第四講氣候形成與分類

第四講氣候的形成與分類

基本概念大氣：指圍繞著地球的厚層氣體。大氣圈：指大氣所形成的連續(xù)圈層。大氣過程：指大氣圈中存在的各種物理過程，如輻射過程、增溫冷卻過程、蒸發(fā)凝結(jié)過程等。天氣：某地區(qū)短時間內(nèi)大氣過程和現(xiàn)象的綜合。即短時間內(nèi)風、云、降水、溫度和氣壓等氣象要素連續(xù)變化的綜合現(xiàn)象。其特點是多變。氣候：指某地區(qū)多年間常見的和特有的大氣過程和現(xiàn)象的綜合。——當代氣候，按照世界氣象組織（WMO）的規(guī)定，以1931—1960年的氣候要素的統(tǒng)計量作為可比較標準。對于當前氣候，以剛剛過去的30年的平均值作為準標準，每過10年更新一次。30年氣候具有近似穩(wěn)定性。——氣候的空間尺度大小不同，可以分為全球氣候、區(qū)域氣候、小氣候等。1.氣候的概念指某一地區(qū)多年間大氣的一般狀態(tài)及其變化特征。一、氣候和氣候系統(tǒng)（一）氣候的概念氣候1氣候春江水暖鴨先知氣候2氣候春天的故事氣候3氣候夏日炎炎氣候4氣候暴雨后的彩虹氣候5氣候秋天的童話氣候6氣候海上生明月氣候7氣候初雪氣候8氣候大雪兆豐年（二）氣候系統(tǒng)一般來說，完整的氣候系統(tǒng)由五個部分組成。1.大氣圈是氣候系統(tǒng)的主體，也是系統(tǒng)最易變化和最敏感的部分。2.海洋海洋是氣候系統(tǒng)的熱量儲存庫。3.冰雪圈他們是氣候變化的指示器，又對氣候長期變化產(chǎn)生反饋，在地球熱平衡中起著重要作用。4.陸面（巖石圈）5.生物圈(包括人類圈)是地球生命物質(zhì)構(gòu)成的圈層。他們不僅對氣候變化敏感，也影響氣候。

二、氣候的形成

（一）氣候形成的輻射因子太陽輻射是氣候系統(tǒng)的能源，也是一切大氣物理過程和現(xiàn)象形成的基本動力，在氣候形成中起主導(dǎo)作用。輻射因子是一種緯度因素。1、地球的有效溫度——地表溫度288k（約15℃），適合液態(tài)水的存在及其相變。2、天文氣候——指地球表面因輻射平衡溫度隨緯度和季節(jié)的分布形成的假想的簡單氣候模式（未考慮海陸差異和地表起伏）。影響因子：日地距離、太陽高度、日照時間；◆7個緯度氣候帶赤道帶（±10°）、熱帶（±10°——25°）

、副熱帶（±25°——35°

）

、溫帶（±35°——55°

）

、副寒帶（±55°——60°

）

、寒帶（±60°——75°

）

、極地帶（±75°——90°

）

。（二）氣候形成的環(huán)流因子地表太陽輻射能量分布不均引起的大氣環(huán)流是熱量和水分的轉(zhuǎn)移者，也是氣團形成的基本原因。大氣環(huán)流使不同性質(zhì)的氣團發(fā)生移動是不同地區(qū)氣候形成和變化的重要方式。1、大氣環(huán)流與熱量輸送和水分循環(huán)大氣環(huán)流將熱量從能量盈余的低緯地區(qū)輸向能量虧損的高緯地區(qū)，還將水分充足地區(qū)，如海面和熱帶潮濕地區(qū)輸送到其他地區(qū)。盛行氣流是形成天氣和氣候的重要因素。熱量的緯向輸送；熱量的海陸輸送（與季節(jié)有關(guān)）；水分的全球平衡；大氣環(huán)流按規(guī)模和尺度不同分為行星風系、季風環(huán)流和局地環(huán)流。行星風系——行星風系是指不考慮海陸分布和地形起伏等的影響，全球性的低層盛行風帶。

