現(xiàn)代氣候?qū)W知識點

現(xiàn)代氣候?qū)WVan♂darkass氣候的定義:在太陽輻射和氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用下，地球上某一區(qū)域在某一特定時段內(nèi)天氣〔氣候要素〕的多年平均狀況及其極端情形。氣候?qū)W的概念:基于先進、綜合的觀測資料，利用統(tǒng)計和數(shù)值方法定量爭論氣候形成與變化、氣候系統(tǒng)各成員間的相互作用，進展氣候推測、氣候理論及應(yīng)用等方面爭論的學(xué)科。氣候系統(tǒng)：包括大氣圈、水圈、陸圈、冰雪圈和生物圈在內(nèi)的，受地球外因子影響、能夠打算氣候形成和變化的相互作用的整體。傳統(tǒng)氣候?qū)W與現(xiàn)代氣候?qū)W的差異:對氣候的生疏氣候系統(tǒng)概念的引入爭論內(nèi)容和爭論方法.氣候系統(tǒng)的組成:①大氣圈構(gòu)造：依據(jù)垂直方向上大氣溫度變化、運動狀態(tài)、密度及成分的變化等,將大氣分為:對流層,平流層,中間層,熱層和外逸層.組成及特性:干潔空氣、水汽、固態(tài)和液態(tài)微粒〔氣溶膠粒子〕動力、熱力性質(zhì):熱慣性和動力慣性小,1個月左右.②水圈組成：海洋、河流、湖泊、地下水和地表上的一切液態(tài)水。構(gòu)造：海陸水平分布、海溫垂直構(gòu)造動力、熱力性質(zhì)：反射率小、熱容量大、流速小，動力、熱力慣性大。對氣候的影響：〔1〕對溫度的調(diào)整作用、水汽源地；〔2〕海-氣相互作用③陸圈組成及構(gòu)造：地球表層的固體外表，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.對氣候的影響：動力作用、熱力作用、物質(zhì)交換.④冰雪圈組成及構(gòu)造：大陸冰原、高山冰川和永凍層、海冰和地面雪蓋。熱力性質(zhì)：反射率大⑤生物圈.熱力、動力、水文等特性：反射率、粗糙度、蒸發(fā)、蒸騰、滲透、水份循環(huán)、CO2平衡.南極臭氧洞：南極地區(qū)上空大氣臭氧總含量大幅度特別下降的一種現(xiàn)象。大氣的保溫效應(yīng)〔溫室效應(yīng)〕：大氣中的溫室氣體對太陽輻射的吸取很少，但卻能猛烈地吸取地面輻射，同時又向地面放射長波輻射，補償?shù)孛嬉蚍派漭椛涠鴵p失的能量，使地面氣溫上升的效應(yīng)．陽傘效應(yīng)氣溶膠對太陽輻射的散射和吸取，使到達地面的太陽輻射減弱，引起地面氣溫的下降，其效應(yīng)類似于陽傘效果，故稱為陽傘效應(yīng)．系統(tǒng)：很多物體〔成分〕和屬性〔變量、要素〕組成的構(gòu)造群，這些物體和屬性之間通過肯定的物理過程而相互聯(lián)系，并按某種觀測的型作為一個簡單的整體而起作用。系統(tǒng)的分類：開放系統(tǒng)：有能量和物質(zhì)與系統(tǒng)外交換。封閉系統(tǒng)：沒有能量和物質(zhì)與系統(tǒng)外交換。孤立系統(tǒng)：有能量但無物質(zhì)與系統(tǒng)外交換.反響的定義：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?，稱為反響。包括正反響過程和負反響過程。正反響：反響過程造成的氣候變化與原變化同號，使氣候變化加劇，產(chǎn)生氣候不穩(wěn)定稱為正反響。負反響：反響過程造成的氣候變化與原變化反號，抑制氣候的變化和特別，使氣候趨于穩(wěn)定，稱為負反響。天文輻射：大氣上界與地球外表同心球面上接收到的太陽輻射，或者說不考慮大氣圈影響,地外表接收到的太陽輻射稱為天文輻射。太陽常數(shù):大氣上界、日地平均距離處、單位時間、垂直于太陽光線的單位面積上通過全部波長的太陽輻射能。天文輻射日總量:地球外表單位面積一天內(nèi)接收到的全部波長的太陽輻射能15太陽高度角:太陽光線與地球水平面的夾角日照時間:日出到日沒的時間間隔天文輻射的時空分布特征年變化〔季節(jié)變化〕：具有以一年為周期的季節(jié)性變化特點，但不同緯度具有不同的變化幅度，中高緯度的年變化顯著，低緯度的年變化小?？臻g變化：具有隨緯度增高而減小的趨勢。不同季節(jié)或不同區(qū)域這種趨勢有強弱差異。冬季隨緯度增高的減小趨勢強，夏季弱。大氣質(zhì)量:太陽光投射到地面所經(jīng)路程中,單位截面積空氣柱的質(zhì)量.(m):.大氣透亮度描述大氣對太陽輻射衰減的程度,常用透亮系數(shù)表示大氣對太陽輻射的散射定義：大氣質(zhì)點將入射輻射重向各個方向輻射出去的一種現(xiàn)象．特點：猛烈地依靠于粒子尺度與入射波長的相對大小，分為瑞利散射和米散射．瑞利(分子)散射:空氣分子直徑比波長小,散射力量與波長的四次方成反比:空氣分子直徑比波長大,各種波長的散射力量相等.到達地面的太陽輻射：到達地面的太陽直接輻射：太陽以平行光的形式直接投射到地面的輻射到達地面的太陽散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射后自天空投射到地面的輻射.Q:實際大氣條件下,到達地面的直接輻射和散射輻射之和.A：到達地表的總輻射有一局部由于反射作用而返回天空，這局部輻射能量稱為地表反射輻射。地面放射輻射U：地面對上放射的長波輻射26.F：地面放射輻射與地面吸取的大氣逆輻射之差. F UGG：大氣向下放射的長波輻射。地表反射輻射占入射總輻射量的比稱為地表反射率。R：單位地外表面積所吸取的總輻射和有效輻射之差,稱為地面的輻射差額. RQ(1)FRα單位面積大氣柱的輻射收入與輻射支出的差額．RaRα單位面積大氣柱的輻射差額，Uα該大氣柱吸取的太陽輻射，F(xiàn)地面有效輻射，-氣系統(tǒng)的輻射差額

