氣象學(xué)與氣候?qū)W作業(yè)指導(dǎo)書

氣象學(xué)與氣候?qū)W作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u13293第1章基本概念與基礎(chǔ)理論 362041.1氣象學(xué)基本概念 3142061.1.1大氣 3109061.1.2氣壓 3323301.1.3溫度 3238411.1.4濕度 4205051.1.5風(fēng)向與風(fēng)速 4125791.1.6降水 4263361.2氣候?qū)W基本概念 4263771.2.1氣候 4160271.2.2氣候類型 4151551.2.3氣候帶 4228391.2.4季節(jié) 4109311.2.5氣候變化 4160841.3氣象要素及其測(cè)量 518271.3.1溫度 512331.3.2濕度 566271.3.3氣壓 5149841.3.4風(fēng)向與風(fēng)速 5231641.3.5降水 5206451.3.6輻射 56407第2章大氣成分與結(jié)構(gòu) 5308452.1大氣成分 5175952.2大氣層結(jié)構(gòu) 589122.3大氣物理性質(zhì) 630745第3章氣壓與風(fēng) 6168513.1氣壓 6325933.1.1氣壓的定義 6206143.1.2氣壓的測(cè)量 6293833.1.3氣壓分布 6290763.2風(fēng)的形成與分類 638223.2.1風(fēng)的形成 6190223.2.2風(fēng)的分類 7316983.3氣壓與風(fēng)的關(guān)系 788443.3.1氣壓梯度力與風(fēng) 725593.3.2地球自轉(zhuǎn)與風(fēng) 7226393.3.3氣壓與風(fēng)速的關(guān)系 7224523.3.4氣壓與風(fēng)向的關(guān)系 7285073.3.5氣壓與風(fēng)能利用 710358第4章溫度與濕度 7316534.1溫度及其分布 7190774.1.1溫度的計(jì)量 7309204.1.2溫度的分布特征 82014.1.3影響溫度分布的因素 8179454.2濕度及其測(cè)量 8238394.2.1濕度的測(cè)量 898164.2.2濕度的測(cè)量?jī)x器 856934.3溫度與濕度的關(guān)系 916528第5章云與降水 9321295.1云的分類與形成 9217925.1.1高層云（HighClouds） 972685.1.2中層云（MiddleClouds） 9122595.1.3低層云（LowClouds） 9323695.1.4積云（CloudswithVerticalDevelopment） 9268395.2降水的形成與分類 1050925.2.1降水的形成 10201435.2.2降水的分類 10149505.3云與降水的觀測(cè) 10294875.3.1目視觀測(cè) 1093395.3.2儀器觀測(cè) 10203015.3.3實(shí)驗(yàn)室分析 1023972第6章氣象災(zāi)害 11259576.1氣象災(zāi)害概述 11225926.2風(fēng)災(zāi)與洪災(zāi) 11148536.2.1風(fēng)災(zāi) 1170816.2.2洪災(zāi) 11236.3干旱與高溫 1172126.3.1干旱 11316146.3.2高溫 1121448第7章氣候系統(tǒng)與氣候變化 11300397.1氣候系統(tǒng)概述 11107127.2氣候變化的證據(jù)與原因 12142017.2.1氣候變化的證據(jù) 12269007.2.2氣候變化的原因 12289257.3氣候變化的影響 1216008第8章氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào) 13132478.1氣象觀測(cè)概述 13208638.1.1基本內(nèi)容 13315538.1.2觀測(cè)方法 13172578.1.3觀測(cè)設(shè)備 14285048.2氣象預(yù)報(bào)方法 1482598.2.1經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法 14270178.2.2物理預(yù)報(bào)法 14192238.3氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)在實(shí)際中的應(yīng)用 1414846第9章氣象學(xué)在行業(yè)中的應(yīng)用 1539699.1氣象學(xué)與農(nóng)業(yè) 1521469.1.1氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)的影響 15245309.1.2農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃 