大學(xué)課程《自然災(zāi)害》復(fù)習(xí)資料

1、第一章緒論相關(guān)概念自然致災(zāi)因子:其中“災(zāi)”是指“危害性、危險(xiǎn)性自然災(zāi)害:其中“災(zāi)”是指“災(zāi)害、災(zāi)難”危害性:是指致災(zāi)因子對(duì)承災(zāi)體實(shí)際造成的損害,強(qiáng)調(diào)結(jié)果;危險(xiǎn)性:是指致災(zāi)因子造成的損害的可能性,強(qiáng)調(diào)變化;災(zāi)害已經(jīng)發(fā)生的承受對(duì)象叫承災(zāi)體,沒有發(fā)生災(zāi)害有可能承受損失的對(duì)象只能叫承險(xiǎn)體只有致災(zāi)因子超過一定的閾值才能產(chǎn)生人類社會(huì)的損失,即災(zāi)害人類社會(huì)的受災(zāi)程度取決于某種特定自然現(xiàn)象的變異程度,還取決于人類社會(huì)承受自然環(huán)境變化的能力自然災(zāi)害系統(tǒng)是由孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體共同組成的地球表層變異系統(tǒng)致災(zāi)因子的屬性分類:氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境災(zāi)害等發(fā)生時(shí)間和過程分類:突發(fā)性災(zāi)害、漸變性災(zāi)害 自然災(zāi)害的特

2、點(diǎn):廣泛性與區(qū)域性頻繁性和不確定性周期性和不重復(fù)性聯(lián)系性危害具有嚴(yán)重性不可避免性和可減輕性決策者應(yīng)該如何把自然災(zāi)害的影響降到最小?災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后;生理、心理暴雨、大暴雨和特大暴雨的劃分標(biāo)準(zhǔn)以24小時(shí)的降水量為劃分標(biāo)準(zhǔn)如何劃分不同等級(jí)的干旱。需要考慮哪些因素:干旱程度、持續(xù)時(shí)間、還是別的?干旱:氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱、社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱、大氣干旱第二章氣象災(zāi)害特征和機(jī)理大氣圈大氣圈組成:氮?dú)?78.08%、氧氣(20.95%、氬氣(0.93%、二氧化碳(0.037%、水蒸氣(0-4%、其他極少量氣體對(duì)流層:對(duì)流層大氣有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng);這層大氣對(duì)流的原因,有地表(主要海、陸受熱不均引起的熱力對(duì)流

3、、地表起伏不平引起的動(dòng)力湍流以及冷暖空氣交匯引起的強(qiáng)迫升降等。對(duì)流層的高度在低緯地區(qū)大約1718km,中緯度地區(qū)大約1012km,高緯地區(qū)僅有89km。一般是夏季高、冬季低。熱源主要是地面輻射,小部分太陽輻射。溫度隨高度升高下降,每升高100m降0.65。平流層:平流層是自對(duì)流層頂?shù)?5km高度間的氣層,溫度隨高度升高而升高;熱能主要來源于對(duì)太陽輻射(主要是紫外輻射的吸收,特別是臭氧的吸收。雖然臭氧的濃度自25km 向上有所減小,但紫外輻射的強(qiáng)度隨高度逐漸增強(qiáng),而且空氣密度隨高度升高迅速減小,這就導(dǎo)致高層吸收的有限輻射能可以產(chǎn)生較大的溫度增量。由于溫度垂直分布是遞增的,不利于氣流的對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)展