主要包括三個盛行風帶：①信風帶：由副熱帶高壓帶吹向赤道。北半球為東北信風，南半球為東南信風；②盛行西風帶：由副熱帶高壓帶吹向高緯地區(qū)。北半球為西南風，南半球為西北風；③極地東風帶：由極地高壓向外輻散形成。全球大氣環(huán)流示意圖經(jīng)向三圈環(huán)流65°NNS30°N30°S65°SHHHHLLLEENESEWWWWWW極地高壓副極地低壓副熱帶高壓赤道低壓副熱帶高壓副極地低壓極地高壓0°經(jīng)向三圈環(huán)流①信風環(huán)流圈（Hadley環(huán)流）：分布于赤道與南北緯30°之間。高空由赤道吹向副熱帶高壓帶（西風），地面由副熱帶吹向赤道（信風）。②中緯度環(huán)流圈（Ferrel環(huán)流）：分布于中緯度約30°—65°地帶。地面由副熱帶高壓帶吹向副極地低壓帶（西風），高空由副極地低壓帶返回。③極地環(huán)流圈：分布于高緯度約60°與極地之間地帶。地面由極地高壓帶吹向副極地低壓帶（東風），高空由副極地低壓帶返回（西風）。季風環(huán)流季風的英文名稱是“monsoon”，源自阿拉伯語“mausem”，意為季節(jié)?！粢砸荒隇橹芷?，大范圍地區(qū)的盛行風隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，稱為季風。季風是由于海洋與大陸之間的熱力差異而形成的大范圍熱力環(huán)流?！粝募?，風由海洋吹向陸地，形成夏季風；冬季，風由陸地吹向海洋，形成冬季風。局地環(huán)流——指由于局部環(huán)境如地形起伏、受熱不均等而產(chǎn)生的小范圍環(huán)流，也稱地方性風系。

1、海陸風：白天，地面風由海向陸，上層風則由陸向海；夜晚風向相反；2、山谷風：白天，地面風從谷地吹向山坡，夜晚風向相反；3、焚風：背風坡氣溫比迎風坡同高度上的氣溫高很多、干燥很多。在山區(qū)，一年四季均可出現(xiàn)。海陸風與山谷風海陸山谷谷風地形雨與焚風迎風坡背風坡大陸海洋水汽輸送徑流輸送蒸發(fā)2、大氣環(huán)流與海溫異?！艉Ｑ蟛粌H是地球的水庫，還是大氣中水汽和陸地水的主要來源。世界海洋每年蒸發(fā)總量達45萬km3，其中約90%的水汽直接在海洋上空凝結(jié)，并以降水的形式返回海洋，其余約10％的水汽由大氣輸送到陸地上空，凝結(jié)降落，再通過河川徑流返回海洋。◆地球表面是大氣的主要的直接熱源，全球海洋吸收了到達地球表面的太陽總輻射量的70％左右，海洋和大氣之間廣泛存在著物質(zhì)和能量的交換。★沃克環(huán)流（緯向環(huán)流）◆赤道地區(qū)大洋的東側(cè)是下層冷海水上升作用最為強烈的地區(qū)。在東赤道太平洋地區(qū)強烈的冷海水上翻，使得其海洋表層溫度與西赤道太平洋地區(qū)的“暖地”之間形成強烈的對比。在東赤道太平洋冷水域的上空大氣強烈下沉，西赤道太平洋印度尼西亞海洋大陸上空大氣對流強烈，大氣以上升為主，這樣就形成一個閉合的東西向環(huán)流圈，稱為沃克環(huán)流?！粑挚谁h(huán)流是赤道地區(qū)海－氣作用的產(chǎn)物，并通過大氣的動力影響到世界其它地區(qū)，整個赤道均存在沃克環(huán)流?！锒驙柲嶂Z與拉尼娜◆厄爾尼諾（ElNino）是西班牙語“圣嬰”音譯，原指每年圣誕節(jié)前后，沿厄瓜多爾和秘魯沿岸出現(xiàn)一股弱暖洋流，取代了沿岸原有冷海水的現(xiàn)象?，F(xiàn)在，厄爾尼諾一詞是指大范圍的海洋異常現(xiàn)象，即赤道太平洋中部和東部海洋表層水溫持續(xù)異常增溫（連續(xù)6個月高于多年平均溫度0.5℃以上）的現(xiàn)象。（暖水事件）◆拉尼娜（LaNina）是西班牙語“圣女”的音譯，又稱“反厄爾尼諾”，是指赤道太平洋中部和東部海洋表層水溫持續(xù)異常降溫（連續(xù)6個月低于多年平均溫度0.5℃以下）的現(xiàn)象。（冷水事件）★厄爾尼諾與拉尼娜的形成◆在正常情況下，赤道太平洋海面盛行赤道東風，而東南太平洋則吹東南信風，大洋東側(cè)表層的暖海水被吹送到西太平洋，其下層的冷海水則不斷向上補充表層流失的暖海水，結(jié)果使西太平洋海平面上升，熱量聚積。西太平洋海平面通常比東部高40cm，表層海水年平均溫為29℃，而東部沿岸受下層上涌冷海水的影響，僅有24℃左右，東西兩側(cè)相差3～6℃。形成◆當洋流運動異?；虼髿猸h(huán)流變化而導(dǎo)致赤道東風和東南信風減弱時，赤道太平洋海面西高東低的溫度分布將會被破壞，赤道逆流增強，西太平洋溫暖的海水向東延伸，從而使東太平洋補充表層的下層冷海水減少，表層海水溫度上升，形成厄爾尼諾?！舳敵嗟罇|風和東南信風增強時，東太平洋更多表層的暖海水被吹送到西太平洋，導(dǎo)致更多的下層冷海水補充上表層，表層海水溫度因而下降，結(jié)果使太平洋東西兩側(cè)表層海水的溫差加大，形成拉尼娜?！锬戏綕齽樱⊿outhernOscillation）

