氣象學(xué)與氣候?qū)W

第一章引論第節(jié)氣學(xué)氣學(xué)究對(duì)、務(wù)發(fā)簡(jiǎn)一氣象與候研的象任：由于地球的引力作用，地球周圍聚集著一個(gè)氣體圈層，構(gòu)成了所謂的大氣圈。地球表面沒有任何地點(diǎn)不在大氣圈的籠罩之下又是如此之厚致球表面沒有任何山峰能穿過大氣層。大氣圈是人類地理環(huán)境的重要組成部分。1.氣象研究的對(duì)象和內(nèi)容：氣象學(xué)研究大氣現(xiàn)象和過程討其演變規(guī)律和變化并直接或簡(jiǎn)介用之于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐為人類服務(wù)的科學(xué)。氣象學(xué)研究的基本內(nèi)容：1）大氣當(dāng)作研究的物質(zhì)客體來(lái)探討其特性和狀態(tài)；2）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)換；）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，為預(yù)測(cè)和改善大氣環(huán)境服務(wù)。2.氣候及其研究的內(nèi)容：天氣和氣候：天氣是指某一地區(qū)在某一瞬時(shí)或某一短時(shí)間內(nèi)大氣狀態(tài)和大氣現(xiàn)象的綜合。氣候是指在太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間相互作用下時(shí)段內(nèi)大量天氣過程的綜合。氣候?qū)W：研究氣候形成、分布和變化的科學(xué)。二氣象與候研的展史1.萌芽期：時(shí)間：十六世紀(jì)中葉以前。特點(diǎn)由人類活動(dòng)和生產(chǎn)的需進(jìn)行了一些零星的局的氣象觀測(cè)，積累了一些感性認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)某些天氣現(xiàn)做出了一定的解釋時(shí)期從學(xué)科性質(zhì)上來(lái)講氣象學(xué)與天文學(xué)是混在一起的，具有天象學(xué)的性質(zhì)。主要成就：2.發(fā)展期：時(shí)間：十六世紀(jì)中葉到十九世紀(jì)末。特點(diǎn)：氣象學(xué)、氣候?qū)W與天文學(xué)逐漸分離，成為獨(dú)立的學(xué)科。主要成就：3.發(fā)展期：時(shí)間：20世以來(lái)。特點(diǎn)：擺脫了定性描述階段，進(jìn)入到定量試驗(yàn)階段，從認(rèn)識(shí)自然，逐步向預(yù)測(cè)自然、控制和蓋在自然的方向發(fā)展。這一時(shí)期又可分為早期和近期兩個(gè)階段。1）早期：20世紀(jì)前50年氣象學(xué)的重要進(jìn)展：鋒面學(xué)說；長(zhǎng)波理論；降雨學(xué)說。氣候?qū)W的重要進(jìn)展：氣候分類；動(dòng)力氣候?qū)W；小氣候研究。2）近期：20世紀(jì)50年以后特點(diǎn)開展大規(guī)模的觀測(cè)試驗(yàn)對(duì)大氣物理現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)把大氣作為一個(gè)整體進(jìn)行研究；氣候系統(tǒng)概念的提出；人類活動(dòng)與氣候相互影響研究等等。第頁(yè)共33頁(yè)

三氣象與候和然理的系1.自然理學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)：一般認(rèn)為然地理學(xué)是研究地球表層自然環(huán)境的學(xué)科然地理學(xué)是以人類賴以生存的地球表層自然環(huán)境的區(qū)域特征、區(qū)域分異及其發(fā)展過程與變化規(guī)律為研究對(duì)象的。從自然地理學(xué)的研究對(duì)象出發(fā)，自然地理學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要包括：（）類賴以生存的地球表層自然環(huán)境的組成、結(jié)構(gòu)及其區(qū)域分異規(guī)律；（）類賴以生存的地球表層自然環(huán)境系統(tǒng)的成因與規(guī)律；（）類賴以生存的地球表層自然環(huán)境系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制；（）類與地球表層自然環(huán)境的相互作用、相互影響；（）球表層自然環(huán)境的評(píng)估、預(yù)測(cè)、規(guī)劃、管理、優(yōu)化、調(diào)控。2.自然理學(xué)與地球表層系統(tǒng)地球系統(tǒng)：地球表層系統(tǒng)、地球內(nèi)部系統(tǒng)。地球表層系統(tǒng)表自然系——自然地理學(xué)表人文系統(tǒng)——人文地理學(xué)。地球表層自然系統(tǒng)包括：大氣圈——大氣科學(xué)；水圈——水文學(xué)；巖石圈——地質(zhì)學(xué)；生物圈——生物學(xué)。自然地理學(xué)是大氣科學(xué)、水文學(xué)、地質(zhì)學(xué)與生物學(xué)的交叉學(xué)科或邊緣學(xué)科。第節(jié)氣候系概一氣候統(tǒng)基概：1.氣候氣候系統(tǒng)：氣候系統(tǒng)是一個(gè)包括大氣圈、水圈地面冰雪圈和生物圈在內(nèi)的能決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的統(tǒng)一的物理系統(tǒng)。2.大氣：大氣圈是氣候系統(tǒng)中最活躍、變化最大的組成部分。1）大氣圈的組成：大氣是由多種氣體混合組成的，此外，還懸浮由一些固體雜質(zhì)和液體微粒；大氣的氣體組成成分：主要成分——氮、氧、氬99.96；微量氣體成分——二氧化碳、臭氧、甲烷等；干潔空氣：90km以可看成是子量為28.97“單一成分”的氣體；大氣中臭氧的形成、分布與作用；大氣中的二氧化碳；大氣中的水汽；大氣氣溶膠粒子。2）大氣的結(jié)構(gòu)：大氣的上界：物理上界—；著眼于大氣密度，約2000－。大氣的垂直分層測(cè)證明氣在垂直方向上的物理性質(zhì)是有顯著差異的溫度、成分等物理性質(zhì)，同時(shí)考慮到大氣的垂直運(yùn)動(dòng)等情況，可將大氣分為五層：（）流層：第頁(yè)共33頁(yè)

范圍：～對(duì)流層頂（對(duì)流層頂高度的緯度、季節(jié)變化）主要特征：氣溫隨高度增加而降低；垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著；氣象要素水平分布不均勻。對(duì)流層的分層：行星邊界層（或摩擦層）、自由大氣、對(duì)流層頂。（）流層：范圍：對(duì)流層頂55km左右。主要特征：隨高度的增高，氣溫最初保持不變或微有上升，約30km以，氣溫隨高度增加而顯著升高；氣流比較平穩(wěn)，垂直混合運(yùn)動(dòng)顯著減弱；水汽含量極少。（）間層：范圍：平流層頂85km左右。主要特征：氣溫隨高度增加迅速下降；垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈；水汽含量更少；電離層D層。（）層：此層沒有明顯的頂部。有人觀測(cè)在250500km；人認(rèn)為可達(dá)800km。主要特征氣隨高度增加迅速高；空氣處于高度電離狀態(tài)；在高緯度晴夜，可出現(xiàn)極光。（）逸層：是大氣的最高層，又稱外層。主要特征層的主要特點(diǎn)是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間大圈與星際空間的過渡地帶。3、水圈、陸面、冰雪圈和生物圈：1）水圈：水圈包括海洋湖、江河、地水和地表上的一切液態(tài)水中海洋在氣候形成和變化中最重要。海溫的垂直變化：表層暖層、斜溫層、冷水層。海洋在氣候系統(tǒng)中具有最大的熱慣性，是一個(gè)巨大的能量貯存庫(kù)。2）陸面：巖石圈、陸地表面；巖石圈變化時(shí)間尺度長(zhǎng)；陸面的動(dòng)力作用和熱力作用。3）冰雪圈：冰雪圈包括大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪蓋等。冰雪圈的變化尺度陸雪蓋—季節(jié)變化海冰——季節(jié)到幾十年際的大冰原和冰川——幾百甚至到幾百萬(wàn)年。冰雪圈對(duì)地表熱量平衡的影響：很大的反射率；阻止地表和大氣間的熱量交換。4）生物圈：對(duì)氣候變化很敏感，反過來(lái)影響氣候。對(duì)大氣和海洋的二氧化碳平衡膠粒子的產(chǎn)生以及其他與氣體成分和鹽類有關(guān)的化學(xué)平衡等的作用。二氣候統(tǒng)基性：1.氣候統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、高非線性的、開放的巨系統(tǒng)：1）氣候系統(tǒng)是一個(gè)開放系統(tǒng)：氣候系統(tǒng)與其外空間的物質(zhì)交換是微乎其微的這意義上候系統(tǒng)可以被看作是一個(gè)封閉系統(tǒng)。氣候系統(tǒng)與外空間有能量交換。從這個(gè)意義上，氣候系統(tǒng)是一個(gè)開放系統(tǒng)。第頁(yè)共33頁(yè)

2）氣候系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)：無(wú)論從描述氣候系統(tǒng)的物理量的空間分布和時(shí)間變化上講從氣候系統(tǒng)中發(fā)生的過程類型上講，氣候系統(tǒng)都是非常復(fù)雜的。3）氣候系統(tǒng)是一個(gè)高度非線性的系統(tǒng)：氣候系統(tǒng)中的重要過程：物理過程、化學(xué)過程和生物過程。氣候系統(tǒng)中發(fā)生的重要過程是氣候系統(tǒng)各組成部分之間相互作用和相互影響的具體表現(xiàn)，是氣候系統(tǒng)表現(xiàn)出高度非線性的根本原因。2.氣候統(tǒng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性：氣候系統(tǒng)各部分之間熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性的顯著差異。3.氣候統(tǒng)的穩(wěn)定性：氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性（廣義）是氣候系統(tǒng)演變的重要性質(zhì)。氣候系統(tǒng)穩(wěn)定性的兩個(gè)制約因素：能量收支方面的外部因素、氣候系統(tǒng)內(nèi)部的性質(zhì)。氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對(duì)的。4.氣候統(tǒng)的反饋過程：反饋機(jī)制對(duì)系統(tǒng)起內(nèi)部控制作用自于兩個(gè)或更多子系統(tǒng)之間一種特殊的耦合或調(diào)整在饋過程中一部分輸出又返回來(lái)充作輸入結(jié)果是系統(tǒng)的凈響應(yīng)有了變化饋機(jī)制既可增強(qiáng)最終的輸出結(jié)(正饋，也可以減弱輸出結(jié)果（負(fù)反饋）。反饋過程舉例正饋過程——雪反照率反饋、水汽反饋氧碳反饋負(fù)饋過程——云反饋。氣候系統(tǒng)的敏感性和穩(wěn)定性與反饋機(jī)制。5、氣候系統(tǒng)的可預(yù)報(bào)性：Lorenz把氣預(yù)報(bào)分為兩類，第一類是與時(shí)間有關(guān)的，即習(xí)慣上的氣候預(yù)報(bào)問題；第二類是與時(shí)間無(wú)關(guān)的，對(duì)應(yīng)于敏感性問題。氣候系統(tǒng)的可預(yù)報(bào)性與外部強(qiáng)迫及內(nèi)部過程的特性有關(guān)。三氣候統(tǒng)變時(shí)尺：1.氣候統(tǒng)變化的多空間尺度：氣候系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)具有空間分布上的不均勻性空間不均勻性的尺度在量級(jí)上有一個(gè)非常寬的范圍。2.氣候統(tǒng)的變化的多時(shí)間尺性：氣候系統(tǒng)的變化具有多時(shí)間尺度性事實(shí)和古氣候證據(jù)表明地球上的氣候在過去發(fā)生了很大的變化，其變化有一個(gè)非常寬的時(shí)間譜，從月際到幾億年都有。第二章氣候系統(tǒng)的熱力過程第節(jié)輻射的本識(shí)一輻射基概：1.輻射自然界中的一切物體過程都以電磁波的方式向四周放射能量傳播能量的方式稱為輻射。通過輻射傳播的能量稱為輻射能，也簡(jiǎn)稱為輻射。2.輻射基本特征量：第頁(yè)共33頁(yè)