4、,氣流運(yùn)動(dòng)以平流為主,氣流平穩(wěn)、能見度好,是良好的飛行層次。中間層:自平流層頂?shù)?5km間氣層稱中間層。這一層已經(jīng)沒有臭氧,以致吸收的輻射能明顯減小,并隨高度遞減,因而這層的氣溫隨高度升高迅速下降,這種溫度垂直分布有利于垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展,因而垂直運(yùn)動(dòng)明顯,又稱“上對(duì)流層”或“高空對(duì)流層”。熱源為太陽輻射。熱層:中間層頂?shù)?00km高度間氣層稱為熱層,熱層氣溫隨高度迅速升高,吸收太陽外層輻射;該層氣體處于高度電離狀態(tài),又稱作電離層。散逸層:指800km高度以上的大氣層。這一層的氣溫隨高度增高而升高。熱源為太陽外層輻射。地球的大氣在地面最稠密,90%的大氣圈質(zhì)量都集中在地面以上16km的范圍以內(nèi)。有人

5、將離地面100km的地方稱為地球大氣與外界空間的邊界,把它叫做卡曼線(Karman。在5.6km的高空,大氣壓約為海平面的50%,這表明5.6km以內(nèi)的低層大氣的質(zhì)量為整個(gè)大氣圈的一半。全球尺度大氣的運(yùn)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的能量有多種來源,其中最重要的是太陽能。太陽是一個(gè)巨大的能源,它送到地球的光功率有12×10TW。太陽在大氣圈頂部垂直照在單位面積上的能量,大致是個(gè)常數(shù),為1370W/m²,被稱為太陽常數(shù)。理想狀態(tài)的風(fēng):只考慮水平氣壓梯度力,由高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)做水平運(yùn)動(dòng),形成了風(fēng)。單圈環(huán)流假設(shè)地球表面是均勻一致的,并且沒有地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),即空氣的運(yùn)動(dòng)既無摩擦力,又無地轉(zhuǎn)偏向力的作用

6、。赤道受熱空氣上升形成赤道低壓,極地空氣冷卻下沉形成極地高壓。在低層產(chǎn)生自極地流向赤道的氣流補(bǔ)充了赤道上空流出的空氣質(zhì)量,這樣就形成了赤道與極地之間一個(gè)閉合的大氣環(huán)流,這種經(jīng)圈環(huán)流稱為單圈環(huán)流。地轉(zhuǎn)偏向力方向:垂直風(fēng)向在水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的影響下,風(fēng)向平行于等壓線。隨著緯度的增加,地轉(zhuǎn)偏向力作用逐漸增大。三圈環(huán)流假設(shè)地球有自轉(zhuǎn),地球表面均一。由于地球在不停地自西向東自轉(zhuǎn),存在地轉(zhuǎn)偏向力,迫使運(yùn)動(dòng)著的大氣在北半球向右偏轉(zhuǎn),南半球向左偏轉(zhuǎn)。赤道上受熱上升的空氣自高空流向高緯,隨著緯度的增加,地轉(zhuǎn)偏向力作用逐漸增大,氣流就逐漸向緯圈方向偏轉(zhuǎn),到30°N附近,地轉(zhuǎn)偏向力增大到與氣壓梯

7、度力相等,它阻礙氣流向極地流動(dòng)。故氣流在30°N上空堆積并下沉,使低層產(chǎn)生一個(gè)高壓帶,稱為副熱帶高壓帶,赤道則因空氣上升形成赤道低壓帶,這就導(dǎo)致空氣從副熱帶高壓帶分別流向赤道和高緯地區(qū)。極地寒冷、空氣密度大,地面氣壓高,形成極地高壓帶。從極地高壓區(qū)流出的偏東風(fēng)和從副熱帶高壓帶流出的偏西風(fēng)在60°N附近匯合,暖空氣被冷空氣抬升,從高空分別流向極地和副熱帶。在緯度60°N附近,由于氣流流出,低層形成副極地低壓帶。熱力環(huán)流地球有自轉(zhuǎn),表面不均一。由于下墊面條件不同,三圈環(huán)流的模式被打破。熱力環(huán)流:由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。形成熱力環(huán)流的根本原因是太陽輻射能的緯度