U FFa 單位面積的地面和大氣柱整體的輻射收入與支出的差

Q(1)Q F或 R S (1 )F，S0為天文輻射，

s a S為行星反射率s 0 S 地表熱量平衡：地面在獲得輻射差額時，一方面要上升地表溫度，另一方面將盈余的熱量以湍流顯熱和潛熱向大氣輸送以及向地表活動層的分子輸送，長期平均，其獲得的輻射差額與支出到達平衡稱為地面的熱量平衡。地表熱量平衡方程 RLEHQSs tR地面輻射差額，大于零表示輻射有盈余；LE地面與大氣的潛熱通量，大于零表示地面蒸發(fā),潛熱從地面輸向大氣；H地面與大氣的湍流熱通量，大于零表示熱量從地面輸送給大氣，使氣溫上升；Qs地面與下層土壤的分子熱交換，大于零表示熱量從地面對下層土壤輸送。St地表與上層生物體的化學(xué)、生物過程有關(guān)的能通量大氣的熱量平衡自地面伸展到大氣頂?shù)膯挝唤孛娣e垂直空氣柱內(nèi)全部熱通量的代數(shù)和等于其熱含量變化，長期平均到達平衡。大氣熱量平衡方程DaDα大氣柱熱含量變化Rα大氣柱輻射差額Cα熱平流引起的熱交換Lr降水的潛熱釋放H地氣感熱交換大氣窗：

R Ca

LrH位于地面輻射波段最強處,大氣的吸取率最小,透射率最大,這一波段能量透過大氣射向宇宙空間,將這一波段稱為大氣窗.水分循環(huán)概念：地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射和重力作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、分散降水、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)始運動的過程，稱為水分循環(huán)。38.水分循環(huán)尺度：全球水分循環(huán)：海陸間的水分循環(huán)—大循環(huán)，循環(huán)的過程慢，水汽運行的路程長．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)，循環(huán)的過程快，水汽運行的路程短。水-土-植水分循環(huán)：土壤、植物和水分構(gòu)成的相互作用的系統(tǒng)。水分循環(huán)的意義：水分循環(huán)使地球上水體組成一個連續(xù)的、統(tǒng)一的水圈，把氣候系統(tǒng)五大圈層聯(lián)立成既相互聯(lián)系、又相互制約的有機整體。水分循環(huán)使地球上的物質(zhì)和能量得到輸送。水分循環(huán)使海洋與陸地之間的聯(lián)系格外嚴密。水分循環(huán)使地球上的水周而復(fù)始地補充、更，是可再生的資源。影響水分循環(huán)的因素：氣象因素：風(fēng)、溫度、濕度等；下墊面因素：地形、地質(zhì)、地貌、土壤、植被；人類活動：水利工程、農(nóng)林措施等。蒸發(fā)和蒸散的概念：水分從物體外表既蒸發(fā)面對大氣逸散的現(xiàn)象稱為蒸發(fā)。植被地段的地面蒸發(fā)和植物蒸騰統(tǒng)稱為蒸散。蒸發(fā)率的概念：單位時間從蒸發(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〕稱為蒸發(fā)率〔或地面凈水汽輸送通量)，用于表示蒸發(fā)面蒸發(fā)快慢的特征量。量綱：mmh-1大氣中水含量：從地面到大氣頂單位面積大氣柱中的水分含量W