輻射通量密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過單位面積的輻射能量稱輻射通量密度，單位W

。物體的放射能力：物體表面，在單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上射出的輻射能，單位W/m。輻射強(qiáng):單位時(shí)間內(nèi)，通過垂直與選定方向上的單位面積（對(duì)球面坐標(biāo)，即單位立體角）的輻射能，單位

或。輻射強(qiáng)度和輻射通量密度的關(guān)系。3.物體輻射的反射、吸收與射：物體所吸收的輻射與投射到該物體表面上的總輻射之比為物體對(duì)輻射的吸收率。物體所反射的輻射與投射到該物體表面上的總輻射之比為物體對(duì)輻射的反射率。透過物體的輻射與投射到該物體表面上的總輻射之比為物體對(duì)輻射的透射率。物體的吸收率、反射率和透射率的關(guān)系αγ＋＝1物體的吸收率、反射率和透射率大小隨輻射的波長(zhǎng)和物體的性質(zhì)而改變。二熱輻基定：1.普朗定律：普朗克定律表明體放射的量的大小和性質(zhì)完全由它的溫度決定體放射的單色輻射強(qiáng)度B(T)的表達(dá)式如：上式中B(T)是單位時(shí)間內(nèi)單面積在單位立體角內(nèi)單位波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能量h＝6.63×Js是朗克常數(shù)k＝1.38×JK2.斯蒂－波爾茲曼定律：物體放射放射能力與溫度和波長(zhǎng)的關(guān)系。

是玻耳茲曼常數(shù)。斯蒂芬－波爾茲曼定律據(jù)研究體總的放射能力與它本身的絕對(duì)溫度的四次方成正比，即上式中σ＝5.67×W/(m*K)為蒂芬－波爾曼常數(shù)。3.維恩移定律：維恩位移定律：黑體的單色輻射強(qiáng)度極大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與其絕對(duì)溫度成反比，即λmT＝C上式中，如果波長(zhǎng)以微米為單位C=2896μ。4.基爾夫定律：基爾霍夫定律：在熱力平衡條件下，任何物體的波長(zhǎng)λ的射輻射強(qiáng)度I與吸收的比值和物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)，這一比值只是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，即I/a=λ,T)第節(jié)太陽(yáng)輻的輸程太陽(yáng)輻射光譜陽(yáng)輻射中輻射能按波長(zhǎng)的分布陽(yáng)射的波長(zhǎng)范圍約0.15~4微米之間在段波長(zhǎng)范圍內(nèi)又可分為紫外光區(qū)、紅外光區(qū)和可見光區(qū)陽(yáng)輻射的能量第頁(yè)共33頁(yè)

主要分布在可見光區(qū)和紅外區(qū)，前者占太陽(yáng)輻射總量的50％，后者占43％。紫外區(qū)只占能量的7％。太陽(yáng)常數(shù)：就日的平均距離來(lái)說，在大氣上界，垂直于太陽(yáng)光線的平面上，單位面積、單位時(shí)間內(nèi)獲得的太陽(yáng)輻射能量年世界氣象組織推薦的太陽(yáng)常數(shù)最佳值為1±一到達(dá)氣界太輻：1.影響達(dá)大氣上界的太陽(yáng)輻的因素：天文輻射陽(yáng)輻射在大氣上界的時(shí)空分布是由太陽(yáng)與地球間的天文位置決定的稱天文輻射。日地距離與天文輻射；太陽(yáng)高度與天文輻射；白晝長(zhǎng)度與天文輻射。2.大氣界太陽(yáng)輻射的時(shí)空分特征：1）天文輻射隨緯度的分布；2）天文輻射的季節(jié)變化。二太陽(yáng)射大中減：太陽(yáng)輻射光譜穿越大氣厚的主要變化輻射能有明顯地減弱射隨波長(zhǎng)的分布變得極不平衡；波長(zhǎng)短的輻射能減弱更為顯著。產(chǎn)生這些變化的原因是大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、散射和反射。1.大氣太陽(yáng)輻射的吸收：太陽(yáng)輻射被大氣吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩沟玫竭_(dá)地面的太陽(yáng)輻射減弱。大氣中吸收太陽(yáng)輻射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固體雜質(zhì)等。大氣中的水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固體雜質(zhì)對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收特性。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收的總的特點(diǎn)氣太陽(yáng)輻射的吸收是有選擇性的氣太陽(yáng)輻射的吸收帶主要位于太陽(yáng)輻射光譜兩端能量較小的區(qū)域大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射并不多。2.大氣太陽(yáng)輻射的散射：散射不像吸收那樣把輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽皇歉淖冚椛涞姆较?。分子散射（蕾利散射）：概念和特點(diǎn)。粗粒散射：概念和特點(diǎn)。3.大氣云層和塵埃對(duì)太陽(yáng)輻的反射：上述三種方式中反射作用最重尤其是云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射最為明顯射用次之；吸收作用相對(duì)最小。4.太陽(yáng)射在大氣中的減弱規(guī)：三到達(dá)面太輻：1.到達(dá)面的太陽(yáng)直接輻射：以平行光的形式直接投射到地面上的太陽(yáng)輻射稱為太陽(yáng)直接輻射。影響到達(dá)地面的太陽(yáng)直接輻射的因子：太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)。直接輻射的時(shí)空變化特征。2.到達(dá)面的太陽(yáng)散射輻射：經(jīng)過散射后投射到地面上的太陽(yáng)輻射稱為散射輻射。影響到達(dá)地面的太陽(yáng)散射輻射的因子：太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)。第頁(yè)共33頁(yè)

3.到達(dá)面的太陽(yáng)總輻射：到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射是指到達(dá)地面的太陽(yáng)直接輻射和散射輻射之和?？赡芸傒椛浜陀行Э傒椛涞母拍??？傒椛涞臅r(shí)空變化。四地面太輻的射地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率決定于地表面的性質(zhì)和狀態(tài)。第節(jié)地氣統(tǒng)長(zhǎng)輻傳過一地面射大長(zhǎng)輻：地面輻射和大氣輻射的％上能量都集中在3－微米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)輻能最大波長(zhǎng)在10－微米范圍內(nèi)地面和大氣輻射稱為長(zhǎng)波輻射陽(yáng)輻射稱為短波輻射。二地—間長(zhǎng)輻交：1.大氣地面輻射的吸收：大氣對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收非常強(qiáng)烈。大氣中對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收起重要作用的成分有水汽、液態(tài)水、二氧化碳和臭氧等。大氣對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收是有選擇性的。2.地面效輻射：大氣逆輻射及大氣的保溫效應(yīng)。地面有效輻射：地面放射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差。第節(jié)全球能平一氣候統(tǒng)輻收：輻射差額：物體收入的輻射能與支出輻射能的差值。輻射差額與物體溫度的變化。1.地面射差額：某段時(shí)間內(nèi)單位面積地表面收入和支出輻射能的差值稱為地面輻射差額。地面輻射差額的表達(dá)式；影響地面輻射差額的因子；地面輻射差額的時(shí)空變化。2.大氣射差額：大氣輻射差額的定義、表達(dá)式。3.地—系統(tǒng)輻射差額：地氣系統(tǒng)輻射差額的定義、表達(dá)式。地氣系統(tǒng)輻射差額的緯度變化。二全球量衡式第二章氣候系統(tǒng)的熱力過程第節(jié)大氣熱學(xué)礎(chǔ)第頁(yè)共33頁(yè)

一熱力的本念方：1.熱力基本概念：系統(tǒng)的平衡態(tài)和非平衡態(tài)統(tǒng)態(tài)函主介紹系統(tǒng)的內(nèi)能和熵的概念過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程與非靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程）、系統(tǒng)與外界交換能量的方式。2.大氣態(tài)方程：1）主要?dú)庀笠兀簹庀笠厥侵副硎敬髿鈱傩院痛髿猬F(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。（）溫：氣溫的單位與測(cè)量；（）壓：氣壓的定義、單位；（）度：水汽壓和飽和水汽壓、飽和差、相對(duì)濕度、比濕、水汽混合比、露點(diǎn)。（）：空氣的水平運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)。風(fēng)向和風(fēng)速的表示。（）量；（）見度。2）大氣狀態(tài)方程：（）想氣體的狀態(tài)方程：理想氣體狀態(tài)方程的一般形式：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1摩氣體來(lái)，理想氣體狀態(tài)方程PV=R*T，中R*對(duì)1摩任何氣體都適用，稱普適氣體常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下M克體來(lái)講理想氣體狀態(tài)方程P=RT，式R=(為氣體的克分子)，稱為比氣體常數(shù)。（）空氣狀態(tài)方程：干空氣狀態(tài)方程P=ρR，式中R=R*/

（）空氣狀態(tài)方程：濕空氣的狀態(tài)方程：ρRT式中T稱虛溫。虛溫的物理意義。二應(yīng)用大的力基定：1.熱力第一定律：1）功、內(nèi)能和熱量：（）：通過作功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)；功的種類（）能：內(nèi)能包括系統(tǒng)內(nèi)的分子熱運(yùn)動(dòng)能量子勢(shì)能和分子內(nèi)的勢(shì)能子部和原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能量、電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能等；溫度變化不大時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)的變主要由熱運(yùn)動(dòng)的能量子間勢(shì)能的變化引起的其他形式的運(yùn)動(dòng)能量不改變；內(nèi)能時(shí)狀態(tài)函數(shù)：對(duì)于一定質(zhì)量的某種氣體能般是溫度、體積和氣壓的函數(shù)；對(duì)于理想氣體，內(nèi)能只是溫度的函數(shù)。（）量：第頁(yè)共33頁(yè)