8、分布不均,地球自轉(zhuǎn)和地球表面不均一等產(chǎn)生的熱力差。下墊面性質(zhì)影響其溫度變化速度:含水量較大的下墊面升溫慢、降溫慢。季風(fēng)季風(fēng),由于大陸及鄰近海洋之間存在的溫度差異而形成大范圍盛行的,風(fēng)向隨季節(jié)有顯著變化的風(fēng)系,具有這種大氣環(huán)流特征的風(fēng)稱為季風(fēng)。氣團(tuán)在水平方向上大氣的物理屬性主要指溫度、濕度和穩(wěn)定度。氣團(tuán)形成條件:具有范圍大、性質(zhì)均勻的下墊面,合適的環(huán)流條件(使大范圍的空氣能在源地上空停留較長(zhǎng)的時(shí)間或緩慢移動(dòng)冷氣團(tuán)移到暖的地區(qū)變性快,而暖的氣團(tuán)移到冷的地區(qū)變性慢。地理分類法:按源地的溫度性質(zhì),將氣團(tuán)分成冰洋氣團(tuán)、極地氣團(tuán)、熱帶氣團(tuán)、赤道氣團(tuán);按源地的濕度性質(zhì),又將氣團(tuán)分為海洋性氣團(tuán)和大陸性氣團(tuán)兩種

9、熱力分類法:氣團(tuán)可分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)冷氣團(tuán):冷氣團(tuán)向南移行至另一地區(qū)時(shí),不僅會(huì)使這個(gè)地區(qū)變冷,且由于氣團(tuán)底部增暖,氣溫直減率增大,氣層往往趨于不穩(wěn)定,有利于對(duì)流的發(fā)展,產(chǎn)生不穩(wěn)定天氣暖氣團(tuán):暖氣團(tuán)向北移行至另一地區(qū)時(shí),不僅會(huì)使這個(gè)地區(qū)變暖,且由于氣團(tuán)底部變冷,氣溫直減率變小,會(huì)使該地上空氣層的穩(wěn)定度增大,對(duì)流運(yùn)動(dòng)不易發(fā)展,產(chǎn)生穩(wěn)定性天氣。氣候變化是真實(shí)的嗎?是的氣候變化的事實(shí)與證據(jù)?全球氣候變暖:1880-2012溫度升高0.85、格陵蘭和南極冰蓋冰量消失、海平面上升;極端氣候出現(xiàn)頻率增加;厄爾尼諾現(xiàn)象加劇丑聞:氣候門事件,冰川門事件,亞馬遜門事件觀測(cè)近50年來,大部分陸地區(qū)域強(qiáng)降水發(fā)生頻率上

10、升;熱晝、熱夜、熱浪更為頻繁;更大范圍地區(qū)發(fā)生強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)更長(zhǎng)的干旱;熱帶氣旋(臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)強(qiáng)度增大。導(dǎo)致全球性氣候變化的主要因素?人類活動(dòng):大氣二氧化碳濃度增加;氣候變化自然規(guī)律,處于間冰期;太陽活動(dòng)影響.反氣候變化說的主要證據(jù)是是么?全球平均氣溫變化總在二氧化碳濃度變化之前;地球現(xiàn)在處于間冰期,氣候存在變暖趨勢(shì); 1935-1975年間二氧化碳排放量上升,但全球氣溫出現(xiàn)40年的下降;對(duì)熱島效應(yīng)考慮不足溫室效應(yīng):大氣中云、水汽、二氧化碳等可以使太陽入射的短波輻射通過,但是卻阻止了地球表面出射的長(zhǎng)波輻射。地球系統(tǒng)模型 工業(yè)革命以來的人為化石燃料碳排放已經(jīng)對(duì)大氣溫度,海洋熱容量,海冰覆蓋率等氣候