◆在正常情況下，南半球熱帶東太平洋海平面的氣壓比較高（受寒流影響），西太平洋氣壓比較低（受暖流影響）

，這種氣壓一邊高一邊低、如同蹺蹺板一樣的現(xiàn)象，稱為“南方濤動”?！舳驙柲嶂Z現(xiàn)象發(fā)生時，東太平洋的氣壓下降，西太平洋的氣壓則上升，東西兩側(cè)氣壓差減??；拉尼娜現(xiàn)象發(fā)生之時則相反，東太平洋的氣壓更高，西太平洋的氣壓更低，東西兩側(cè)氣壓差增大?！锬戏綕齽又笖?shù)（SOI）SOI＝PT－PDPT：赤道東太平洋海平面氣壓；PD：印度尼西亞海平面氣壓。◆常采用赤道太平洋的大溪地島與澳洲達爾文之間的氣壓差為標準，判斷是否發(fā)生了厄爾尼諾或拉尼娜現(xiàn)象?！笙貚u氣壓－達爾文氣壓＝負值時，就認為將會發(fā)生厄爾尼諾現(xiàn)象；——大溪地島氣壓－達爾文氣壓＝正值，則拉尼娜現(xiàn)象將要發(fā)生了?！锒驙柲嶂Z和拉尼娜引發(fā)氣候異?！舢敹驙柲嶂Z發(fā)生時，熱帶中、東太平洋海溫迅速升高，主要降水區(qū)由印度尼西亞地區(qū)東移至日界線附近，直接導(dǎo)致該海域和南美太平洋沿岸哥倫比亞、厄瓜多爾和秘魯?shù)鹊禺惓６嘤?。厄爾尼諾還會抑制西太平洋和北大西洋熱帶風暴生成，使得東北太平洋颶風增多。◆另一方面，厄爾尼諾事件又使熱帶西太平洋降雨減少，造成南亞、印度尼西亞、馬來西亞、東南亞和澳大利亞等地大范圍的嚴重干旱。厄爾尼諾還會導(dǎo)致加拿大西部、美國北部出現(xiàn)暖冬，使美國南部冬季潮濕多雨?！锒驙柲嶂Z和拉尼娜的發(fā)生頻率◆厄爾尼諾是一種全球區(qū)域性和周期性發(fā)生的海洋異?，F(xiàn)象。20世紀80年代以來，厄爾尼諾更是頻繁發(fā)生，一般3～7年一次，每次持續(xù)時間一年左右。◆拉尼娜發(fā)生的次數(shù)較少，在過去100年里，拉尼娜總共才發(fā)生過4次，最近的一次發(fā)生在1998年末?！锒驙柲嶂Z對我國氣候的影響①使來自東南部海洋上的夏季風強度減弱，造成夏季降雨帶的位置偏南，出現(xiàn)南方暴雨成災(zāi)、北方干旱少雨的異?，F(xiàn)象；②長江中下游地區(qū)進入梅雨期偏晚；③東部地區(qū)秋季容易出現(xiàn)北少南多的降雨分布；④容易出現(xiàn)暖冬；⑤在西北太平洋和南海地區(qū)生成的熱帶氣旋或臺風數(shù)量偏少。夏季海洋氣溫分布冬季海洋氣溫分布全球降水的空間分布全球海洋降水與蒸發(fā)的經(jīng)向分布沃克環(huán)流（正常狀態(tài)）沃克環(huán)流（厄爾尼諾狀態(tài)）正常狀態(tài)29℃