傳熱可改變系統(tǒng)的狀態(tài)，其條件是系統(tǒng)和外界的溫度不同；傳熱的微觀本質(zhì)是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)能量從高溫物體向低溫物體傳遞；傳熱過程中所傳熱運(yùn)動(dòng)能量的多少。2）熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律的表示：對(duì)于一無(wú)限小過程dQ=dE+dW；敘述：系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)對(duì)外界做功之和；熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，適合于任何系統(tǒng)的任何過程。熱力學(xué)第一定律在氣象上的常用形式：2.熱力第二定律：熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，一切熱力學(xué)過程都應(yīng)該滿足能量守恒熱學(xué)第二定律告訴我們過程的進(jìn)行還有方向性的問滿能量守恒的過程不一定都能進(jìn)行）。1）自然過程的方向性：功熱轉(zhuǎn)換的方向性：功可以轉(zhuǎn)換為熱，可自動(dòng)進(jìn)行；但熱轉(zhuǎn)換為功不能自動(dòng)進(jìn)行；熱傳導(dǎo)的方向性可自動(dòng)地從高溫物體傳向低溫物體反過程卻不能發(fā)生，即熱量不可能自動(dòng)地從低溫物體傳向高溫物體；氣體絕熱自由膨脹的方向性：氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程是不可逆的；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的；2）熱力學(xué)第二定律（）勞修斯Clausius敘：熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳向高溫物體。（）爾(Kelvin)敘述：唯一效果是熱全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ倪^程是不可能的。三空氣增和卻程絕熱變化和非絕熱變化1.氣溫非絕熱變化過程：空與外界交換熱量的方式：傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流、湍流、蒸發(fā)和凝結(jié)。2.大氣的干絕熱過程：1）干絕熱過程與泊松方程：絕熱過程氣象學(xué)上一塊與外界之間無(wú)熱量交換時(shí)的狀態(tài)變化過程氣，作垂直運(yùn)動(dòng)的氣塊，其狀態(tài)變化通常接近于絕熱過程。干絕熱過程：當(dāng)升、降氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界交換熱量的過程。泊松方程：干絕熱直減率：定義，表達(dá)式的推導(dǎo)；干絕熱直減率與氣溫直減率。位溫：概念，性質(zhì)。3.大氣的濕絕熱過程：濕絕熱直減率、假相當(dāng)位溫第頁(yè)共33頁(yè)

第節(jié)大氣溫的空布一氣溫時(shí)變：1.氣溫周期性變化：1）氣溫的日變化：（）一日之內(nèi)有一個(gè)最高值，一般出現(xiàn)在午14時(shí)左，一個(gè)最低值，一般出現(xiàn)在日出前后一中氣溫的最高值最低值之差為氣溫日較差其大小反映氣溫日變化程度。（）溫日較差的大小與緯度、季節(jié)和其它自然地理?xiàng)l件有關(guān)。2）氣溫的年變化：（）球上絕大部分地區(qū)，在一年中月平均氣溫有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。就北半球來(lái)說，中、高緯度內(nèi)陸的氣溫以7月最高，月為低，海洋上的氣溫以8月最，2月最低。一年中月平均氣溫最高值與最低值之差，稱為氣溫年較差。（）溫日較差的大小與緯度、海陸分布等有關(guān)。2.氣溫非周期性變化二氣溫空分：1.氣溫水平分布：1）影響氣溫水平分布的主要因素：緯度、海陸、高度；2）氣溫水平分布的表示：等溫線圖；3）氣溫水平分布的基本特征：（）球平均氣溫的分布圖上，赤道地區(qū)氣溫高，向兩級(jí)逐漸降低；（）季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，夏季相反；（）高溫度帶冬季在北緯5－度處，夏季在北緯20度左右；（）半球不論冬夏，最低溫度都出現(xiàn)在南極。北半球僅夏季最低氣溫出現(xiàn)在極地附近，而冬季最冷地區(qū)出現(xiàn)在東部西伯利亞和格陵蘭地區(qū)。2.氣溫垂直變化：1）在對(duì)流層中，總的情況是氣隨高度增加而降低，氣溫直減率平均0.65℃/100m；2）在一定條件下，對(duì)流層也會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度增高而升高的逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象形成的主要過程：輻射逆溫、湍流逆溫、下沉逆溫、平流逆溫等。第三章大氣圈的靜力學(xué)特征第節(jié)靜學(xué)程壓公一大氣靜力方：假設(shè)大氣相對(duì)于地面處于靜止?fàn)顟B(tài)一的氣壓值等于該點(diǎn)單位面積上所承受鉛直氣柱的重量。見下圖，在大氣柱中截取面積為1cm，厚度為eq\o\ac(△,Z)eq\o\ac(△,)的氣柱。設(shè)高度Z處氣壓為，高Z處氣壓為P空氣密度ρ，重力加速度為。在靜力平衡條件下，Z面上的氣壓P和Z面的氣壓間的氣壓差應(yīng)等于這兩個(gè)高度面間的薄氣柱重量P-Peq\o\ac(△,=-)P=-g（Z-Z）eq\o\ac(△,g)第頁(yè)共33頁(yè)

式中負(fù)號(hào)表示隨高度增高，氣壓降低。若eq\o\ac(△,Z)eq\o\ac(△,)趨于無(wú)限小，則上式可寫成：-dP=gdZ這就是氣象上應(yīng)用的大氣靜力學(xué)方程程說明壓隨高度遞減的快慢取決于空氣密度ρ）和重力加速度g）的變化。重力加速度）隨高度的變化量一般很小，因而氣壓隨高度遞減的快慢主要決定于空氣的密度密度大的氣層里氣隨高遞減得快反之則遞減得慢實(shí)證明靜學(xué)方程雖是靜止大氣的理論方程除在有強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)的局部地區(qū)外，其誤差僅有1％因而得到廣泛應(yīng)用。二壓高式為了精確地獲得氣壓與高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通常將靜力學(xué)方程從氣層底部到頂部進(jìn)行積分，即得出壓高方程：式中，P1、分別高度Z1和Z2的壓值。該式表示任意兩個(gè)高度上的氣壓差等于這兩個(gè)高度間單位截面積空氣柱的重量。用狀態(tài)方程替換式中ρ，得：該式就是通用的壓高方程表氣壓是隨高度的增加而按指數(shù)遞減的規(guī)律且大氣低層，氣壓遞減得快，在高層遞減得慢。在溫度低時(shí)，氣壓遞減得快，在溫度高時(shí)，遞減得慢利上式原則上可以進(jìn)行壓和高度間的換算直接計(jì)算還比較困難因?yàn)樵诠降陧?yè)共33頁(yè)

中指數(shù)上的子式中，和T都高度而有變化，而且R不同高度上空氣組成的差異也會(huì)隨高度而變化，因而進(jìn)行積分是困難的。為了方便實(shí)際應(yīng)用，需要對(duì)方程作某些特定假設(shè)。比如忽略重力加速度的變化和水汽影響假氣溫不隨高度發(fā)生變化條下的壓高方程，稱為等溫大氣壓高方程。在等溫大氣中，上式中的T可視常數(shù)。實(shí)際大氣并非等溫大氣以計(jì)算實(shí)際大氣的厚度和高度時(shí)須大氣劃分為許多薄層，求出每個(gè)薄層的tm，然后分計(jì)算各薄層的厚度，最后把各薄層的厚度求和便是實(shí)際大氣的厚度。第節(jié)氣壓場(chǎng)基形一氣壓的示法基本概念：等高面、等壓線、等壓面、等高線、位勢(shì)高度二氣壓場(chǎng)的本式氣壓場(chǎng)的幾種基本形式第節(jié)氣壓的空布一氣壓時(shí)的化氣壓變化的實(shí)質(zhì)就是該地上空空氣柱重量增加或減少的反映氣柱的重量是其質(zhì)量和重力加速度的乘積力速通?？梢钥醋魇嵌ㄖ刀坏氐臍鈮鹤兓蜎Q定于其上空氣柱中質(zhì)量的變化，氣柱中質(zhì)量增多了，氣壓就升高。質(zhì)量減少了，氣壓就下降。空氣柱質(zhì)量的變化主要是由熱力和動(dòng)力因子引起因是指溫度的升高或降低引起的體積膨脹或收縮度增大或減小以及隨的氣候輻合或輻散所造成的質(zhì)量增多或減少因子是指大氣運(yùn)動(dòng)所引起的氣柱質(zhì)量的變化據(jù)氣運(yùn)動(dòng)的狀況可歸納為三種情況平流第頁(yè)共33頁(yè)

的輻合和輻散與氣壓變化、密度平流與氣壓變化、垂直運(yùn)動(dòng)與氣壓變化。氣壓的周期性變化是指在氣壓隨時(shí)間變化的曲線上呈現(xiàn)出有規(guī)律的周期性波動(dòng)的是以日為周期和以年為周期的波動(dòng)。二氣壓統(tǒng)其高的化靜力平衡下氣壓系統(tǒng)隨高度的變化同溫度分布密切相關(guān)壓系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)往往由于與溫度場(chǎng)的不同配置狀況而有差異溫場(chǎng)與氣壓場(chǎng)配置重（溫度場(chǎng)的高溫低溫中心分別與氣壓場(chǎng)的高壓、低壓中心相重合，稱氣壓系統(tǒng)是溫壓場(chǎng)對(duì)稱時(shí)系統(tǒng)中水平面上等溫線基本平行。系統(tǒng)中包括暖性高壓性壓和暖性低壓、冷性高壓。當(dāng)溫度場(chǎng)與氣壓場(chǎng)的配置不重合時(shí)稱壓系統(tǒng)是溫壓場(chǎng)不對(duì)稱時(shí)中心軸線不是鉛直的而發(fā)生偏斜。第節(jié)大氣穩(wěn)度一大氣靜力定：大氣穩(wěn)定度是指氣塊受任意方向擾動(dòng)后回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢(shì)和程度表大氣層中的個(gè)別空氣塊是否安于原在的層次易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)否于發(fā)生對(duì)流。大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的溫度直減率）與上升空氣塊的干絕熱直減率γ）或濕絕熱直減率γ）的對(duì)比來(lái)判斷。一般情況下可以有以下幾點(diǎn)結(jié)論：1.愈，大氣愈不穩(wěn)定γ愈，大氣愈穩(wěn)定。如γ很小，甚至等于零（等溫）或小于零（逆溫），那將是對(duì)流發(fā)展的障礙。所以習(xí)慣上常將逆溫、等溫以很的氣層稱為阻擋層。2.當(dāng)γ＜γ

時(shí)不論空氣是否達(dá)到飽和大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)的而稱為絕對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)γ＞γ