11、系統(tǒng)重要因子帶了顯著的影響。歷史時(shí)期發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家對(duì)氣候變化分別負(fù)有2/3和1/3的責(zé)任。通過國(guó)際貿(mào)易,發(fā)達(dá)國(guó)家把9.4%的責(zé)任轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國(guó)家。人為SO排放對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著的降溫效應(yīng),對(duì)云,降水,氣溫,海冰覆蓋等氣候系統(tǒng)重要因子產(chǎn)生了明顯的作用。應(yīng)對(duì)氣候變化減緩氣候變暖:工業(yè)溫室氣體減排(直接減少大氣中溫室氣體濃度;影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展,特別是對(duì)于發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響巨大地球系統(tǒng)工程(海內(nèi)撒鐵粉、二氧化碳固化打入海底適應(yīng)氣候變暖你對(duì)于氣候變化的歷史責(zé)任問題有何看法?歷史時(shí)期發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家對(duì)氣候變化分別負(fù)有2/3和1/3的責(zé)任。全球范圍的降水產(chǎn)品有哪些,精度如何?課堂測(cè)試1.以某

12、種災(zāi)害為例簡(jiǎn)述自然災(zāi)害的特點(diǎn)。廣泛性和區(qū)域性、頻繁性和不確定性、周期性和不重復(fù)性、聯(lián)系性、嚴(yán)重性、不可避免性和可減輕性(臺(tái)風(fēng)2.從熱量來源的角度闡述大氣圈各圈層溫度隨高度變化的特點(diǎn)。對(duì)流層;熱源主要為地面輻射,小部分為太陽輻射;溫度隨高度上升而下降、平流層;熱源為太陽輻射(主要是臭氧對(duì)紫外輻射的吸收;溫度隨高度上升而上升中間層;熱源為太陽輻射;溫度隨高度上升而下降熱層;熱源為太陽外層輻射;溫度隨高度上升而上升散逸層;熱源為太陽外層輻射;溫度隨高度上升而上升3.綜述單圈、三圈和熱力環(huán)流特征,并解釋其中原因。(單圈、三圈省略熱力環(huán)流:地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流原因:太陽輻射在緯度的分布不均,地球

13、自轉(zhuǎn)及地面不均一4.論述中國(guó)和美國(guó)政府在氣候變化外交談判中針對(duì)不同國(guó)家對(duì)氣候變化歷史責(zé)任的觀點(diǎn),以及其可能主要依據(jù)的事實(shí)。中:發(fā)達(dá)國(guó)家負(fù)主要責(zé)任;發(fā)展中國(guó)家自工業(yè)革命開始的歷史人均排放量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家美:發(fā)展中國(guó)家負(fù)主要責(zé)任;發(fā)展中國(guó)家近年來總排放量高于發(fā)達(dá)國(guó)家5.你是否贊同人類活動(dòng)是導(dǎo)致氣候變化的觀點(diǎn)?說明主要依據(jù)。贊成,自工業(yè)革命大氣二氧化碳濃度明顯上升,增強(qiáng)了溫室效應(yīng)臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)(或颶風(fēng)是產(chǎn)生于熱帶洋面上的一種強(qiáng)烈熱帶氣旋。根據(jù)世界氣象組織定義:熱帶氣旋中心持續(xù)風(fēng)速達(dá)到12級(jí)(即每秒32.7米或以上稱為臺(tái)風(fēng)。風(fēng)的形成:風(fēng)是因?yàn)榭諝獾拿芏炔痪鶆?發(fā)生流動(dòng)的現(xiàn)象。臺(tái)風(fēng)的形成在熱帶海洋上,海面受太