15197529.1.3氣象災(zāi)害預(yù)警與防御 15129039.2氣象學(xué)與航空 1587869.2.1航空天氣預(yù)報(bào) 15156939.2.2飛行氣象條件評(píng)估 1538659.2.3氣象災(zāi)害對(duì)航空的影響 16186089.3氣象學(xué)與建筑 1624099.3.1建筑氣候?qū)W 16203449.3.2建筑物通風(fēng)與日照 16129379.3.3氣象災(zāi)害對(duì)建筑物的影響 1616328第10章氣候?qū)W與可持續(xù)發(fā)展 161283910.1氣候?qū)W與環(huán)境保護(hù) 16521610.1.1氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 162730210.1.2氣候?qū)W與環(huán)境保護(hù)政策制定 161387710.1.3氣候適應(yīng)與環(huán)境保護(hù) 162274010.2氣候?qū)W與資源利用 162042010.2.1氣候變化對(duì)水資源、農(nóng)業(yè)與糧食安全的影響 171702110.2.2氣候?qū)W與可再生能源開發(fā) 171840210.2.3氣候?qū)W與能源消耗優(yōu)化 171292110.3氣候?qū)W與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展策略 17206610.3.1氣候變化背景下的區(qū)域發(fā)展挑戰(zhàn) 173023510.3.2氣候適應(yīng)與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展 17479010.3.3氣候?qū)W與區(qū)域政策制定 17第1章基本概念與基礎(chǔ)理論1.1氣象學(xué)基本概念氣象學(xué)是研究大氣現(xiàn)象、大氣狀態(tài)及其變化規(guī)律的科學(xué)。以下為氣象學(xué)的一些基本概念：1.1.1大氣大氣是包圍地球的氣體層，主要由氮?dú)?、氧氣、水蒸氣等組成。大氣的存在對(duì)地球生物及氣候具有重要影響。1.1.2氣壓氣壓指單位面積上受到的氣體分子撞擊的力，通常用百帕（hPa）表示。氣壓與天氣變化密切相關(guān)。1.1.3溫度溫度是物體熱量高低的度量，用開爾文（K）或攝氏度（℃）表示。氣溫對(duì)生物活動(dòng)和氣候形成具有重要作用。1.1.4濕度濕度指空氣中水蒸氣的含量。相對(duì)濕度是實(shí)際水蒸氣含量與飽和水蒸氣含量的百分比，用于表示空氣濕潤(rùn)程度。1.1.5風(fēng)向與風(fēng)速風(fēng)向指風(fēng)的來向，通常用角度表示；風(fēng)速指單位時(shí)間內(nèi)空氣流動(dòng)的距離，用米/秒（m/s）表示。1.1.6降水降水是指大氣中的水蒸氣凝結(jié)成水滴或冰晶，從空中降落到地面的現(xiàn)象，包括雨、雪、霧、露等。1.2氣候?qū)W基本概念氣候?qū)W是研究地球表面氣候形成、分布、變化的科學(xué)。以下為氣候?qū)W的一些基本概念：1.2.1氣候氣候是指一個(gè)地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間（通常為30年以上）的天氣狀態(tài)統(tǒng)計(jì)特征，包括溫度、濕度、降水、風(fēng)等要素。1.2.2氣候類型氣候類型是根據(jù)地球表面不同地區(qū)的氣候特征進(jìn)行劃分的。常見的氣候類型有熱帶雨林氣候、亞熱帶濕潤(rùn)氣候、溫帶海洋性氣候等。1.2.3氣候帶氣候帶是指地球表面緯度相近地區(qū)，氣候特征相似的帶狀區(qū)域。氣候帶分為熱帶、溫帶和寒帶。1.2.4季節(jié)季節(jié)是指一年中地球表面氣候特征周期性變化的現(xiàn)象，主要受地球公轉(zhuǎn)和傾斜角度影響。1.2.5氣候變化氣候變化是指地球表面氣候在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的波動(dòng)和演變。人類活動(dòng)對(duì)氣候變化具有重要影響。1.3氣象要素及其測(cè)量氣象要素是描述大氣狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的基本參數(shù)，主要包括以下幾種：1.3.1溫度溫度測(cè)量常用溫度計(jì)，包括水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等。1.3.2濕度濕度測(cè)量常用毛發(fā)濕度計(jì)、電子濕度計(jì)等。相對(duì)濕度可以通過露點(diǎn)溫度計(jì)算得出。1.3.3氣壓氣壓測(cè)量常用氣壓計(jì)，包括水銀氣壓計(jì)、空盒氣壓計(jì)等。1.3.4風(fēng)向與風(fēng)速風(fēng)向與風(fēng)速測(cè)量常用風(fēng)向風(fēng)速儀，包括機(jī)械式和電子式兩種。