24℃

WE西海面高40cm左右平均溫高3～6℃

厄爾尼諾發(fā)生的狀態(tài)WE正常狀態(tài)（1993.12）厄爾尼諾狀態(tài)（1997.12）拉尼娜狀態(tài)（1998.12）厄爾尼諾的影響（夏季）厄爾尼諾的影響（冬季）1550—2003年中強厄爾尼諾已發(fā)生27次九江，1998.08.09洪水廣西梧州，2005.06.蝗蟲災(zāi)害3蝗蟲災(zāi)害（三）氣候形成的地理因子地理因子通過對輻射因子與環(huán)流因子的影響而作用于氣候。地理環(huán)境使得氣候既具有緯度地帶性，又具有非地帶性。①海陸分布對氣候的影響——海洋性氣候與大陸性氣候；②洋流對氣候的影響——暖流與寒流；③地形對氣候的影響——海拔高度、地表形態(tài)、坡向等影響水熱條件的再分配，從而對氣候產(chǎn)生影響。三、氣候帶和氣候型（一）低緯度氣候（二）中緯度氣候（三）高緯度氣候（四）高地氣候（五）城市氣候★氣候分類方法◆遵循求大同、存小異的原則，將全球氣候按某種標準劃分成若干類型，叫氣候分類。

實驗分類法根據(jù)大量的氣象要素的長期觀測記錄，以及自然界的植物、土壤、水文特征等來劃分。

成因分類法根據(jù)氣候形成的輻射因子、環(huán)流因子、下墊面因子來劃分。中學的分類★世界氣候類型全球氣候分為3個氣候帶、16個氣候型，以及高地氣候。P1151113345555（一）低緯度氣候低緯度的氣候主要受赤道氣團和熱帶氣團所控制。影響氣候的主要環(huán)流系統(tǒng)包括：赤道輻合帶、沃克環(huán)流、信風、赤道西風、熱帶氣旋、副熱帶高亞。因而全年高溫，最冷月平均溫＞15～18℃，年蒸發(fā)量＞1300mm。低緯度的氣候可分為以下5種類型。1、赤道多雨氣候南、北緯5°～10°以內(nèi)；分布在剛果河流域、亞馬孫河流域、印尼等。受赤道氣團控制，年平均氣溫26℃，年降水量＞2000mm；2、熱帶海洋性氣候南北緯10°～25°信風帶大陸東岸及熱帶海洋中的一些島嶼上；加勒比海沿岸、巴西高原東側(cè)、馬達加斯加東岸、夏威夷、澳洲東北沿岸等。受熱帶海洋氣團、信風控制。赤道多雨氣候3、熱帶干濕季氣候南北緯5°～15°之間；分布于赤道多雨帶外圍的中南美洲、非洲。受信風控制時，盛行熱帶大陸氣團，為干季；太陽高度角較大時，受赤道氣團控制，為雨季。4、熱帶季風氣候緯度10°至回歸線附近的亞洲大陸東南部；受熱帶大陸氣團和赤道氣團交替控制，冬、夏季風顯著，年平均氣溫＞20℃，降水量1500～2000mm