14、陽直射而使海水溫度升高,海水蒸發(fā)成水汽散布在空中,這種空氣溫度高、濕度大,因溫度高而膨脹,致使密度減小,質(zhì)量減輕。赤道附近風(fēng)力微弱,所以很容易上升發(fā)生對(duì)流作用,同時(shí)周圍較冷空氣流入補(bǔ)充,然后再上升,如此循環(huán)不已,形成溫度較高、重量較輕、密度較小的空氣柱,即所謂的熱帶低壓。在夏季,太陽直射區(qū)域向北移,東南信風(fēng)越過赤道轉(zhuǎn)向成西南季風(fēng),和東北信風(fēng)相遇,更迫擠此空氣上升,增加對(duì)流作用,西南季風(fēng)和東北信風(fēng)方向不同,相遇時(shí)常造成波動(dòng)和旋渦。這種西南季風(fēng)和東北信風(fēng)相遇造成的輻合作用,和原來的對(duì)流作用繼續(xù)不斷,使已形成為低氣壓的旋渦繼續(xù)加深,也就是使四周空氣加快向旋渦中心流,流入愈快,風(fēng)速愈大;當(dāng)近地面最大風(fēng)

15、速到達(dá)或超過某個(gè)數(shù)值時(shí),我們就稱它為臺(tái)風(fēng)。 臺(tái)風(fēng)形成必須具備的條件:廣闊的高溫洋面。臺(tái)風(fēng)的形成與發(fā)展能量主要來源于大量水汽凝結(jié)所釋放的潛熱。熱帶洋面上,海溫高,蒸發(fā)強(qiáng),通過湍流運(yùn)動(dòng)向大氣輸送大量熱量和水汽,其大量?jī)?nèi)能是臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生和發(fā)展的巨大能量來源。合適的流場(chǎng)。適宜的環(huán)流條件能起動(dòng)和誘導(dǎo)高溫高濕的空氣產(chǎn)生擾動(dòng),使氣流輻合上升。合適的地轉(zhuǎn)偏向力。氣流產(chǎn)生攏動(dòng)后,必有地轉(zhuǎn)偏向力作用。地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)不到一定數(shù)值時(shí),向中心輻合的氣流會(huì)直達(dá)低壓中心,使之填塞不能形成氣旋性渦旋,臺(tái)風(fēng)無法形成。所以臺(tái)風(fēng)大多發(fā)生在南、北緯5°20°之間。風(fēng)的垂直切變要小。在地轉(zhuǎn)偏向力作用下,輻合上升氣流發(fā)展為

16、氣旋性渦旋。氣流上升,絕熱冷卻產(chǎn)生凝結(jié),釋放的潛熱使空氣增暖。風(fēng)的垂直切變小,使?jié)摕岵幌蛲鈹U(kuò)散,保持臺(tái)風(fēng)的暖心結(jié)構(gòu)。暖心的反饋?zhàn)饔?使臺(tái)風(fēng)中心氣壓繼續(xù)降紙,空氣渦旋愈旋轉(zhuǎn)愈強(qiáng),最后發(fā)展為臺(tái)風(fēng)。臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)和天氣臺(tái)風(fēng)分為臺(tái)風(fēng)眼、渦旋風(fēng)雨區(qū)、外圍大風(fēng)區(qū)。臺(tái)風(fēng)眼位于臺(tái)風(fēng)中心,內(nèi)盛行下沉氣流,故天氣睛朗,風(fēng)平浪靜。渦旋風(fēng)雨區(qū)盛行強(qiáng)烈的輻合上升氣流,形成濃厚的云層,出現(xiàn)狂風(fēng)暴雨,風(fēng)力常常在12級(jí)以上。外圍大風(fēng)區(qū),風(fēng)速向外減小,風(fēng)力通常在6級(jí)以上。臺(tái)風(fēng)等級(jí)較強(qiáng)臺(tái)風(fēng):超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(51m/s即16級(jí)及以上強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(14-15級(jí)臺(tái)風(fēng)(12-13級(jí)弱臺(tái)風(fēng):強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(10-11級(jí)熱帶風(fēng)暴(8-9級(jí)熱帶低壓(6-7級(jí)臺(tái)風(fēng)移