時(shí)則相反，因而稱為絕對(duì)不穩(wěn)定。3.當(dāng)γ＞γ＞γ

時(shí)，對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的飽和空氣來(lái)說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的未飽和空氣來(lái)說氣又是處于穩(wěn)定狀態(tài)的種況稱為條件性不穩(wěn)定狀態(tài)。二大氣不穩(wěn)能：不穩(wěn)定能量就是指氣層中可使單位質(zhì)量空氣塊離開初始位置后作加速運(yùn)動(dòng)的那部分能量一般情況下常某一時(shí)刻氣層實(shí)際的氣溫隨高度分布曲線繪在（高度坐標(biāo)系中，并稱之為氣層的層結(jié)曲線，同時(shí)常把E標(biāo)變換為標(biāo)，例如T-lnP坐（如圖）。氣層中的某一氣塊若作絕熱上升或下沉運(yùn)動(dòng)氣塊溫度隨高度的變化曲線稱之為該氣塊的狀態(tài)變化顯然不的氣塊狀態(tài)線不同層能提供給氣塊的不穩(wěn)定能可分為下述三種情況（如下圖）：第頁(yè)共33頁(yè)

不穩(wěn)定型

穩(wěn)定型三位勢(shì)穩(wěn)：

潛在不穩(wěn)定型前面對(duì)穩(wěn)定度的討論都是針對(duì)氣層中空氣塊的垂直運(yùn)動(dòng)而言在實(shí)際大氣中有時(shí)整層空氣會(huì)被同時(shí)抬升在上升的程中氣層的穩(wěn)定情況也會(huì)發(fā)生變化這樣造成的氣層不穩(wěn)定，稱為位勢(shì)不穩(wěn)定。第四章大氣圈的動(dòng)力學(xué)特征第節(jié)大氣運(yùn)方一作用大的：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力、摩擦力二大氣動(dòng)程大氣運(yùn)動(dòng)方程是描述作用于空氣微團(tuán)上的力與其所產(chǎn)生的加速度之間關(guān)系的方程本物理規(guī)律是牛頓第二定律：F=ma，但描述運(yùn)動(dòng)與坐標(biāo)選取有關(guān)。（旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）三大氣動(dòng)尺分：尺度分析法是依據(jù)表征某類運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值大氣運(yùn)動(dòng)方程中各項(xiàng)量級(jí)大小的一種方法。一般認(rèn)為L(zhǎng)D、U是據(jù)實(shí)際大氣中不同類型運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)內(nèi)部特征選定的止常的大氣基本狀態(tài)可視為大氣與外界進(jìn)行熱交換形成的少大氣內(nèi)部擾動(dòng)的影響以表征基本狀態(tài)的基本熱力學(xué)變量尺度和標(biāo)高可作為環(huán)境因子是已知的余下的一些度參數(shù)可以通過對(duì)基本方程進(jìn)行尺度分析到這些待確定的尺度參數(shù)與基本尺度和基本熱力學(xué)變量尺度之間的關(guān)系可析不同類型運(yùn)動(dòng)的基本性質(zhì)，尋求出對(duì)基本方程取某些近似的條件。大氣運(yùn)動(dòng)的一級(jí)簡(jiǎn)化方程組為：第頁(yè)共33頁(yè)

第節(jié)大的平垂運(yùn)一自由氣水運(yùn)：1.地風(fēng)：地轉(zhuǎn)風(fēng)是氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力相平衡時(shí)氣作等速直的水平運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)風(fēng)方向與水平氣壓梯度力的方向垂直平于等壓線而背風(fēng)而立北半球高壓在其右方，在南半球，高壓在其左方，此稱風(fēng)壓律。2.梯風(fēng)：當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，除受氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力作用外，還受慣性離心力的作用，當(dāng)這三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)，稱為梯度風(fēng)。在北半球，低壓中的梯度風(fēng)必然平行于等壓線，繞低壓中心作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓梯度風(fēng)平行于等壓線繞高壓中心作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)半球則相反。梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)既有共同點(diǎn)，又有相異處，兩者都是作用于空氣質(zhì)點(diǎn)的力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)。梯度風(fēng)考慮了空氣運(yùn)動(dòng)路徑的曲率影響，它比地轉(zhuǎn)風(fēng)更接近于實(shí)際風(fēng)。3.地風(fēng)隨高度的變化——熱成風(fēng)：自由大氣中風(fēng)隨高度的變化同氣壓場(chǎng)隨高度的變化密切相關(guān)壓高度遞降的快慢又與大氣柱中的平均溫度有關(guān)暖柱中壓隨高度增加而降低得慢單氣壓高度差大，而在冷氣柱中氣隨高度增加降低得快即單位氣壓高度差小。因此若壓面在低層是水平的（氣壓梯度為零），而由于氣柱中平均溫度在水平方向上有差別，到高層以后，等壓面就會(huì)出現(xiàn)傾斜暖區(qū)一側(cè)壓面抬起冷區(qū)一側(cè)等壓面降低結(jié)果使高層水平面上的氣壓值不相等出了由暖區(qū)指冷區(qū)的氣壓梯度力而產(chǎn)生了平行于等溫線的風(fēng)且氣層中平均溫度梯度愈大層現(xiàn)的風(fēng)也愈大種由于水平溫度梯度的存在而產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)風(fēng)在鉛直方向上的速度矢量差為熱成風(fēng)成風(fēng)的大小與氣層內(nèi)平均溫度梯度以及氣層的厚度成正比，與科氏參數(shù)f）成反比。熱成風(fēng)的方向與平均等溫線相平行，在北半球背熱成風(fēng)而立，高溫在右，低溫在左，南半球則反。4.偏風(fēng)：如果地面層等壓線為平行直線時(shí)氣質(zhì)點(diǎn)受到氣壓梯度力轉(zhuǎn)向力和地面摩擦力的共同作用三力達(dá)到平衡時(shí)出現(xiàn)了穩(wěn)定的地面平衡風(fēng)于摩擦主要是外摩擦力）對(duì)風(fēng)的阻滯作用平風(fēng)的風(fēng)比原氣壓場(chǎng)中相應(yīng)的地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速要減小而使地轉(zhuǎn)偏向力也相應(yīng)減小果小后的轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的合力與氣壓梯度力相平衡時(shí)的風(fēng)穿等壓線，由高壓吹向低壓。其風(fēng)速大小與氣壓梯度力成正比，而與地面摩擦系數(shù)成反比。摩擦層中風(fēng)場(chǎng)與氣壓場(chǎng)的關(guān)系為：在北半球背風(fēng)而立，高壓在右后方在前方此白貝羅風(fēng)壓定律風(fēng)偏離等壓線的角和風(fēng)速減小的程度決于摩擦力的大小。摩擦力愈大，交角愈大，風(fēng)速減小得愈多。二摩擦中氣水運(yùn)三空氣垂運(yùn)第頁(yè)共33頁(yè)

第節(jié)大氣環(huán)大氣環(huán)流是指大范圍的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一大氣流形與征大氣環(huán)流的形成與維持是與太陽(yáng)輻射、地球自轉(zhuǎn)、下墊面性質(zhì)及地面摩擦緊密相關(guān)的，另外還與大氣本身的特殊性質(zhì)也有關(guān)系。二大氣流平狀：大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)千變?nèi)f化從些隨時(shí)間和空間不斷變化的復(fù)雜環(huán)流狀態(tài)中找出大氣環(huán)流的主要規(guī)律通常采用求平的方法即時(shí)間求平均濾去所取時(shí)間內(nèi)環(huán)流隨時(shí)間的變化顯出大氣環(huán)流中比較穩(wěn)的特征，對(duì)空間求平均，濾去各經(jīng)度間的環(huán)流差異出各緯圈上環(huán)流的基本特征。三大氣流變：大氣環(huán)流的年變化大氣環(huán)流的基本狀態(tài)決定于地表熱力分布的特征地?zé)崃顩r在一年中具有明顯的季節(jié)性變化，進(jìn)而引起大氣環(huán)流的季節(jié)交替。大氣環(huán)流的中短變化由不同尺度的高空和低空天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和消亡過程所引起的這種變化主要表現(xiàn)在西風(fēng)緯向環(huán)流和經(jīng)向環(huán)流的相互轉(zhuǎn)換上向和經(jīng)向型環(huán)流經(jīng)常交替出現(xiàn)，其交替周期大約2—周這種交替演變規(guī)律一般用環(huán)流指數(shù)來(lái)表示。環(huán)流指數(shù)分向環(huán)流指（IZ和經(jīng)向環(huán)流指IM兩緯向環(huán)流指數(shù)又稱西風(fēng)指數(shù)，表示平均地轉(zhuǎn)風(fēng)速中西風(fēng)分量的一個(gè)指標(biāo)向環(huán)流指數(shù)是用某一經(jīng)度范圍內(nèi)經(jīng)上地轉(zhuǎn)風(fēng)的平均南北分量表示經(jīng)向環(huán)流的一個(gè)指標(biāo)。第五章大氣圈中的水汽第節(jié)云霧降形的理基一表示氣度物量絕對(duì)濕度、水汽壓、相對(duì)濕度、比濕、溫度露點(diǎn)差二影響和汽的素飽和水汽壓和蒸發(fā)面的溫度、性質(zhì)（水面、冰面，溶液面等）、形狀（平面、凹面、凸面）之間，有密切的關(guān)系。蒸發(fā)面的溫度對(duì)飽和水汽壓的影響溫時(shí)飽水汽壓大空氣中所能容納的水汽含量增多能原來(lái)已處于飽和狀態(tài)的蒸發(fā)面會(huì)因溫度升高而變得不飽和新現(xiàn)；相反如降低飽和空氣的溫度由于飽和水汽壓減小會(huì)多余的水汽凝結(jié)出來(lái)飽和水汽壓隨溫度改變的量，在高溫時(shí)要比低溫時(shí)大。蒸發(fā)面的性質(zhì)對(duì)飽和水汽壓的影響然中蒸發(fā)面多種多樣們有不同的性質(zhì)和形狀水子欲脫出蒸發(fā)面，需服周圍分子的引力，因此會(huì)因蒸發(fā)面的性狀而有差異。所以，即使在同一溫度下，不同蒸發(fā)面上的飽和水汽壓也不相同。蒸發(fā)面的形狀對(duì)飽和水汽壓的影響同狀的蒸發(fā)面上分子受到周圍分子的吸引力是不同的，從而對(duì)飽和水汽壓產(chǎn)生不同的影響。第頁(yè)共33頁(yè)