1.3.5降水降水量測(cè)量常用雨量計(jì)，包括翻斗式雨量計(jì)、虹吸式雨量計(jì)等。1.3.6輻射輻射測(cè)量常用輻射儀，包括總輻射儀、直接輻射儀等。輻射對(duì)氣候變化和生物活動(dòng)具有重要影響。第2章大氣成分與結(jié)構(gòu)2.1大氣成分大氣是由多種氣體組成的混合物，其主要成分包括氮?dú)?、氧氣、氬氣和二氧化碳等。這些氣體對(duì)地球氣候和生物生存具有重大意義。（1）氮?dú)猓∟2）：占大氣體積的大約78%，是大氣中最主要的成分。（2）氧氣（O2）：占大氣體積的大約21%，對(duì)地球生物的呼吸作用。（3）氬氣（Ar）：占大氣體積的大約0.93%，是一種稀有氣體。（4）二氧化碳（CO2）：占大氣體積的大約0.04%，對(duì)地球氣候和生物圈具有重要影響。大氣中還含有微量的氖、氦、甲烷、臭氧等氣體。2.2大氣層結(jié)構(gòu)大氣層可以分為以下幾個(gè)主要部分：（1）對(duì)流層：地球表面至大約1015公里的高度，是大氣中最靠近地球表面的一層，其中包含了大部分的水汽和氣象現(xiàn)象。（2）平流層：對(duì)流層以上至大約50公里的高度，臭氧層主要分布在這一層，對(duì)地球生物具有保護(hù)作用。（3）中間層：平流層以上至大約80公里的高度，溫度隨高度增加而降低。（4）熱層：中間層以上至大約500公里的高度，溫度隨高度增加而迅速升高。（5）外層大氣：熱層以上的部分，包括電離層和磁層等。2.3大氣物理性質(zhì)大氣的物理性質(zhì)主要包括溫度、壓力、密度、濕度等。（1）溫度：大氣溫度隨高度、緯度、季節(jié)和天氣條件等因素而變化。（2）壓力：大氣壓力主要受海拔高度和天氣條件的影響。（3）密度：大氣密度隨溫度、壓力和濕度等因素變化。（4）濕度：大氣中的水汽含量，通常用相對(duì)濕度表示。這些物理性質(zhì)對(duì)氣象現(xiàn)象和氣候變化具有重要影響。第3章氣壓與風(fēng)3.1氣壓3.1.1氣壓的定義氣壓是指大氣對(duì)于某一物體所施加的壓強(qiáng)。它是大氣重力作用在單位面積上的力量，通常用帕斯卡（Pa）作為單位。3.1.2氣壓的測(cè)量氣壓的測(cè)量主要采用氣壓計(jì)進(jìn)行。氣壓計(jì)有水銀氣壓計(jì)、空盒氣壓計(jì)和電子氣壓計(jì)等類型。測(cè)量氣壓時(shí)，需將氣壓計(jì)置于標(biāo)準(zhǔn)海平面高度處，并按照規(guī)定的程序進(jìn)行讀數(shù)。3.1.3氣壓分布全球氣壓分布具有明顯的緯度特征，赤道附近為低氣壓區(qū)，兩極附近為高氣壓區(qū)。氣壓還受到地形、季節(jié)和天氣等因素的影響。3.2風(fēng)的形成與分類3.2.1風(fēng)的形成風(fēng)是大氣運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，主要由于地球表面接收太陽(yáng)輻射的不均勻性，導(dǎo)致大氣溫度和密度分布不均，從而產(chǎn)生氣壓梯度力，使大氣從高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)。3.2.2風(fēng)的分類根據(jù)風(fēng)的形成原因和特征，風(fēng)可分為以下幾類：（1）局部風(fēng)：在局部地區(qū)形成的風(fēng)，如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等。（2）季風(fēng)：由于季節(jié)性氣候變化，導(dǎo)致氣壓系統(tǒng)發(fā)生改變，從而形成的風(fēng)。（3）全球風(fēng)：在全球范圍內(nèi)形成的風(fēng)，如赤道低氣壓帶的風(fēng)、副熱帶高氣壓帶的風(fēng)等。3.3氣壓與風(fēng)的關(guān)系3.3.1氣壓梯度力與風(fēng)氣壓梯度力是導(dǎo)致風(fēng)產(chǎn)生的主要?jiǎng)恿?。氣壓梯度力的大小與氣壓差和距離成正比，方向由高氣壓指向低氣壓。3.3.2地球自轉(zhuǎn)與風(fēng)地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致科里奧利力的產(chǎn)生，使風(fēng)向在水平方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在北半球，風(fēng)向向右偏轉(zhuǎn)；在南半球，風(fēng)向向左偏轉(zhuǎn)。3.3.3氣壓與風(fēng)速的關(guān)系氣壓差越大，風(fēng)速越快。當(dāng)氣壓差較小時(shí)，風(fēng)速相應(yīng)減小。風(fēng)速還受到摩擦力、大氣穩(wěn)定度等因素的影響。3.3.4氣壓與風(fēng)向的關(guān)系氣壓分布決定了風(fēng)的基本方向。在水平氣壓場(chǎng)中，風(fēng)從高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)。