17、動(dòng)路徑基本上沿副熱帶高壓外緣,自東向西移動(dòng)。臺(tái)風(fēng)發(fā)生的規(guī)律及其特點(diǎn)季節(jié)性、臺(tái)風(fēng)中心登陸地點(diǎn)難準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、旋轉(zhuǎn)性、損毀性嚴(yán)重、人力不可抗拒臺(tái)風(fēng)的危害強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮、洪水、泥石流 全球臺(tái)風(fēng)分布方向:北半球順時(shí)針、南半球逆時(shí)針風(fēng)暴潮風(fēng)暴潮或稱暴潮是由熱帶氣旋、溫帶氣旋、冷鋒的強(qiáng)風(fēng)作用和氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)引起的海面異常升降現(xiàn)象。風(fēng)暴潮的高度:h=43.30.0433*P0;P0臺(tái)風(fēng)眼大氣壓(hPa風(fēng)暴潮能否成災(zāi),在很大程度上取決于其最大風(fēng)暴潮位是否與天文潮高潮相疊,尤其是與天文大潮期的高潮相疊。形成風(fēng)暴潮條件:有利的地形,海岸線或海灣地形呈喇叭口狀,海灘平緩,使海浪直抵灣頂,不易向四周擴(kuò)散。持

18、續(xù)的刮向岸的大風(fēng),強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)對(duì)海面作用,導(dǎo)致海水急劇升降。天文大潮,是形成風(fēng)暴潮的主體。當(dāng)天文大潮與持續(xù)的向岸大風(fēng)遭遇時(shí),就形成了破壞性的風(fēng)暴潮。洪水災(zāi)害定義:凡超過江河、湖泊、水庫(kù)、海洋等容水場(chǎng)所的承納能力,造成水量劇增或水位急漲的水文現(xiàn)象。洪水三要素:洪峰流量與洪峰水位、洪水總量與時(shí)段洪量、洪水歷時(shí)與傳播時(shí)間洪峰流量是指一次洪水過程中通過某一斷面的最大流量,單位是立方米/每秒,出現(xiàn)時(shí)間往往與最高水位出現(xiàn)時(shí)間一致或相近。洪水頻率是指洪水要素(洪峰流量或時(shí)段洪量在已經(jīng)掌握洪水資料系列中實(shí)際出現(xiàn)次數(shù)與總次數(shù)之比洪水分類:暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水、暴潮洪水 流域面積小、雨前

19、河道或流域流量小,降雨歷時(shí)短,洪水歷時(shí)較短,洪水過程線呈現(xiàn)尖瘦單峰;反之若流域面積很大,河道基流高,降水歷時(shí)長(zhǎng),過程線則呈現(xiàn)肥胖形,多峰沙塵暴由于強(qiáng)風(fēng)將地面大量沙塵吹起,使空氣很混濁,水平能見度小于1km的天氣現(xiàn)象。沙塵暴主要發(fā)生在沙漠及其臨近的干旱與半干旱地區(qū)。沙塵天氣分級(jí)浮塵:水平能見度小于10km。浮塵的特點(diǎn)是沒有風(fēng),沙、塵是從高空飄浮而至。揚(yáng)沙:風(fēng)將地面塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度在1一10km以內(nèi)。沙塵暴:強(qiáng)風(fēng)將地面大量塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小于1km。強(qiáng)沙塵暴:大風(fēng)將地面塵沙吹起,使空氣非?；鞚?水平能見度小于500m。沙塵暴防治第一,在中國(guó)不可能完全消滅沙塵暴。

20、第二,我們通過防沙治沙,增加地表覆蓋,減少沙塵源,可以減少沙塵暴的發(fā)生,減輕危害,減少損失。第三,防治土地沙化。第四,防治土地沙化是國(guó)際社會(huì)的共同責(zé)任。熱浪高溫通常指日最高氣溫達(dá)到或超過35的天氣,日最高氣溫大于等于35時(shí),被稱為高溫日,連續(xù)5天以上的最高氣溫大于或等于35時(shí)被稱為持續(xù)高溫,一個(gè)月內(nèi)高溫天氣超過5天則稱該月為高溫月。陸地水循環(huán) 降水(降雨、降雪;植物蒸騰,蒸發(fā);植物冠層截留水分,透過冠層跌落地面,隨莖稈流入地面,植物吸收;地表徑流;滲透;地下水。水分收入降水是大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)的主要水分來源;降雪當(dāng)其融化后被視為真正進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)水分移動(dòng)土壤是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水分的載體。垂直方向上:降水補(bǔ)