三影響發(fā)因：由道爾頓定律知道蒸發(fā)速度與飽和E-e分子擴(kuò)散系成正比與氣（P）成反比但在自然條件下蒸發(fā)是發(fā)生于湍流大氣之中的響蒸發(fā)速度的主要因素是湍流交換并非分子擴(kuò)散慮自蒸發(fā)的實(shí)際情況響蒸發(fā)速度的主要因子有四個(gè)源、熱源、飽和差、風(fēng)速與湍流擴(kuò)散強(qiáng)度。四大氣水凝（）條：水汽由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結(jié)汽直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱凝華氣水汽凝結(jié)或凝華的一般條件是是凝結(jié)核或凝華核的存在是大氣中水汽要達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)。大氣中水汽由未飽和達(dá)到飽和的途徑：一是增加空氣中的水汽；二是降溫。第節(jié)地面大中凝現(xiàn)一地表的結(jié)華現(xiàn)：露和霜、雨淞和霧淞二大氣的結(jié)華現(xiàn)：霧成的基本條件是近地面氣中水汽充沛使汽發(fā)生凝結(jié)的冷卻過程和凝結(jié)核的存在貼氣層中的水汽壓于其飽和水汽壓時(shí)汽即凝結(jié)或凝華成霧根霧形成的天氣條件可將霧分為氣團(tuán)霧鋒面霧二大類團(tuán)霧是在氣團(tuán)內(nèi)形成的鋒面霧是鋒面活動(dòng)的產(chǎn)物。根據(jù)氣團(tuán)霧的形成條件，又可將它分為冷卻霧霧混合霧三種。根據(jù)冷卻過程的不同冷霧又可分為射霧平霧及上坡霧等其中最常見的是輻射霧和平流霧。云對(duì)于云的形成來(lái)說其過飽和主要是由空氣垂直上升所進(jìn)行的絕熱冷卻引起的升運(yùn)動(dòng)的形式和規(guī)模不同，形成的云的狀態(tài)度厚也不同。大氣的上升運(yùn)動(dòng)主要有如下四種方式：熱力對(duì)流、動(dòng)力抬升、大氣波動(dòng)、地形抬升。第節(jié)云霧降形的物過一云滴長(zhǎng)微理程使云滴增大的過程主要有二：一為云滴凝結(jié)（或凝華）增長(zhǎng)。一為云滴相互沖并增長(zhǎng)。實(shí)際上，云滴的增長(zhǎng)是這兩種過程同時(shí)作用的結(jié)果。二雨、、雹成物過三人工響、和水人工降雨、人工消霧、人工防雹第節(jié)（世界降（分布第頁(yè)共33頁(yè)

一降水述從云中降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水為降水水主要來(lái)自云中但有云不一定都有降水這因?yàn)樵频蔚捏w積很小能克服空氣阻力和上升氣流的頂托有當(dāng)云滴增長(zhǎng)到能克服空氣阻力和上升氣流的頂托且在降落至地面的過程中不致被蒸發(fā)掉時(shí)水形成。二世界水布降水的分布與大氣的運(yùn)動(dòng)、氣團(tuán)和鋒帶的活動(dòng)以及海陸分布等有密切的關(guān)系。全球平均降雨量分布要比平均溫度分布復(fù)雜得多帶分布中有三個(gè)主要特點(diǎn)有個(gè)赤道降水最大值，其位置和熱赤道一樣偏北半球②高緯度的降水總量很??；③在副熱帶緯度是一個(gè)次低值盡副帶高壓區(qū)是著名的干旱區(qū)在這個(gè)緯度中大東岸的夏季，降雨量還是相當(dāng)多的。第六章大氣圈的天氣系統(tǒng)第節(jié)氣團(tuán)和一氣團(tuán)氣團(tuán)是指氣象要（主要指溫度度和大氣靜力穩(wěn)定度在平分布上比較均勻的大范圍空氣團(tuán)。其水平范圍從幾百到幾千千米，垂直范圍可達(dá)幾千米到十幾千米。1.氣團(tuán)形成：氣團(tuán)形成的源地條件一是范圍廣闊地表性質(zhì)比較均勻的下墊面是能使空氣物理屬性在水平方向上均勻化的環(huán)流場(chǎng)。2.氣團(tuán)變性：氣團(tuán)形成后隨著環(huán)流條件的變由源地移行到另一新的地區(qū)時(shí)由于下墊面性質(zhì)以及物理過程的改變團(tuán)的屬性也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化種團(tuán)原有物理屬性的改變過程稱為氣團(tuán)變性。3.氣團(tuán)分類：氣團(tuán)的地理分類法、氣團(tuán)的熱力分類法4.我國(guó)內(nèi)的氣團(tuán)活動(dòng)：我國(guó)的大部分地區(qū)處于中緯度暖氣流交綏頻繁，缺少氣團(tuán)形成的環(huán)流條件時(shí)地表性質(zhì)復(fù)雜沒大范圍均勻下墊面作為氣團(tuán)源地因而，活動(dòng)在我國(guó)境內(nèi)的氣團(tuán)，大多是從其它地區(qū)移來(lái)的變性氣團(tuán)，其中最主要的是極地大陸（變性）氣團(tuán)和熱帶海洋氣團(tuán)。二鋒：1.鋒的念：鋒是冷、暖氣團(tuán)相交綏的地帶。鋒是溫帶地區(qū)重要的天氣系統(tǒng)。2.鋒的征：1）鋒面坡度：鋒在空間呈傾斜狀態(tài)——鋒的重特征坡度的形成和維持是地轉(zhuǎn)偏向力作用的結(jié)果；鋒面坡度的表達(dá)式。第頁(yè)共33頁(yè)

2）鋒附近的溫度場(chǎng)特征：鋒區(qū)中水平溫度場(chǎng)的特征的平溫度梯度比鋒面兩側(cè)的單一氣團(tuán)內(nèi)的溫度梯度大得多；鋒區(qū)中溫度的垂直變化特征：鋒面逆溫。3）鋒附近的氣壓場(chǎng)特征：鋒兩側(cè)的氣壓傾向是不連續(xù)的等壓線橫穿鋒面時(shí)便產(chǎn)生折角角的尖端指向高壓一方，鋒落在低壓槽中。4）鋒附近的風(fēng)場(chǎng)特征：鋒附近的風(fēng)場(chǎng)是同氣壓場(chǎng)相適應(yīng)的線近的風(fēng)場(chǎng)具有氣旋性切變附鋒隨高度變化狀況。3.鋒的類和天氣：1）鋒的類型：根據(jù)鋒兩側(cè)冷暖氣團(tuán)移動(dòng)方向和結(jié)構(gòu)狀況般把鋒分為冷鋒暖鋒準(zhǔn)止鋒和錮囚鋒。2）鋒面天氣：鋒面天氣是指鋒附近的云系、降水、風(fēng)、能見度等氣象要素的分布和演變狀況。（）鋒天氣：暖鋒附近的云系特征、暖鋒附近的降水特征，我國(guó)境內(nèi)的暖鋒活動(dòng)。（）鋒天氣：一型冷鋒二冷鋒；一型冷鋒氣的主要特征；二型冷鋒天氣的主要特征在國(guó)的活動(dòng)情況（）靜止鋒天氣：華南準(zhǔn)靜止鋒天氣；江淮準(zhǔn)靜止鋒天氣。（）囚鋒天氣：第節(jié)中高緯要?dú)饨y(tǒng)一中高度空要?dú)饨y(tǒng)中高緯度的對(duì)流層上空盛行著波狀西風(fēng)氣流風(fēng)的波動(dòng)大體上分為兩類是長(zhǎng)比較長(zhǎng)的長(zhǎng)波；二是疊加在長(zhǎng)波之上的波長(zhǎng)比較短的短波。在長(zhǎng)波、短波發(fā)展演變過程中，有時(shí)形成閉合的高壓和低壓。1.大氣波：是指波長(zhǎng)較長(zhǎng)、幅較大、移動(dòng)較慢、維持時(shí)間較長(zhǎng)的波動(dòng)。大氣長(zhǎng)波的溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)2.阻塞壓和切斷低壓：阻塞高壓和切斷低壓是大氣長(zhǎng)波在發(fā)展過程中槽脊加強(qiáng)、振幅加大演變而成的閉合系統(tǒng)，是中高緯度的重要天氣系統(tǒng)。阻塞高壓和切斷低壓的特征、形成和天氣。3.極地旋簡(jiǎn)稱極渦是地空冷性大型渦旋系統(tǒng)極區(qū)大氣環(huán)流的組成部分。4.高空壓槽和切變線：高空槽是活動(dòng)在對(duì)流層中層西風(fēng)帶上的短波槽。一年四季都有出現(xiàn)。第頁(yè)共33頁(yè)

切變線是指風(fēng)向或風(fēng)速分布的不連續(xù)線側(cè)風(fēng)向構(gòu)成氣旋式切變兩的溫度梯度卻很小，這是切變線與鋒的主要差別。二溫帶旋反旋1.氣旋反氣旋概述：氣旋和反氣旋的定義氣占三度空間的一高度上中心氣壓）于四周的大尺度渦旋。在北半球，氣旋（反氣旋）范圍內(nèi)的空氣作逆（順）時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球其旋轉(zhuǎn)方向則相反。氣旋和反氣旋的水平尺度和氣旋的水平尺度以最外一條閉合等壓線的直徑長(zhǎng)度來(lái)表示氣旋的直徑平均1000公大的可達(dá)3000公大反氣旋可以和最大的大陸或海洋相比。氣旋和反氣旋的強(qiáng)度和氣旋的強(qiáng)度一般用中心氣壓值來(lái)表示中心氣壓值愈低，氣旋愈強(qiáng)；反之，氣旋愈弱。1）氣旋：根據(jù)氣旋形成和活動(dòng)的主要地理區(qū)域，可分為溫帶氣旋和熱帶氣旋；按其形成及熱力結(jié)構(gòu)，則可分為無(wú)鋒氣旋和鋒面氣旋。2）反氣旋：根據(jù)反氣旋形成和活動(dòng)的主要地理區(qū)域，可分為極地反氣旋、溫帶反氣旋和副熱帶反氣旋；按熱力結(jié)構(gòu)，則可分為冷性反氣旋和暖性反氣旋。在溫帶形成和活動(dòng)的氣旋和反氣旋，大都是鋒面氣旋與冷性反氣旋。2.溫帶旋：1）溫帶氣旋的結(jié)構(gòu)和天氣：2）溫帶氣旋的發(fā)展：3）溫帶氣旋生命史：波動(dòng)階段、成熟階段、錮囚階段、消亡階段3.溫帶氣旋：冷性反氣旋和潮、移動(dòng)性反氣旋第節(jié)低緯度要?dú)饨y(tǒng)一副熱高：1.概述在南北半球的副熱帶地區(qū)存在著副熱帶高壓帶由于海陸的影響常斷裂成若干個(gè)高壓?jiǎn)误w，這些單體統(tǒng)稱為副熱帶高壓；出現(xiàn)在西北太平洋上的副熱帶高壓稱之為西太平洋高壓的脊夏季可伸入我國(guó)大陸；副熱帶高壓是制約大氣環(huán)流變化的重要成員之一制熱帶熱帶地區(qū)的久、大型的天氣系統(tǒng)之一。2.結(jié)構(gòu)天氣：1）結(jié)構(gòu)：溫度場(chǎng)特征、氣壓場(chǎng)特征、風(fēng)場(chǎng)特征。2）天氣：副熱帶高壓不同部位影響下的天氣。3.西太洋副熱帶高壓：1）西太平洋副高的季節(jié)性活動(dòng)規(guī)律：實(shí)際工作中示熱帶高壓位的最常用方法主要有兩種是500百圖上的副熱帶高壓脊線以線的南北移來(lái)表示副熱帶高壓的南退或北進(jìn)一是以500百圖上的588位勢(shì)什米等高線，向北向西擴(kuò)展來(lái)表示副熱帶高壓的向北向西推移。西太平洋副熱帶高壓的季節(jié)性活動(dòng)規(guī)律。第頁(yè)共33頁(yè)