za(z)dz或

W

1pq(p)dp大氣中的水汽輸送：

a 0 a g p01 P〔E〕單位時間單位緯向距離在南北方向上的水平輸送:

E

0VqdP其數(shù)值差分模式為 E1g降水和降水量：

n

V

q P g 0i1/2 i降水：云中的液態(tài)或固態(tài)水在重力作用下，抑制空氣阻力，從空中降落到地面的現(xiàn)象，稱為降水.降水量：降落至地面的液態(tài)或固態(tài)水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上集聚的深度，單位：mm降水和降水量：水汽，降水形成的物質(zhì)根底；水汽分散的動力條件.水汽分散的熱力條件.徑流的形成降水過程；流域的蓄滲過程：植物截留、下滲、凹地蓄水等過程；坡面漫流過程；河網(wǎng)匯流階段;地下徑流過程。徑流總量：肯定時間內(nèi)通過河川橫斷面的水量，稱為徑流總量.徑流系數(shù)：任意時段內(nèi)流域平均的徑流深度與流域平均降水量之比.徑流變率〔模比系數(shù)〕：任何時段的平均徑流量與同期多年平均徑流量之比49.徑流的時間變化：季節(jié)〔年〕變化，一年內(nèi)徑流〔河槽水位〕的變化：汛期、平水期、枯水期；徑流的年際及年月際變化，同一時期不同年份或年月之間的徑流之差異。50.水量平衡概念:水分循環(huán)的數(shù)量表示，即任一區(qū)域在某一時段內(nèi),水分收入與支出的差等于該區(qū)域在該時段內(nèi)的水量變化,長期意義下,任一區(qū)域水量保持收支平衡.地面水量平衡方程2通用形式的地面水量平衡方程 IDW2

WW1I：某肯定時間段內(nèi)輸入該區(qū)域的各種水量之和D：在該時段內(nèi)從該區(qū)域輸出的各種水量之和W1：該區(qū)域在這一時段的開頭時的總儲水量W2：該區(qū)域在這一時段的完畢時的總儲水量ΔW:該時段輸入該區(qū)域的各種水量之和陸地水量平衡方程Wc

rE fc crΔWc：陸地在爭論的時段內(nèi)儲水量的變化量rc:陸地上的總降水量Ec：陸地上的蒸發(fā)量f：大陸的地表徑流海洋水量平衡方程Ws

rE fs srΔWs：海洋在爭論的時段內(nèi)儲水量的變化量rs：海洋上的總降水量Es：海洋上的蒸發(fā)量ΔWs，ΔWc0，可得：E=r可見全球的總蒸發(fā)量E等于總降水量r大氣的水分平衡某一地區(qū)在給定的一段時間內(nèi)，大氣柱中總收入的水汽量與總支出的水汽量之差，等于該地區(qū)這一時段內(nèi)大氣柱中水汽含量的變化量。長期平均，到達平衡。大氣的水分平衡方程： q Q Q