21、充土壤水分,土壤蒸發(fā)和植物蒸騰作用散失水分;水平方向上:當(dāng)降水超過土壤最大持水能力后,水分會(huì)發(fā)生地表徑流植被冠層會(huì)截留降水,截留的水分量隨著葉面積指數(shù)的增加而增加水分輸出-蒸發(fā)散蒸發(fā)散是植被以及地面向大氣的水汽通量,包括植被蒸騰和土壤蒸發(fā);蒸散是水圈、大氣圈和生物圈水分和能量交換的主要過程,也是地表干旱信息的重要表征參量。蒸發(fā)散因子分析:太陽輻射、溫度、水汽壓、土壤含水量、地表植被覆蓋狀況、地表阻抗、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗地表能量平衡與蒸散遙感估算機(jī)理 基本的地表能量平衡方程可以表示為:式中,E為潛熱通量(蒸發(fā)散,In為地表凈輻射;G為向下的土壤熱通量;H為顯(感熱通量。感熱通量:由于湍流運(yùn)動(dòng)從地面向

22、大氣傳輸?shù)臒崃客繚摕嵬?由于水汽相變向大氣傳輸?shù)臒崃客康乇韮糨椛浔硎镜乇砟芰康膬羰杖氩糠诛@熱通量(H,或感熱通量,是大氣下墊面與大氣湍流交換的能量 可以用一維通量梯度來計(jì)算:為空氣密度,Cp為空氣定壓比熱容,T0為下墊面表面溫度,也稱空氣動(dòng)力學(xué)溫度,Ta 為空氣動(dòng)力學(xué)溫度,ra為空氣動(dòng)力學(xué)阻抗,也就是下墊面與參考高度之間的顯熱傳輸阻力。遙感蒸散模型的理論基礎(chǔ)是地表能量平衡方程,大氣邊界層理論以及土壤-植被-大氣連續(xù)體內(nèi)的水熱傳輸規(guī)律等。估算方法包括余項(xiàng)法、水分脅迫指數(shù)法和陸面模型模擬法三種。余項(xiàng)法是先計(jì)算顯熱(H,然后通過能量平衡方程減去顯熱得到潛熱(蒸散,E,如果地表凈輻射Rn為正值,

23、地面會(huì)獲得能量,反之,地面會(huì)失去能量。具體表達(dá)式如下:水分脅迫指數(shù)估算相對(duì)蒸散,水分脅迫指數(shù)為實(shí)際蒸散和潛在蒸散的比率(Ea/Ep。陸面模型(包括土壤-植被-大氣傳輸模型模擬計(jì)算蒸散主要是通過計(jì)算出能量平衡方程中的所有項(xiàng),然后獲取潛熱通量,從而獲取地表蒸散。地表能量平衡模型單層模型:最初被稱為大葉模型,在土壤植被大氣連續(xù)體中,理論上將其視為一體,忽略土壤植被內(nèi)部的能量及水分的相互作用。雙層模型融合了植被和土壤的蒸散,基本思想是水汽和熱量的二個(gè)源是互相疊加的,底層的水與熱量只能通過頂層離開或進(jìn)入,整個(gè)冠層發(fā)散的總顯熱通量是各層顯熱通量之和。多層模型在雙層模型的基礎(chǔ)上對(duì)植被冠層進(jìn)行細(xì)分。Palme