但在實(shí)際情況下，風(fēng)受到地球自轉(zhuǎn)、地形等因素的影響，風(fēng)向會(huì)有所偏轉(zhuǎn)。3.3.5氣壓與風(fēng)能利用氣壓與風(fēng)的關(guān)系在風(fēng)能利用方面具有重要意義。了解氣壓與風(fēng)的關(guān)系，有助于預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電的輸出功率，提高風(fēng)能利用效率。第4章溫度與濕度4.1溫度及其分布溫度是描述大氣熱狀況的基本物理量，對(duì)氣候的形成和變化起著的作用。本節(jié)主要介紹溫度的計(jì)量、分布特征及其影響因素。4.1.1溫度的計(jì)量溫度的計(jì)量單位是開爾文（K），但在氣象學(xué)中，常用的溫度單位是攝氏度（℃）。攝氏度與開爾文的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：℃=K273.15。4.1.2溫度的分布特征（1）緯度分布：地球表面溫度分布受緯度影響顯著，赤道地區(qū)溫度高，兩極地區(qū)溫度低。（2）高度分布：高度升高，氣溫逐漸降低。在對(duì)流層中，平均每上升100米，氣溫下降約0.65℃。（3）季節(jié)分布：地球表面溫度受太陽(yáng)輻射的季節(jié)性變化影響，表現(xiàn)為夏季溫度高，冬季溫度低。4.1.3影響溫度分布的因素（1）緯度：緯度越高，太陽(yáng)輻射角度越小，獲得的太陽(yáng)輻射能量越少，氣溫越低。（2）海洋與陸地：海洋和陸地在吸收和釋放熱量的速度上存在差異，導(dǎo)致溫度分布不同。（3）地形：地形對(duì)溫度分布有顯著影響，如山地氣溫隨高度升高而降低。4.2濕度及其測(cè)量濕度是描述大氣中水汽含量的物理量，對(duì)氣候、天氣以及人們的生活產(chǎn)生重要影響。本節(jié)主要介紹濕度的測(cè)量方法及其相關(guān)概念。4.2.1濕度的測(cè)量（1）絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度是指單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量，單位為克/立方米（g/m3）。（2）相對(duì)濕度：相對(duì)濕度是指實(shí)際水汽壓與飽和水汽壓之比，用百分?jǐn)?shù)表示。（3）露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度是指在氣壓不變、水汽含量不變的情況下，空氣冷卻至水汽開始凝結(jié)的溫度。4.2.2濕度的測(cè)量?jī)x器（1）濕度計(jì)：濕度計(jì)是測(cè)量空氣中水汽含量的儀器，常見的有毛發(fā)濕度計(jì)、電容濕度計(jì)等。（2）露點(diǎn)鏡：露點(diǎn)鏡通過冷卻鏡面，使空氣中的水汽凝結(jié)，從而測(cè)量露點(diǎn)溫度。4.3溫度與濕度的關(guān)系溫度與濕度之間存在著密切的關(guān)系，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）飽和水汽壓與溫度的關(guān)系：飽和水汽壓隨溫度的升高而增大，反之減小。（2）相對(duì)濕度與溫度的關(guān)系：在絕對(duì)濕度不變的情況下，溫度升高，相對(duì)濕度降低；溫度降低，相對(duì)濕度升高。（3）露點(diǎn)溫度與溫度的關(guān)系：露點(diǎn)溫度與氣溫接近時(shí)，空氣濕度較大；露點(diǎn)溫度與氣溫相差較大時(shí)，空氣濕度較小。（4）大氣穩(wěn)定性與溫度、濕度的關(guān)系：溫度和濕度的垂直分布對(duì)大氣的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響天氣和氣候。第5章云與降水5.1云的分類與形成云是大氣中一種常見的自然現(xiàn)象，主要由水汽凝結(jié)而成的微小的水滴或冰晶所組成。根據(jù)其外觀特征和形成高度，云可分為以下幾種基本類型。5.1.1高層云（HighClouds）高層云通常在6000米以上的高空形成，主要包括卷云（Cirrus,Ci）、卷層云（Cirrostratus,Cs）和卷積云（Cirrocumulus,Cc）。它們主要由冰晶組成，有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出絲狀、纖維狀或波狀結(jié)構(gòu)。5.1.2中層云（MiddleClouds）中層云在2000至6000米的高度形成，包括高層云（Altostratus,As）和高層積云（Altocumulus,Ac）。它們主要由水滴、冰晶或兩者的混合物組成，常常呈現(xiàn)出灰色或白色層狀結(jié)構(gòu)。5.1.3低層云（LowClouds）低層云通常在2000米以下的高度形成，包括層云（Stratus,St）、層積云（Stratocumulus,Sc）和雨層云（Stratusfractus,Sf）。