程度上也影響飛機的起飛和降落。三、在現(xiàn)代交通運輸上的作用第83頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、對海港和輪船航行的影響海浪、海冰、風(fēng)暴潮，臺風(fēng)3、對于鐵路和高速公路交通的影響濃霧，暴風(fēng)雨雪第84頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用（1）提供氣象觀測資料，并加以整理分析，找出它們的規(guī)律和特性，供生產(chǎn)建設(shè)部門應(yīng)用；（2）提供未來天氣預(yù)報和氣候變化趨勢預(yù)報，做生產(chǎn)建設(shè)部門的參謀；（3）根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)的需要和可能，用人工控制局部天氣和改造小氣候的條件。其中前二項應(yīng)用最廣，已經(jīng)在農(nóng)林、漁鹽、交通、工程、醫(yī)療衛(wèi)生和軍事國防等方面取得良好效果。第85頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用是十分廣泛十分重要的，并已分門別類形成各自獨立的應(yīng)用氣象學(xué)和應(yīng)用氣候?qū)W，如：

農(nóng)業(yè)氣象（氣候）學(xué)，林業(yè)氣象（氣候）學(xué)，鹽業(yè)氣象學(xué)、漁業(yè)氣象學(xué)，航空氣象學(xué)、航海氣象學(xué)、醫(yī)療氣象學(xué)、建筑氣象學(xué)、污染氣象學(xué)和軍事氣象學(xué)等等。第86頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題一、基本概念：天氣；氣候；氣象學(xué)；氣候?qū)W；氣候系統(tǒng)；二、常識記憶：①世界上第一個氣象站于1653年在意大利建立；②世界上第一張?zhí)鞖鈭D于1820年由布蘭德斯繪制成；③世界上第一顆氣象衛(wèi)星是美國于1960.4.1發(fā)射的；④世界氣象日為每年的3月23日。第87頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月[1]《大氣科學(xué)概觀》，（美）華萊士，（美）霍布斯，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年[2]《氣象學(xué)與氣候?qū)W》，黃潤本，高等教育出版社，1986年[3]《氣象學(xué)與氣候?qū)W》，周淑貞，等，高等教育出版社，1985年[4]《大氣科學(xué)概論》，黃榮輝，等，氣象出版社，2005年參考書籍第88頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月有關(guān)大氣的物理屬性

在氣象學(xué)上，大氣的物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來表征。一、主要氣象要素氣象要素是指表示大氣屬性和大氣現(xiàn)象的物理量，如氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水量、能見度等等。第89頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）氣溫在一定的容積內(nèi)，一定質(zhì)量的空氣，其溫度的高低只與氣體分子運動的平均動能有關(guān)。即這一動能與絕對溫度T成正比。因此，空氣冷熱的程度，實質(zhì)上是空氣分子平均動能的表現(xiàn)。當(dāng)空氣獲得（失去）熱量時，其分子運動的平均速度增大（減少），平均動能增加（減?。?，氣溫也就升高（降低）。目前我國規(guī)定用攝氏度（℃）溫標(biāo)，在理論研究上常用絕對溫標(biāo)，以K表示，兩種溫標(biāo)之間的換算關(guān)系為：T=t+273.15≈t+273。大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。第90頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氣壓氣壓指大氣的壓強。它是空氣的分子運動與地球重力場綜合作用的結(jié)果。若以P代表氣壓，F(xiàn)代表面積A上所承受的力，則：P=F/A若M為任何面積A上的大氣質(zhì)量，在地球重力場中，g為重力加速度，則這個面積A上大氣柱的重量為：F=Mg在靜止大氣中，面積A上大氣柱的重量就是該面上所承受的力：P=Mg/A即靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所承受的大氣柱的重量。第91頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氣壓一般情況下氣壓值