氣象學(xué)與氣候?qū)W：第一章 引論

1、地球科學(xué)地球科學(xué) 空間科學(xué) 地質(zhì)學(xué) 地理學(xué)空間科學(xué)地質(zhì)學(xué)地理學(xué)第一章 引論第一節(jié) 地理學(xué)的研究對(duì)象、體系結(jié)構(gòu) 一、研究對(duì)象地理學(xué)是研究地理環(huán)境的科學(xué)。地理環(huán)境的空間范圍地理環(huán)境可分為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境三類。 地理學(xué)的三大分支：自然地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)和人文地理學(xué)地理學(xué) 一、研究對(duì)象地理學(xué)是研究地理環(huán)境的科學(xué)。地理環(huán)境的空間范圍地理環(huán)境可分為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境三類。 地理學(xué)的三大分支：自然地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)和人文地理學(xué) 二、組成自然地理環(huán)境的四大圈層大氣圈水圈巖石土壤圈整體性區(qū)域性生物圈 三、自然地理學(xué)的體系結(jié)構(gòu)大氣圈水圈巖石土壤圈氣象氣候?qū)W水文學(xué)植物地理學(xué)地貌學(xué)、土壤

2、地理學(xué)地球的宇宙環(huán)境地球概論地球的內(nèi)部環(huán)境地質(zhì)學(xué)生物圈 四、地理學(xué)學(xué)科體系 地理并不是按照數(shù)理邏輯建立起來(lái)，而是按照思辨建立起來(lái)，屬于自然科學(xué)領(lǐng)域古老又非常有生命力的科學(xué)。一般來(lái)說(shuō)，認(rèn)識(shí)地理有三個(gè)層次，一是最樸素的地理概念，二是上升到地理的實(shí)踐方面，三就是版圖、地理理念和地理哲學(xué)。第二節(jié) 氣象學(xué)與氣候?qū)W的研究對(duì)象、任務(wù)探討大氣的特性和狀態(tài)，如大氣的組成、范圍、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強(qiáng)和密度研究導(dǎo)致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來(lái)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)律一、氣象學(xué)的研究?jī)?nèi)容 （1） （2） （3）專門(mén)研究大氣物理性質(zhì)及其變化原理著重討論天氣

3、現(xiàn)象及其演變規(guī)律，并據(jù)以預(yù)報(bào)未來(lái)天氣變化與地理和環(huán)境科學(xué)關(guān)系最密切二、氣象學(xué)的分類 大氣物理學(xué) 天氣學(xué) 氣候?qū)W 三、天氣和氣候的概念天氣是指某一地區(qū)在某一瞬間或某一短時(shí)間內(nèi)大氣狀況和大氣現(xiàn)象的綜合。而氣候指的是在太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間相互作用下，在某一時(shí)段內(nèi)大量天氣過(guò)程的綜合。氣候不僅包括該地多年來(lái)經(jīng)常發(fā)生的天氣狀況，而且包括某些年份偶爾出現(xiàn)的極端天氣狀況。天氣過(guò)程是大氣中的短期過(guò)程，而氣候過(guò)程是長(zhǎng)期大氣過(guò)程。天氣系統(tǒng)是單純的大氣系統(tǒng)，而決定氣候變化的因子不僅是大氣內(nèi)部的種種過(guò)程，還決定于發(fā)生在大氣上邊界和下邊界處的各種物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程。 四、氣象學(xué)與氣候?qū)W課程定位

4、以普通氣象學(xué)為基礎(chǔ)，以氣候?qū)W為重點(diǎn)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是基本技術(shù)訓(xùn)練課程。 主要掌握天氣演變和氣候形成的規(guī)律性，了解和解釋各不同地區(qū)的氣候特征，弄清氣候資源及其地理分布，進(jìn)行氣候分類和氣候區(qū)劃，研究氣候變遷的原因及其規(guī)律。第一篇：基本氣象知識(shí)，它是學(xué)好天氣學(xué)，氣候?qū)W的理論基礎(chǔ) 第二篇：天氣學(xué)，主要介紹天氣系統(tǒng)的概念以及各種天氣系統(tǒng)的形成、演變過(guò)程 五、本書(shū)的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次第三篇：氣候?qū)W部分，主要介紹氣候的形成、分布及變化 第一章 （有關(guān)大氣的物理性狀） 第二章 大氣的熱能和溫度第三章 大氣中的水分第四章 大氣的運(yùn)動(dòng)第五章 天氣系統(tǒng)基本氣象知識(shí)，它是學(xué)好天氣學(xué)，氣候?qū)W的理論基礎(chǔ) 為天氣學(xué)，主要介紹天氣