西太平洋副熱帶高壓的短期活動(dòng)。2）西太平洋副高對(duì)我國(guó)天氣的影響：西太平洋副高什對(duì)我國(guó)夏季天氣影響最大的一個(gè)天氣系統(tǒng)；西太平洋副高是向我國(guó)輸送水汽的重要天氣系統(tǒng)東部夏季的重要降水帶位于西太平洋副高脊線以北5－8個(gè)緯；西太平洋副高的季節(jié)移動(dòng)和我國(guó)夏季雨帶位置的移動(dòng)。4.青藏壓：是暖季出現(xiàn)在亞洲大陸南部青藏高原上空對(duì)流層頂部的大型暖高壓系統(tǒng)，又稱南亞高壓。主要是高原的加熱作用形成的。二熱帶氣統(tǒng)1.熱帶合帶：1）概念：熱帶輻合帶是南、北半球信風(fēng)氣流匯合形成的狹窄氣流輻合帶，又稱赤道輻合帶。根據(jù)氣流匯合的情況，赤道輻合帶可分為兩種類型：一種是無(wú)風(fēng)帶，在輻合帶中本靜風(fēng)，輻合帶正處于東風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間，是東、西風(fēng)的過渡帶；另一種是信風(fēng)帶，它是東北信風(fēng)與東南信風(fēng)交匯成一條漸進(jìn)線形式的氣流匯合、氣壓最低的地帶。2）赤道輻合帶的季節(jié)變化：赤道輻合帶有明顯的季節(jié)性位移。北半球夏季，由于副熱帶高壓北移和西南季風(fēng)增強(qiáng)，赤道輻合帶位置偏北，冬季則相反，輻合帶位置偏南。3）赤道輻合帶的結(jié)構(gòu)和天氣：2.熱帶旋：熱帶氣旋是形成與熱帶海洋上，具有暖中心結(jié)構(gòu)、強(qiáng)烈的氣旋性渦旋。1）分類：熱帶氣旋的分類2）臺(tái)風(fēng)：（）述：臺(tái)風(fēng)源地、臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的時(shí)節(jié)、臺(tái)風(fēng)的范圍和強(qiáng)度、臺(tái)風(fēng)的生命史（）風(fēng)的結(jié)構(gòu)：臺(tái)風(fēng)的氣壓場(chǎng)特性：深厚的低氣壓，中心氣壓很低，水平氣壓梯度很大。臺(tái)風(fēng)流場(chǎng)特性臺(tái)風(fēng)內(nèi)低空風(fēng)場(chǎng)水平結(jié)構(gòu)可以分為臺(tái)風(fēng)大風(fēng)區(qū)風(fēng)渦旋區(qū)臺(tái)眼區(qū)；在垂直方向上，根據(jù)探測(cè)分析，臺(tái)風(fēng)可分為三層：流入層、中層和流出層。臺(tái)風(fēng)的三維風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。臺(tái)風(fēng)的溫度場(chǎng)特性在風(fēng)的低溫度水平梯度很小在臺(tái)風(fēng)的中上層，溫度水平梯度是在隨高度（上升氣流的上限以下）增大的，再往上水平溫差又趨減小。臺(tái)風(fēng)的云系特征。（）風(fēng)的天氣：（）風(fēng)的形成和消亡：臺(tái)風(fēng)發(fā)生、發(fā)展的必要條件可歸納為四個(gè)方面：廣闊的高溫洋面風(fēng)巨大能來(lái)自于水汽凝結(jié)釋放的潛熱熱釋放又是大氣層結(jié)不穩(wěn)定發(fā)展的結(jié)果氣結(jié)穩(wěn)定是臺(tái)風(fēng)形成和發(fā)展的重要條件于氣低層溫度愈高濕愈大大層結(jié)不穩(wěn)定度愈強(qiáng)而廣闊的高溫洋面是臺(tái)風(fēng)形成和發(fā)展的必要條件。初始擾動(dòng)大中的不穩(wěn)定能量以釋放其轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展臺(tái)風(fēng)的動(dòng)能需有一個(gè)啟第頁(yè)共33頁(yè)

動(dòng)機(jī)制，這就是低層的初始擾動(dòng)。一定的地轉(zhuǎn)偏向力的作（合適地轉(zhuǎn)參數(shù)值使合氣流逐漸形成為強(qiáng)大的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的水平渦旋。對(duì)流層風(fēng)速垂直切變小得在一個(gè)水平范圍不大的熱帶初始擾動(dòng)中分散的積云雨云所產(chǎn)生的凝結(jié)潛熱集中在一個(gè)有限的空間范圍內(nèi)而可以很快地形成暖中心結(jié)構(gòu)證了初始擾動(dòng)的氣壓不斷地迅速降低，最后形成為臺(tái)風(fēng)。第七章氣候系統(tǒng)的主要過程第節(jié)海氣相作一海氣的量換1.海洋氣候系統(tǒng)的熱量?jī)?chǔ)存：到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射約有80％海洋所吸收其的85的熱能儲(chǔ)存在大洋表層，這部分能量再以長(zhǎng)波輻射、蒸發(fā)潛熱和湍流顯熱等方式輸送給大氣。2.海洋氣候系統(tǒng)的熱量調(diào)節(jié)：由于海洋相對(duì)于陸地具有較大的熱通量，因此又是一個(gè)溫度調(diào)節(jié)器。二海氣的分換1.海洋大氣水汽的主要提供：大氣中的水分主要得自下墊面的蒸發(fā)，海洋的蒸發(fā)量遠(yuǎn)比大陸為多。2.氣候統(tǒng)中的水分循環(huán)：水分循環(huán)的過程使通過蒸發(fā)、大氣中的水汽輸送、降水和徑流四者來(lái)實(shí)現(xiàn)的；水分外循環(huán)（又稱大循環(huán)），也就是海陸間的水分交換；水分內(nèi)循環(huán)（又稱小循環(huán)）；水量平衡和水分循環(huán)。三海氣的量換1.大氣流與洋流：海洋水體大規(guī)模的定向流動(dòng)，即洋流。它是海洋水體運(yùn)動(dòng)的主要形式。洋流的形成與大氣環(huán)流洋流的成直接與大氣環(huán)流有關(guān)過來(lái)洋流對(duì)大氣環(huán)流又具有反作用。2.洋流氣候：洋流對(duì)氣溫分布的影響：洋流對(duì)同緯度大陸東西兩岸氣溫差異的影響；洋流與降水和霧：冷洋流影響的地區(qū)多霧少降水，而暖洋流影響的地區(qū)降水較多；洋流與赤道和極地間的熱量輸送。四海氣相作的信—厄尼現(xiàn)：1.有關(guān)念：厄爾尼諾南西海（秘魯和厄瓜多爾附近延伸至赤道太平洋向西至日界線附近的海面溫度異常增暖的現(xiàn)象。南方濤動(dòng)南平洋副熱帶壓與印度洋赤道低壓這兩大活動(dòng)中心之間氣壓變化的負(fù)相關(guān)關(guān)系。第頁(yè)共33頁(yè)

南方濤動(dòng)指數(shù)平塔希堤的海平面氣壓與同時(shí)期澳大利亞北部的達(dá)爾文港的海平面氣壓差值，經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)處理來(lái)計(jì)算南方濤動(dòng)指數(shù)。恩索（）厄尼諾和南方動(dòng)的合稱。沃克環(huán)流在道地區(qū)的東西方上還存在著幾個(gè)緯向熱力直接環(huán)流圈沃克環(huán)流圈，它是由于赤道地區(qū)存在著大尺度的東西向熱力差異引起的。2.厄爾諾與大氣環(huán)流異常：厄爾尼諾與赤道東風(fēng)、沃克環(huán)流3.影響厄爾尼諾對(duì)氣候的影響，以環(huán)赤道太平洋地區(qū)最為顯著。在厄爾尼諾年，印度尼西亞、澳大利亞、南亞次大陸和巴西東北部均出現(xiàn)干旱，而從赤道中太平洋島南美西岸則多雨。許多觀測(cè)事實(shí)還表明厄爾尼諾件通過海氣作用的遙相關(guān)對(duì)相當(dāng)遠(yuǎn)的地區(qū)甚至對(duì)北半球中高緯度的環(huán)流變化也有一定影響。第節(jié)陸氣相作一行星界的展1.行星界層的主要特征：行星邊界層的概念受表的動(dòng)熱影響十分顯著粘性和湍流在邊界層的形成和維持中起著非常重要的作用。2.大氣流的產(chǎn)生和維持：3.動(dòng)力定度參數(shù)——理查遜：二動(dòng)量換擾動(dòng)相關(guān)法、梯度通量法、混合長(zhǎng)方法及風(fēng)廓線、整體空氣動(dòng)力學(xué)方法。三感熱換從本質(zhì)上講熱交換的方法與用于計(jì)算動(dòng)量交換的方法相同用擾動(dòng)相關(guān)法，然而，由于估算'和T'的困難同估算動(dòng)量的困難類似，限制了這種方法的應(yīng)用。計(jì)算湍流垂直熱量通量的梯度法、整體空氣動(dòng)力學(xué)方法。四水汽換蒸：水是越過地表不斷向兩個(gè)方向上下輸送的重要物質(zhì)洋為大氣提供了大量的水汽水汽通過凝結(jié)又以降水的形式返回地表陸海洋發(fā)的重要性不僅在于它是水分循環(huán)的一個(gè)重要因子，還在于在相變中涉及了大量的能量。蒸發(fā)在地球的水表面壤及和冰表面不停地進(jìn)行著雪面上的過程通常稱作升華。土壤中的液態(tài)水可以被植物吸收并通過蒸騰作用傳到大氣中。蒸發(fā)一般是用一圓形盂來(lái)測(cè)量的而受局地條件的強(qiáng)烈影響盂蒸發(fā)出來(lái)的水汽被風(fēng)刮走并被從盂中蒸發(fā)的新鮮空氣取代將導(dǎo)致過大地估計(jì)局地蒸發(fā)實(shí)際上海上的空氣與水緊密相連并與海洋表面達(dá)到某種平衡態(tài)，所以蒸發(fā)率是有限的。決定蒸發(fā)量的一些微氣象方法：第頁(yè)共33頁(yè)