24、r干旱指標(biāo)(PDSI合理的干旱指標(biāo)應(yīng)該包含明確的物理機(jī)制,充分考慮降水、蒸發(fā)散、徑流、滲透及土壤特性。P¡為“當(dāng)前氣候適宜”(CAFEC的降水量,根據(jù)水分平衡公式計(jì)算:P¡=E+R+R0-LE為氣候適宜蒸散量;R為補(bǔ)水量;R0為徑流量;L為失水量d¡為對(duì)應(yīng)時(shí)段的水分虧缺;P為該時(shí)段實(shí)際降水量,計(jì)算:d¡=P-P¡K為反應(yīng)地區(qū)供需關(guān)系的氣候特征常數(shù),作為權(quán)重;Z¡為異常水分指數(shù),計(jì)算:Z¡=K¡d¡干旱作用具有累積性,所以在表示干旱作用強(qiáng)度采用遞歸的方法:X¡=Z(t/3+0.897X i-1X&

25、#161;即為Palmer水文干旱指標(biāo)。極端氣候變化指標(biāo)FD:霜凍日數(shù);日最低氣溫(TN<0的日數(shù)SU:夏天日數(shù);日最高氣溫(TX>25的日數(shù)ID:結(jié)冰日數(shù);日最高氣溫(TX<0的日數(shù)TR:熱夜日數(shù);日最低氣溫(TN>20的日數(shù)GSL:生長(zhǎng)期長(zhǎng)度;至少6日的平均日平均溫度>5的初日(生長(zhǎng)期開始與至少6日的平均日平均溫度<5的終日(生長(zhǎng)期結(jié)束間的日數(shù)TX x:最高氣溫;年、月最高氣溫的最大值TN x:最低氣溫極大值;年、月最低氣溫的最大值TX n:最高氣溫極小值;年、月最高氣溫的最小值TN n:最低氣溫;年、月最低氣溫的最小值TN10p:冷夜日數(shù);日最低氣溫(

26、TN<10%分位數(shù)的日數(shù)TX10p:冷晝?nèi)諗?shù);日最低氣溫(TX<10%分位數(shù)的日數(shù)TN90p:暖夜日數(shù);日最低氣溫(TN>90%分位數(shù)的日數(shù)TX90p:暖晝?nèi)諗?shù);日最低氣溫(TX>90%分位數(shù)的日數(shù)WSDI:暖日持續(xù)日數(shù);每年至少連續(xù)6天日最高溫度(TX>90%分位數(shù)的日數(shù)CSDI:冷日持續(xù)日數(shù);每年至少連續(xù)6天日最低溫度(TN<10%分位數(shù)的日數(shù)DTR:日平均溫度;日溫差的平均值Rx1day:日最大降水量Rx5day:5日最大降水量SDII:降水強(qiáng)度;年降水量/1mm日數(shù)R10mm:中雨日數(shù);日降水量10mm的日數(shù)R20mm:大雨日數(shù);日降水量20mm的日數(shù)Rnnmm:自定義雨級(jí)日數(shù);日降水量nnmm的日數(shù)CDD:連續(xù)無雨日數(shù);最長(zhǎng)連續(xù)日降水量1mm的日數(shù)CWD:連續(xù)有雨日數(shù);最長(zhǎng)連續(xù)日降水量1mm的日數(shù)R95pTOT:強(qiáng)降水量;日降水量>95%分位數(shù)的總降水量R99pTOT:極強(qiáng)降水量;日降水量>99%分位數(shù)的總降水量PCRPTOT:年降水量以TN10p為例演示計(jì)算首先把每一年同一天(1月1日的最低溫度從低到高排列,將前面10%的年份標(biāo)記(如果研究范圍為50年就標(biāo)記5年然后將剩下的日子(1月2日,1月3日都重復(fù)操作,最后統(tǒng)計(jì)每一年被標(biāo)記的天數(shù),做出圖像。課堂測(cè)驗(yàn)1.解釋臺(tái)風(fēng)形成的