這些云主要由水滴組成，有時(shí)會(huì)帶來霧或細(xì)雨。5.1.4積云（CloudswithVerticalDevelopment）積云具有明顯的垂直發(fā)展，底部通常在2000米以下，頂部可達(dá)6000米以上。包括積云（Cumulus,Cu）、積雨云（Cumulonimbus,Cb）等。積云主要由水滴組成，當(dāng)發(fā)展成積雨云時(shí)，可帶來雷電、暴雨等天氣現(xiàn)象。5.2降水的形成與分類降水是大氣中水汽凝結(jié)后從云層中以固態(tài)或液態(tài)形式落到地面的現(xiàn)象。降水的形成過程與云中水滴或冰晶的碰撞、聚合有關(guān)。5.2.1降水的形成降水的形成主要包括以下幾個(gè)過程：（1）凝結(jié)：水汽在云滴表面凝結(jié)，使云滴體積逐漸增大。（2）碰并：云滴之間相互碰撞、合并，形成更大的水滴或冰晶。（3）冰晶效應(yīng)：冰晶在云中碰撞、聚合，形成雪或冰粒。（4）融化：冰晶或雪在下落過程中遇到暖氣流，融化成水滴。5.2.2降水的分類根據(jù)降水形態(tài)和形成過程，降水可分為以下幾種類型：（1）雨：水滴直徑大于0.5毫米的降水。（2）雪：由冰晶組成，呈六角形，直徑小于1毫米的降水。（3）冰雹：直徑大于5毫米的冰粒降水。（4）雨夾雪：由雨滴和冰晶混合組成的降水。5.3云與降水的觀測(cè)云與降水的觀測(cè)對(duì)于氣象研究與天氣預(yù)報(bào)具有重要意義。觀測(cè)方法主要包括以下幾種：5.3.1目視觀測(cè)目視觀測(cè)是指通過肉眼觀察云的形態(tài)、高度、顏色等特征，并記錄降水的種類、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間等信息。5.3.2儀器觀測(cè)儀器觀測(cè)包括使用雷達(dá)、衛(wèi)星、激光雷達(dá)等設(shè)備對(duì)云和降水進(jìn)行遙感探測(cè)。這些設(shè)備可以提供云的垂直結(jié)構(gòu)、降水分布、降水強(qiáng)度等詳細(xì)信息。5.3.3實(shí)驗(yàn)室分析實(shí)驗(yàn)室分析主要針對(duì)降水樣品進(jìn)行化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)等方面的研究，以了解降水的形成過程和大氣環(huán)境。通過以上觀測(cè)手段，可以更深入地研究云與降水的形成規(guī)律，為氣象預(yù)報(bào)、氣候研究和水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。第6章氣象災(zāi)害6.1氣象災(zāi)害概述氣象災(zāi)害是指由于自然氣象條件異常變化，導(dǎo)致人類社會(huì)和自然生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重?fù)p失的自然災(zāi)害。本章主要介紹了幾種常見的氣象災(zāi)害，包括風(fēng)災(zāi)、洪災(zāi)、干旱和高溫等。通過分析這些災(zāi)害的形成原因、影響及防范措施，以期為減少氣象災(zāi)害帶來的損失提供科學(xué)依據(jù)。6.2風(fēng)災(zāi)與洪災(zāi)6.2.1風(fēng)災(zāi)風(fēng)災(zāi)是指因風(fēng)力強(qiáng)烈作用而導(dǎo)致的災(zāi)害，主要包括臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等。臺(tái)風(fēng)是熱帶氣旋的一種，具有極強(qiáng)的破壞力，能給我國(guó)沿海地區(qū)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。龍卷風(fēng)則是一種強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)風(fēng)暴，雖然影響范圍較小，但破壞力極大。6.2.2洪災(zāi)洪災(zāi)是指因降水過多、河水暴漲等原因?qū)е碌臑?zāi)害。洪災(zāi)分為暴雨洪災(zāi)、融雪洪災(zāi)和冰凌洪災(zāi)等。我國(guó)洪災(zāi)頻發(fā)，尤其在夏季，強(qiáng)降水容易引發(fā)洪澇災(zāi)害，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。6.3干旱與高溫6.3.1干旱干旱是指長(zhǎng)時(shí)間無降水或降水偏少，導(dǎo)致土壤水分嚴(yán)重不足，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)和人類生活的現(xiàn)象。干旱可分為春旱、夏旱、秋旱和冬旱。我國(guó)干旱災(zāi)害多發(fā)生在北方地區(qū)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水資源利用造成嚴(yán)重影響。