5、系統(tǒng)的概念以及各種天氣系統(tǒng)的形成、演變過(guò)程 五、本書(shū)的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次第六章 第八章為氣候?qū)W部分，主要介紹氣候的形成、分布及變化 第三節(jié) 氣候系統(tǒng)概述大氣圈水圈冰雪圈陸地表面生物圈氣候系統(tǒng)一、大氣圈概述氮氧氬水汽臭氧大氣氣溶膠粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大氣的組成大氣中的氮能夠沖淡氧，使氧不致太濃，氧化作用不過(guò)于激烈。還是植物體內(nèi)不可缺少的養(yǎng)料。二氧化碳、甲烷等一、大氣圈概述氮氧氬水汽臭氧大氣氣溶膠粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大氣的組成二氧化碳、甲烷等是天氣變化的一個(gè)重要

6、角色。大氣降水成為陸地上淡水的主要來(lái)源。水的相變和水分循環(huán)不僅把大氣圈、海洋、陸地和生物圈緊密地聯(lián)系在一起，而且對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換和變化，以及對(duì)地面和大氣溫度都有重要的影響。一、大氣圈概述氮氧氬水汽臭氧大氣氣溶膠粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大氣的組成二氧化碳、甲烷等 臭氧的形成 臭氧的分布（20- 30km） 臭氧的作用一、大氣圈概述氮氧氬水汽臭氧大氣氣溶膠粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大氣的組成都是溫室氣體二氧化碳、甲烷等一、大氣圈概述氮氧氬水汽臭氧大氣氣溶膠粒子0

7、% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大氣的組成二氧化碳、甲烷等多種固體和液體微粒，固體微粒是水汽凝結(jié)的核心，成為成云致雨的必要條件（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層云、霧、雨雪等主要天氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層，是氣象學(xué)、 氣候?qū)W研究的重點(diǎn)層次。對(duì)流層有三個(gè)主要特征：（1）氣溫隨高度增加而降低（2）垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著（3）氣象要素水平分布不均勻（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層 行星邊界層或摩擦層 自由大氣 對(duì)流層頂（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層自對(duì)流層頂至55km左右。隨

8、著高度的增高，氣溫最初保持不變或微有上升。大約到30km以上，氣溫隨高度增加而顯著升高。平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時(shí)間天空是晴朗的。（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層自平流層頂至85km左右。氣溫隨著高度的增加迅速下降，并有相當(dāng)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)。中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒(méi)有云層出現(xiàn)。在中間層的60-90km高度上，有一個(gè)只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層熱層沒(méi)有明顯的頂部。氣溫隨著高度的增加迅速上升。在熱層中空氣處于高度電離狀態(tài)，其電離的程度不均勻，其中最強(qiáng)的有兩區(qū)，即E層（約位于90-130km）和F層

9、（約位于160-350km）。F層在白天還分為F1和F2兩區(qū)。此外，在高緯度地區(qū)的晴夜，在熱層中出現(xiàn)彩色的極光。（二）大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層 大氣的垂直分層氣溫隨著高度的增加很少變化。由于溫度高，空氣粒子運(yùn)動(dòng)速度很大，大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間。（二）大氣的結(jié)構(gòu) 大氣的垂直分層二、水圈、陸面、冰雪圈和生物圈概述（一）水圈 海洋約占地球表面的71%。到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射能約有80%為海洋表面所吸收，無(wú)論從力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)來(lái)看，海洋在氣候系統(tǒng)中具有最大的慣性，是一個(gè)巨大的能量?jī)?chǔ)存庫(kù)。（二）陸面 例如海陸分布與山脈大地形在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)兩方面對(duì)大氣環(huán)流的形成起著重要作用。地表土壤作為大

10、氣中微粒物質(zhì)的一個(gè)主要來(lái)源，在氣候變化中產(chǎn)生巨大的影響。二、水圈、陸面、冰雪圈和生物圈概述（三）冰雪圈 冰雪圈包括大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪蓋等。目前全球陸地約有10.6%被冰雪所覆蓋，海冰的面積比陸冰的面積要大。由于冰雪具有很大的反射率，在冰雪覆蓋下，地表與大氣間的熱量交換被阻止，因此冰雪對(duì)地表熱量平衡有很大影響。它是氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要子系統(tǒng)。（四）生物圈 生物圈主要包括陸地和海洋中的植物，在空氣、海洋和陸地生活的動(dòng)物，也包括人類本身。它們對(duì)氣候的變化都很敏感，而且反過(guò)來(lái)又影響氣候。生物對(duì)于大氣和海洋的二氧化碳平衡，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。第四節(jié) 有關(guān)大氣的物理性狀 一、主要?dú)庀笠?氣象要素主要包括氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水量、能見(jiàn)度等。（一）氣溫 大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。 T = t + 273.15 t + 273 一、主要?dú)庀笠?氣象要素主要包括氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水量、能見(jiàn)度等。（二）氣壓（三）濕度1.水氣壓和飽和水氣壓2.相對(duì)濕度 3.飽和差 4.比濕5.水汽混合比表示濕度的物理量6.露點(diǎn)一、主要?dú)庀笠兀ㄋ模┙邓?降水量以毫米（mm）為單位 雪深、雪壓（五）風(fēng)（六）云量 風(fēng)速通常