ErΔqα大氣柱水氣量的變化

a ai agQai大氣柱水汽流入量E蒸發(fā)進入大氣柱水汽量R降水削減大氣柱水汽量54.地-氣系統(tǒng)的水分平衡陸地 Wc

rE fc c大氣 q Q Q Er約去e，ra得 ai ag地-氣系統(tǒng)水分平衡方程 Q Q Q fa ai ag氣候系統(tǒng)的水分循環(huán)蒸發(fā)、水汽輸送、降水、徑流海洋在氣候形成和變化中的重要性一、海洋是大氣的主要能量供給源〔85%〕被海洋表層吸取，通過潛熱和顯熱輸送給大氣.海洋環(huán)流熱量的經(jīng)向輸送。二、海洋是大氣水分的主要供給地大氣中的水汽主要來自海表蒸發(fā)三、海洋對氣候的調(diào)整作用海洋的熱慣性和動力慣性大，使全球氣候季節(jié)變化幅度減小，海洋氣候季節(jié)滯后于陸地；平滑大氣高頻變化.四、海洋對溫室效應(yīng)的緩解作用CO2有一半左右被海洋吸取，減緩了全球增暖的速率。海、陸物理特性的差異①海、陸面積的差異1,70.8%；2,南北半球以及各緯度海陸分布不同.②海、陸外表輻射特性的差異1,對太陽輻射的反射率，海水外表平均為5-6%，陸面平均為10-30%，海面輻射差額大于陸面；2,海水對輻射的透射作用，使海水吸取、儲存更多的太陽輻射.③海、陸向大氣熱量輸送的差異1,全球平均感熱輸送陸地大于海洋；2,3倍以上.④海、陸向下及水平熱量輸送的差異1,海水的熱容〔3100倍〕2-3倍；2,海水有鉛直混合作用：渦動、對流和分子垂直運動；3,海水大規(guī)模的水平運動。⑤海、陸外表摩擦阻力的差異海面平滑、粗糙度小、平均風(fēng)速大于陸面海、陸分布對環(huán)流的影響①海、陸分布對近地層環(huán)流〔季風(fēng)環(huán)流〕的影響—季風(fēng)環(huán)流：夏季大陸為低壓，海洋為高壓，氣流由海洋吹向陸地〔夏季風(fēng)〕；冬季大陸為高壓，海洋為低壓，氣流由陸地吹向海洋〔冬季風(fēng)〕。②海、陸分布對高空氣流的影響使平直氣流產(chǎn)生了槽脊波動季風(fēng)的定義:大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)具有顯著轉(zhuǎn)變的大氣運動現(xiàn)象。季風(fēng)的形成海陸間的熱力差異以及這種差異的季節(jié)變化行星風(fēng)系季節(jié)位移作用青藏高原作用海、陸分布對氣溫的影響:夏季海面氣溫低于陸地，冬季相反；海面氣溫的日較差和年較差都小于陸面.海、陸分布對大氣水份和降水的影響①對空氣濕度的影響：海面上的空氣濕度大于陸地.②對霧的影響：海洋多平流霧、陸地多輻射霧③對降水的影響對流雨：陸地上主要消滅在夏季午后，海洋上消滅在冬季夜間。地形雨：陸地上鋒面雨與氣旋雨：海洋多于陸地海-氣界面能量平衡方程R0Ro海面的凈輻射通量