熱帶季風氣候5、熱帶干旱與半干旱氣候分布在副熱帶及信風帶的大陸中心和大陸西岸，大致緯度15°～25°之間。再分為三個亞型：5a：熱帶干旱氣候，終年受副高控制，高溫，極其少雨；5b：熱帶西岸多霧干旱氣候，終年受海洋副高控制，較涼，多霧少雨；5c：熱帶半干旱氣候，大半年受副高控制，太陽高度角較大時，受赤道氣團影響，出現(xiàn)短暫雨季。熱帶干旱氣候（二）中緯度氣候中緯度的氣候主要受熱帶氣團和極地氣團所控制。影響氣候的主要環(huán)流系統(tǒng)包括：極鋒、盛行西風、溫帶氣旋和反氣旋、副高、熱帶氣旋等。全年地氣系統(tǒng)的輻射差額變化較大，因此四季分明，最冷月平均氣溫＜15～18℃，有4～12個月平均氣溫＞10℃，年蒸發(fā)量525～1300mm。天氣的非周期性變化和降水的季節(jié)變化都很顯著。6、副熱帶干旱與半干旱氣候分布在熱帶干旱氣候向高緯度的一側(cè)，南北緯25°～35°的大陸西岸和內(nèi)陸；受副高和信風控制而成。6a：副熱帶干旱氣候，比5a型涼季氣溫較低，有少量氣旋雨；6b：副熱帶半干旱氣候，比6a型氣溫更低些，雨量更多些。7、副熱帶季風氣候分布在副熱帶亞歐大陸東岸，25°～35°；受熱帶海洋氣團和極地大陸氣團交替控制，夏濕熱、冬溫干，四季分明，夏雨較集中（＞750～1000mm）。8、副熱帶濕潤氣候南北美洲、非洲和澳洲東岸，南北緯20°～35°；因大陸小未形成季風氣候，降雨季節(jié)分配較均勻，冬夏溫差較小。副熱帶季風氣候9、副熱帶夏干氣候（地中海氣候）分布在副熱帶大陸西岸30°～40°之間；受副高（夏季）和西風帶（冬季）交替控制。冬暖濕潤，夏熱干燥。年降水量300～1000mm。10、溫帶海洋性氣候溫帶大陸西岸40°～60°之間；終年盛行西風，受溫帶海洋氣團控制。冬暖夏涼，全年降水較均勻約750～1000mm。11、溫帶季風氣候亞歐大陸東岸35°～55°之間地帶；溫帶大陸氣團（冬季）和溫帶海洋氣團或變性熱帶海洋氣團（夏季）的交替控制，季風顯著，冬寒冷干燥，夏溫暖多雨，而且夏雨集中，氣溫年較差較大。12、溫帶大陸性濕潤氣候分布在40°～60°的亞歐大陸溫帶海洋性氣候的東側(cè)，以及北美100°W以東的溫帶地區(qū)。冬受極地大陸氣團控制而寒冷，有少量氣旋雨；夏受熱帶海洋氣團影響，降水稍多，但不如季風氣候集中。13、溫帶干旱與半干旱氣候分布在35°～50°的亞洲和北美大陸中心。終年受溫帶大陸氣團控制，氣候干燥，夏熱冬寒，氣溫年較差很大。13a：溫帶干旱氣候，主要景觀是荒漠，年降水量＜2