1）擾相關(guān)法、梯度通量法及整體傳輸方法2）量平衡法；3）綜合法，公式。第節(jié)冰覆與候相作冰雪覆蓋是氣候系統(tǒng)的組成部分之一，它包括季節(jié)性雪被、高山冰川冰永土和海冰等于們的物理性與無(wú)冰雪覆蓋的陸地和海洋不同成種特殊性質(zhì)的下墊面。它們不僅影響所在地的氣候，而且還能對(duì)另一洲，另一半球的大氣環(huán)流、氣溫、降水產(chǎn)生顯著的影響，并能影響全球海平面的高低。一冰雪面輻特：冰雪對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率很大。這是冰雪致冷的一個(gè)重要因素。地面對(duì)長(zhǎng)波輻射多為灰體雪則幾乎與黑體相似長(zhǎng)波輻射能力很強(qiáng)從而使得冰雪表面由于反射率加大而產(chǎn)生的凈輻射虧損進(jìn)一步加大。二冰雪大間能交和分換冰雪表面與大氣間的能量交換能力很微弱。冰雪對(duì)太陽(yáng)輻射的透射率和導(dǎo)熱率都很小。當(dāng)冰雪厚度達(dá)到50cm時(shí)，地表與大氣之間的熱量交換基本上被切斷。特別是海冰的隔離效應(yīng)，有效地削弱了海洋向大氣的顯熱和潛熱輸送，這又是一個(gè)致冷因素。冰雪表面的飽和水汽壓比同溫度的水面低，冰雪供給空氣的水分很少。三冰雪蓋氣之的饋程冰雪－反射率－溫度的相互作用是一種正反饋?zhàn)饔妹娣e增大——反射率加大——溫度降低——冰雪面積進(jìn)一步增大??四冰雪大環(huán)和水冰雪覆蓋是氣候系統(tǒng)的致冷因素得氣溫降低在雪沒有全部融化之前附近下墊面和氣溫都不可能顯著高于冰點(diǎn)溫度冰雪又在一定程度上起了使寒冷氣候在春夏繼續(xù)維持穩(wěn)定的作用。它往往稱為冷源影響大氣環(huán)流和降水。鄂霍茨克海冰雪面積與江淮梅雨藏原冬春積雪與我國(guó)華南降水極雪狀況與我國(guó)梅雨等。第節(jié)生圈氣的互用一人為的放氣：人為熱的來(lái)源包括由人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)以及生物新陳代謝所產(chǎn)生的熱量的釋放主要集中在人口密度大、工業(yè)發(fā)達(dá)的大城市。人為熱以固定源為主其次為汽車摩托車等移動(dòng)源排放的熱量人類和牲蓄新陳代謝所釋放的熱量是微不足道的。第頁(yè)共33頁(yè)

人為熱在城市熱量平衡中所占的重要性取決于城市所在的緯度規(guī)模密、每個(gè)人所消耗的能量水平、城市的性質(zhì)以及區(qū)域氣候條件等，并有明顯的季節(jié)變化。二生物-氣之的質(zhì)換其候應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放大量廢氣微塵污染物質(zhì)進(jìn)入大氣，主要有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氟氯烴化合物等。1.生物圈-大氣圈之間的碳循環(huán)其氣候效應(yīng)：二氧化碳雖然在空氣中含量很低它大氣物理狀態(tài)和生物過程其對(duì)植物的生長(zhǎng)有著顯著的影響。大氣中的二氧化碳主要通過陸地和海洋中的有機(jī)體的生命活動(dòng)的腐爛和化石燃料的燃燒進(jìn)入大氣它不均勻分布在大氣的低層著湍流運(yùn)動(dòng)二化碳從源區(qū)向四周及上層大氣擴(kuò)散輸移就球言全從低緯向高緯有少量二氧化碳的凈輸送以維持空氣中含量的平衡。地表工業(yè)和人口密集的城市是二氧化碳的主要源區(qū)林地區(qū)是其匯區(qū)類年向大氣層注入60×的，其中只有小部分留在大氣中，亞洲、北美洲和歐洲的溫帶森林像一塊巨大的海綿，差不多吸收了散發(fā)到大氣中二氧化碳總量的1/2。2.生物圈-大氣圈之間的其它物交換及其氣候效應(yīng)：大氣與生物圈之間的物質(zhì)交換對(duì)大氣中臭氧含量的影響流臭氧含量增多流臭氧含量的減少。臭氧的氣候效應(yīng)。大氣與生物圈之間的物質(zhì)交換對(duì)大氣中甲烷含量的影響：甲烷也是一種重要的溫室氣體。它主要由水稻田、反芻動(dòng)物、沼澤地和生物體燃燒而排放進(jìn)入大氣。觀測(cè)表明，在距今200年以前直到11萬(wàn)前，甲的含量均很穩(wěn)定，但是近年來(lái)增長(zhǎng)很快。一氧化二氮向大氣中的排放與農(nóng)田面積增加和釋放氮肥有關(guān)平流層的超音速飛行也可能產(chǎn)生一氧化二氮業(yè)前大氣中的一氧化二氮含量穩(wěn)定有明顯的增加趨勢(shì)。一氧化二氮除了引起全球增暖外可通過光化學(xué)作用在平流層中引起臭氧離解壞氧層。氟氯烴化合物是致冷工業(yè)霧發(fā)泡劑中的主要原料族中的某些化合物是具有強(qiáng)烈增溫效應(yīng)的溫室氣體，近年來(lái)還認(rèn)為它是破壞平流層臭氧的主要因子。此外由于人類活動(dòng)排放出來(lái)的體中還有大量硫化物化物和人為塵埃它們能造成大氣污染，在一定條件下會(huì)形成酸雨，能使森林、魚類、農(nóng)作物及建筑物蒙受嚴(yán)重?fù)p失。大氣中微塵的迅速增加會(huì)減弱日射，影響氣溫、云量和降水。三人類動(dòng)下面改及氣效：砍伐森林的氣候效應(yīng)1森林是種特殊的下墊面除了影響大氣中二氧化碳含量以外，還能形成獨(dú)具特色的森林氣候，而且能夠影響附近相當(dāng)大范圍地區(qū)的氣候條件2）森林的氣候效應(yīng)林下墊面的能量平衡特征林對(duì)水分平衡的影響林低風(fēng)速的作用。3）砍伐森林的氣候效應(yīng)：氣候旱、風(fēng)沙塵暴加劇、水土流失、氣候惡化。海洋石油污染的氣候效應(yīng)抑海水蒸發(fā)海上空氣變得干燥少海面潛熱的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致海水溫度的日變化年變化大弱海洋調(diào)節(jié)氣溫的能力出“洋沙漠化效應(yīng)”大型水庫(kù)的氣候效應(yīng)等。第八章世界氣候的分布規(guī)律第頁(yè)共33頁(yè)

第節(jié)世界氣分的本律一世界候緯地性布律氣候形成的主導(dǎo)因素是太陽(yáng)輻射在地表加熱不均及由此產(chǎn)生的全球氣壓帶帶分布及季節(jié)移動(dòng)致候類型遍具有沿緯度更替的趨向世界氣候的基本規(guī)律——地帶性規(guī)律，又稱緯度地帶性規(guī)律。氣候的緯度地帶性分異是以熱量分異為基礎(chǔ)。根據(jù)不同緯度帶上獲得的太陽(yáng)輻射能的多少和其季節(jié)變化特點(diǎn)地球表面分成五個(gè)基本的氣候帶：熱帶溫帶和北溫帶、南寒帶和北寒帶慣上又將溫帶劃分出亞熱帶和亞寒帶。二世界候非帶分特：海陸分布大環(huán)流地形起伏等因素直接或間接地破壞了氣候的緯度地帶性規(guī)律氣候呈現(xiàn)了一定的干濕度分帶性和垂直帶性的特征。1.大氣流與氣候：1）大氣環(huán)流與熱量輸送：大氣環(huán)流和洋流對(duì)氣候系統(tǒng)中熱量的重新分配起著重要作用方面將低緯度的熱量傳輸?shù)礁呔暥裙?jié)了赤道與兩極間的溫度差異一方面又因大氣環(huán)流的方向有由海向陸與由陸向海的差異和洋流冷暖的不同同一緯度上大陸東西岸氣溫產(chǎn)生明顯的差別壞了天文氣候的地帶性分布。（）道與極地間的熱量輸送：在環(huán)流的經(jīng)向熱量輸送中，洋流作用占33，大氣環(huán)流作用占％赤道與極地間熱量輸送隨緯度、高度、季節(jié)的分布：在緯度分布上有兩個(gè)高點(diǎn)20附近，50－60

間；在高度分布上也有兩個(gè)高點(diǎn)：近地面層200hPa壓面上；從季節(jié)來(lái)講，冬季高低緯度間輸送的熱量最大，夏季輸送強(qiáng)度較小。大氣環(huán)流輸送形式：平均經(jīng)圈環(huán)流輸送和大型渦旋輸送兩種。環(huán)流經(jīng)向熱量輸送的結(jié)果：緩和了赤道與極地間的南北溫差。（）陸間的熱量傳輸：大氣環(huán)流和洋流對(duì)海陸間的熱量傳輸有明顯作用海陸間的熱量交換使造成同一緯度帶上，大陸東西兩岸和大陸內(nèi)部氣溫有顯著差異的重要原因。2）大氣環(huán)流與水分循環(huán)：無(wú)論是在水分外循環(huán)或是內(nèi)循環(huán)中，大氣環(huán)流都起著重要作用。2.海陸布與氣候：1）海陸分布在氣候形成中的作用：（）陸分布與氣溫：海陸熱力性質(zhì)的差異：海陸增溫和冷卻的差異——海洋升降溫的速度和幅度比陸地慢和小——與同緯度大陸相比，冬季海洋是熱源，夏季海洋是冷源。（）陸分布對(duì)大氣水分的影響：海陸面上蒸發(fā)的差異；海陸分布對(duì)霧的影響；海陸分布與降水。（）陸分布與周期性風(fēng)系：海陸分布與季風(fēng)季的概念；海陸分布與東亞季風(fēng)的形成，東亞季風(fēng)的活動(dòng)特征；行第頁(yè)共33頁(yè)

星風(fēng)系的季節(jié)性移動(dòng)與南亞季風(fēng)，南亞季風(fēng)的活動(dòng)特征；東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的比較。海陸風(fēng)海風(fēng)的概念、形成與活動(dòng)特征。2）海陸分布對(duì)氣候影響的綜合表現(xiàn)——海洋性氣候與大陸性氣候：由于海陸分布對(duì)氣候形成的巨大作用得在同一緯度帶內(nèi)海洋條件下和在大陸條件下的氣候具有顯著差異，前者稱為海洋性氣候，后者稱為大陸性氣候。（）洋性氣候和大陸性氣候的主要特征：海洋性氣候和大陸性氣候的氣溫日較差、氣溫年較差、年溫相時(shí)和春秋溫差的比較；海洋性氣候和大陸性氣候的水分標(biāo)志；氣候大陸度。（）洋性氣候和大陸性氣候的分布：3.地形氣候：1）地形對(duì)氣候的影響：（）形與氣溫：高大地形對(duì)氣溫的影響形動(dòng)力作用及其對(duì)氣溫的影響——屏障作用和分支在作用；大地形的熱力作用及其對(duì)氣溫的影響。中小地形與氣溫：坡向、坡度對(duì)氣溫的影響；地表起伏與氣溫；海拔高度與氣溫。（）形與降水：地形對(duì)降水形成的影響；地形對(duì)降水分布的影響。（）形與地方性風(fēng)：焚風(fēng)、峽谷風(fēng)等。2）氣候的重要分界線——高大山脈：第節(jié)主要?dú)鈳庑鸵粴夂蝾惡?jiǎn)：世界氣候分類的基本原則及幾種主要的分類方實(shí)驗(yàn)分類法成因分類法理分類法）。阿里索夫分類法簡(jiǎn)介、斯查勒氣候分類法、柯本氣候分類法簡(jiǎn)介。二改進(jìn)柯氣分法幾種主要?dú)夂蚍诸惙椒ǖ脑u(píng)價(jià)、柯本氣候分類法的改進(jìn)。第節(jié)局地氣一山地候山地垂直氣候帶：山地垂直氣候帶的分異因所在地的緯度和山地本身的高差而異；山地垂直氣候帶具有所在地大氣候類型的“烙印”；濕潤(rùn)氣候區(qū)山地垂直氣候的分異，主要以熱量條件的垂直差異為決定因素；同以山地還因坡向坡及地形伏、凹凸隱等局地條件不同，氣候的垂直變化各第頁(yè)共33頁(yè)