LEHQLE，H分別為海面與大氣間的潛熱和感熱通量Q下劃線：海面與下層海水通過水分子傳輸?shù)臒嵬亢庵g的熱量交換特點海洋是大氣的主要能源供給地，同時潛熱大于感熱；冬季海洋向大氣的能量輸送大于夏季.海流定義：海水沿著肯定方向有規(guī)律的較大規(guī)模的水平運動現(xiàn)象稱為洋流，即海流.海流分類按成因分為：受海面風(fēng)的應(yīng)力作用：風(fēng)海〔生〕流海面受熱不均、蒸發(fā)降水不均所產(chǎn)生的溫度和鹽度變化：熱〔溫〕鹽環(huán)流按本身與四周海水溫度的差異分為暖流和寒流。暖流：指海流水溫比流經(jīng)海區(qū)水溫高的海流．寒流則相反。熱鹽環(huán)流表層海水向極地流淌時，由于蒸發(fā)和冷卻在高緯度鹽度〔密度〕增大而下沉，從大洋底部流向低緯地區(qū)形成的深層海水流淌現(xiàn)象稱為溫鹽環(huán)流.從系統(tǒng)科學(xué)的觀點看熱鹽環(huán)流重要性：他和大氣的經(jīng)向環(huán)流系統(tǒng)一起，共同構(gòu)成了整個地球氣候系統(tǒng)的經(jīng)向環(huán)流體系69、海洋環(huán)流對氣候的影響①海洋環(huán)流影響熱量輸送。②海洋環(huán)流影響水份輸送。③海洋環(huán)流影響氣溫。調(diào)整了低緯和高緯的溫差。影響東、西岸的氣溫差異。④海洋環(huán)流對影響降水。厄爾尼諾〔ElNino)大事赤道中東太平洋或秘魯沿岸海表溫度(SST)每隔幾年就發(fā)生一次特別上升現(xiàn)象。LaNino大事：SST低于正常狀態(tài)的大事?！睸O〕：東南太平洋副熱帶高壓與印度洋赤道低壓之間氣壓變化的負相關(guān)關(guān)系，即兩者氣壓變化的蹺蹺板現(xiàn)象?！睸OI〕：定量描述南方濤動振幅大小的參數(shù)，一般用南太平洋塔希堤島的海平面氣壓與同時期澳大利亞北部的達爾文港的海平面氣壓的差值，經(jīng)過肯定的數(shù)學(xué)處理來計算。74.ENSO：將歷年赤道中東太平洋SST與同時期南方濤動指數(shù)SOI進展比照，覺察當(dāng)發(fā)生厄爾尼SOIENSO。沃克環(huán)流赤道東太平洋下沉，西太平洋上升，地面為偏東風(fēng)，高層為西風(fēng)的緯向垂直環(huán)流稱為沃克環(huán)流。ENSO循環(huán)：ElNino大事對應(yīng)的暖位相和LaNino大事對應(yīng)的冷水位相以及東南太平洋與印度洋海平面氣壓的反位相變化非周期性重復(fù)消滅，稱為ENSO循環(huán)。影響氣候形成和變化的因子外部因子：影響氣候而本身不受氣候影響的因子稱為外部因子，如太陽輻射、火山活動等；內(nèi)部因子：影響氣候而本身又受氣候影響的因子稱為內(nèi)部因子。如氣候系統(tǒng)內(nèi)部因素。天文氣候由天文輻射打算的氣候稱為天文氣候.天文氣候特征天文氣候的年變化：具有以一年為周期的季節(jié)性變化特點，但不同緯度具有不同的變化特點，中高緯度的年變化顯著，低緯度的年變化小。天文氣候的空間變化：具有隨緯度增高而減小的趨勢。不同季節(jié)或不同區(qū)域這種趨勢有強弱差異。平均大氣環(huán)流冬季:西伯利亞高壓、阿留申低壓、北美高壓和冰島低壓。夏季:西北太平洋副高、印度低壓、北美低壓和亞速爾高壓。大氣活動中心：平均海平面氣壓分布圖上的大型高壓和低壓系統(tǒng)。分為永久性和半永久性〔季節(jié)性〕活動中心。影響氣候形成和變化的因子外部因子：影響氣候而本身不受氣候影響的因子稱為外部因子，如太陽輻射、火山活動等；內(nèi)部因子：影響氣候而本身又受氣候影響的因子稱為內(nèi)部因子。如氣候系統(tǒng)內(nèi)部因素。天文氣候特征天文氣候的年變化：具有以一年為周期的季節(jié)性變化特點，但不同緯度具有不同的變化特點，中高緯度的年變化顯著，低緯度的年變化小。天文氣候的空間變化：具有隨緯度增高而減小的趨勢。不同季節(jié)或不同區(qū)域這種趨勢有強弱差異。大氣環(huán)流：多年平均的大尺度大氣運動現(xiàn)象85、大氣環(huán)流的形成太陽輻射_單圈環(huán)流地球自轉(zhuǎn)_三圈環(huán)流、三風(fēng)四帶下墊面非均勻性：海陸分布、高大地形_大氣活動中心、高空槽脊最大降水高度：在迎風(fēng)山地，由山足向上，降水量起初是隨著高度的增加而遞增的，到達肯定高度降水量達最大，過此高度后，降水量又隨著高度的增加而遞減，此肯定高度稱為最大降水高度。地形對氣候形成的影響1.對氣溫的影響高大地形動力作用機械阻擋作用,對北風(fēng)的阻擋使地形南側(cè)的氣溫高于同緯度其它地區(qū)繞流分支作用高大地形熱力作用高原氣溫的年、日變化特點；地面〔氣溫〕隨海拔高度上升而減小,形成垂直氣候帶；高原氣溫日較差大于平原，高原氣溫年較差小于平原。高原與同高度自由大氣氣溫的比照：夏季高原上的氣溫高于同高度的自由大氣，冬季相反。中小地形對氣溫的影響坡地方位：平均南坡高于北坡地形形態(tài)：凹下地形的日較差、年較差大于凸出地形；谷地氣溫的垂直分布特點：冷湖、暖帶.地形對環(huán)流的影響動力作用:迎風(fēng)坡形成高壓脊,背風(fēng)坡形成低壓槽.分支繞流作用:西風(fēng)氣流形成南槽北脊.熱力作用—青藏高原季風(fēng)定義:由青藏高原與四周自由大氣的熱力差異所引起的冬夏相反的盛行風(fēng)系,稱為青藏高原季風(fēng).影響:我