不同；山地垂直氣候帶與隨緯度而異的水平氣候帶在成因和特征上都有所不同兩者等同起來(lái)。二城市候1.城市候研究的方法：城市氣候的研究方法視其研究的目的而異。首先針對(duì)研究的目的求進(jìn)行調(diào)查、觀測(cè)和其它手段取得正確而充分的實(shí)際資料按計(jì)劃進(jìn)行城市氣候的研究般采取以下一些方法：1）歷對(duì)比法；2）周與工作日對(duì)比法；3）城郊對(duì)比法；4）城內(nèi)部不同性質(zhì)下墊面對(duì)比法；5）大尺度因素相結(jié)合的方法；6）模實(shí)驗(yàn)法；7）應(yīng)數(shù)學(xué)物理方法建立模式；8）應(yīng)氣候?qū)W的研究方法。2.城市候形成的物理基礎(chǔ)：1）城市的能量平衡和水分平衡方程：城市中水分平衡與能量平衡關(guān)系十分密切，特別是表現(xiàn)在蒸散這一過程中。2）城市中的人為熱3）城市下墊面貯熱量4）城市中的地－氣顯熱交換與地－氣潛熱交換5）遠(yuǎn)郊、近郊和城市能量平衡的日變化3.城市候的主要特征：城市氣候的特征可歸納為城市“五島”效應(yīng)：1）城市混濁島效應(yīng)：城市混濁島效應(yīng)主要有四個(gè)方面的表現(xiàn)市大氣中的污染物質(zhì)比郊區(qū)多次，城市低云量和以低云量為標(biāo)準(zhǔn)的陰天日數(shù)遠(yuǎn)比郊區(qū)多；第三，混濁度因子（太陽(yáng)散射輻/太陽(yáng)直接輻射）的地區(qū)分布上，城區(qū)明顯大于郊區(qū)。第四，城區(qū)的能見度小于郊區(qū)。2）城市熱島效應(yīng)：根據(jù)大量觀測(cè)事實(shí)證明，城市氣溫經(jīng)常比其四周郊區(qū)為高。3）城市干島和濕島效應(yīng)：4）城市雨島效應(yīng)：城市雨島形成的條件是：（）大氣環(huán)流較弱，有利于在城區(qū)產(chǎn)生降水的大尺度天氣形式下，由于城市熱島環(huán)流所產(chǎn)生的局地氣流的輻合上升，有利于對(duì)流雨的發(fā)展；（）市下墊面粗糙度大，對(duì)移動(dòng)滯緩的降雨系統(tǒng)有阻障效應(yīng)，使其移速更為緩慢，延長(zhǎng)城區(qū)降雨時(shí)間；（）區(qū)空氣中凝結(jié)核多。5）城市平均風(fēng)速小、局地差異大、有熱島環(huán)流。第頁(yè)共33頁(yè)

第九章氣候變化第節(jié)當(dāng)氣研的點(diǎn)進(jìn)一當(dāng)代候究特和展氣候?qū)W發(fā)展歷史：古典氣候?qū)W階段、近代氣候?qū)W階段和當(dāng)代氣候?qū)W階段。當(dāng)代氣候?qū)W階段的特點(diǎn)：氣候系統(tǒng)概念的引觀上）候變化及人類活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響（研究?jī)?nèi)容上）、氣候模擬（研究方法上）。氣候的數(shù)值模擬：氣候數(shù)值模擬可以概括為在實(shí)驗(yàn)室里一定的控制條件下模擬自然界的氣候狀況根據(jù)控制氣及其變化的基本物理定律，建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模式，在一定的初始條件和邊界條件下進(jìn)行值計(jì)算，求得氣及其變化的圖像。氣候主要與相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)象有關(guān)，從幾年到十幾年或者更長(zhǎng)的時(shí)間一個(gè)時(shí)期的氣候涉及對(duì)適當(dāng)?shù)奶鞖庖卦谠摃r(shí)段內(nèi)進(jìn)行平均(例如度和降水)，同時(shí)還要加上這些變量的統(tǒng)計(jì)變化。在考慮人類活動(dòng)，例如化石燃料等對(duì)氣候的影響時(shí)須對(duì)幾十年乃至1~2個(gè)世紀(jì)時(shí)段內(nèi)的氣候提前作出預(yù)測(cè)于們生活在大氣中通用于描述氣候的量的指標(biāo)主要是與大氣有關(guān)的,但是氣候不能光用大氣的量來(lái)描述。大氣過程是緊密地與海洋聯(lián)系的，同時(shí)它們也與陸面相互作用耦合，大氣還同地球的其他部分耦合一起，例如被冰覆蓋的部冰雪圈)、植被及陸地和海洋中的其他生物系(生物圈)，分量——大氣海洋陸地、冰雪圈和生物圈一起組成了整個(gè)氣候系統(tǒng)。由于氣候現(xiàn)象非常復(fù)雜實(shí)驗(yàn)室模擬有很大的局限性著計(jì)算機(jī)和數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)成為定量研究氣候及其變化的主要方法。氣候數(shù)值模擬的雛型是20世50年開始應(yīng)用的。從60年代以后，各種形式的數(shù)值模式紛紛出現(xiàn)直接積分流體力學(xué)和熱力學(xué)方程組的大氣環(huán)境模式據(jù)能量平衡原理模擬大氣熱狀況的能量平衡模式有大氣運(yùn)動(dòng)當(dāng)作隨機(jī)過程處理的隨機(jī)模式和隨機(jī)力相結(jié)合的模式等。模式由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由模擬氣候的平衡態(tài)發(fā)展到對(duì)氣候演變過程的模擬。從年代來(lái)，氣候數(shù)值模擬的研究取得了初步的試驗(yàn)結(jié)果。例如由模式計(jì)算出的大氣和海洋主要?dú)夂蛞氐姆植技捌浼竟?jié)變化實(shí)況相比在多方面是一致的在人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響的估計(jì)和極冰的反饋?zhàn)饔玫确矫娴贸隽擞幸饬x的結(jié)果此外還展了氣候?qū)Ω黝惸Ｊ胶透鞣N物理因子變的敏感性試驗(yàn)和次網(wǎng)格物理過程的參數(shù)化研究。通過建立起氣候數(shù)值模式將對(duì)照當(dāng)前和過去的氣候進(jìn)行驗(yàn)證就以被用于預(yù)測(cè)未來(lái)氣候，特別是用于預(yù)測(cè)由于溫室氣體濃度增加所造成的氣候變化。近0年氣候數(shù)值模擬的結(jié)才發(fā)展得較為全和可信；只在最近5年計(jì)算機(jī)才強(qiáng)大到足以使海氣耦合模式能被用于氣候預(yù)測(cè)更理更觀的氣候數(shù)值模式可用于研究各種因子在不同時(shí)間尺度氣候變化中所起的作用測(cè)人類活動(dòng)對(duì)氣候的可能影響大圍氣候改造和控制提供依據(jù)；也可研究在一定條件氣候變化的可能趨勢(shì)，為氣候預(yù)報(bào)提供依據(jù)。二當(dāng)代候究主課：政府間氣候變化專門委員會(huì)（）組織世界上數(shù)以千計(jì)的不同領(lǐng)域的科學(xué)家于2001年完成了第三次評(píng)估報(bào)告(TAR)，系統(tǒng)地總結(jié)了過去近有關(guān)氣候變化認(rèn)識(shí)的主要進(jìn)展。然而，TAR的許多結(jié)論仍然存在很多不確定性，所提供的信息應(yīng)該看作是初步的。在氣候變化的科學(xué)方面，以下幾個(gè)關(guān)鍵問題需要進(jìn)一步研究：第頁(yè)共33頁(yè)

1）氣候變化的檢測(cè)和識(shí)別，特別是對(duì)極端氣候事件變化的檢測(cè)；2）氣候模式本身尚不完善，氣候敏感性的差異有越來(lái)越大的趨勢(shì)，對(duì)氣候系統(tǒng)主要物理、化學(xué)和生物過程的認(rèn)識(shí)亟待加深；3）隨著全球模式的分辨率越來(lái)越高，區(qū)域氣候模式應(yīng)如何加強(qiáng)其在模擬區(qū)域細(xì)節(jié)以及極端氣候事件方面的優(yōu)勢(shì)。為了加深對(duì)氣候變化研究中幾個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)結(jié)近幾年來(lái)的主要進(jìn)展清未來(lái)開展相關(guān)研究的思路氣象局國(guó)家氣候中心氣候變化室于年1月24日舉了“氣候變化研究關(guān)鍵科學(xué)問題研討會(huì)”。會(huì)議的主要議題為：1）氣候敏感性：對(duì)氣候模式而言，無(wú)論是簡(jiǎn)單模式（如能量平衡模式），還是復(fù)雜模式（如完善的海氣耦合模式），在考慮二氧化碳加倍對(duì)氣候的影響時(shí)，不同模式模擬出的氣候變化并不相同。這種氣候響應(yīng)的差異被認(rèn)為主要是由于模式間不同氣候敏感性的結(jié)果更地理解各模式間氣候敏感性的差異以及如何更好地定義這一參數(shù)將仍是對(duì)氣候模式及氣候預(yù)測(cè)的挑戰(zhàn)。目前，關(guān)于這一問題的科學(xué)研究主要有以下幾個(gè)方面：氣候敏感性的定義和估計(jì)值一情況下，氣候敏感性是指在給定全球平均輻射強(qiáng)迫條件（／m2通取大氣中CO2度達(dá)到倍時(shí)輻射強(qiáng)迫所產(chǎn)生的全球平均溫度變化。目前主要有三種估計(jì)方式：（1平衡氣候敏感性：當(dāng)氣候系統(tǒng)或氣候模式達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，由于大氣CO2濃度加倍引起的輻強(qiáng)