6.3.2高溫高溫是指氣溫顯著高于常年同期，對(duì)人類生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響的現(xiàn)象。高溫災(zāi)害可分為高溫?zé)崂撕透邷馗珊?。全球氣候變暖，高溫?zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度有所上升，給我國(guó)南方地區(qū)帶來了較大的損失。通過本章的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們能夠了解氣象災(zāi)害的形成原因、影響范圍及防范措施，提高應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害的能力，為減輕災(zāi)害損失做出貢獻(xiàn)。第7章氣候系統(tǒng)與氣候變化7.1氣候系統(tǒng)概述氣候系統(tǒng)是指地球上各種氣候要素相互作用、相互制約形成的復(fù)雜系統(tǒng)。它包括大氣圈、水圈、陸地表面和冰凍圈等組成部分。各部分之間通過能量和物質(zhì)的交換，共同決定著地球的氣候特征和氣候變化。本章主要介紹氣候系統(tǒng)的基本構(gòu)成、功能及其相互作用。7.2氣候變化的證據(jù)與原因7.2.1氣候變化的證據(jù)氣候變化的證據(jù)來源于多種自然記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)，主要包括以下幾方面：（1）冰芯記錄：通過分析冰芯中的氣體成分、同位素比例等，可以了解古氣候信息。（2）樹輪記錄：樹木年輪的寬度、密度等可以反映過去氣候條件的變化。（3）湖泊沉積物和海洋沉積物：通過分析沉積物中的生物化石、同位素等，可以推斷古氣候狀況。（4）歷史文獻(xiàn)：古代文獻(xiàn)中有關(guān)氣候的描述，為研究過去氣候變化提供了寶貴資料。（5）現(xiàn)代觀測(cè)數(shù)據(jù)：近現(xiàn)代的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)為研究氣候變化提供了直接證據(jù)。7.2.2氣候變化的原因氣候變化的根本原因是自然因素和人為因素的共同作用，主要包括：（1）自然因素：太陽(yáng)輻射、火山爆發(fā)、地球軌道變化等自然因素對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響。（2）人為因素：人類活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放、土地利用變化、城市化等，是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因。7.3氣候變化的影響氣候變化對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)、人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）生態(tài)系統(tǒng)：氣候變化導(dǎo)致生物多樣性降低、物種分布范圍變化、生態(tài)系統(tǒng)功能紊亂等。（2）水資源：氣候變化對(duì)降水、蒸發(fā)、地表徑流和地下水等水資源產(chǎn)生影響，導(dǎo)致水資源的時(shí)空分布不均和供需矛盾加劇。（3）糧食安全：氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，降低糧食產(chǎn)量和品質(zhì)。（4）自然災(zāi)害：氣候變化加劇了極端氣候事件的發(fā)生，如高溫?zé)崂恕⒈┯旰闈?、干旱等。?）人類健康：氣候變化影響空氣質(zhì)量、傳染病傳播、心理健康等，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。（6）經(jīng)濟(jì)發(fā)展：氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。氣候變化已成為全球性挑戰(zhàn)，對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)對(duì)氣候變化、減緩其影響是當(dāng)務(wù)之急。第8章氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)8.1氣象觀測(cè)概述氣象觀測(cè)是指對(duì)大氣現(xiàn)象、大氣狀態(tài)及其變化規(guī)律的系統(tǒng)性觀測(cè)。它為氣象預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是研究天氣、氣候及大氣環(huán)境問題的重要手段。本節(jié)主要介紹氣象觀測(cè)的基本內(nèi)容、觀測(cè)方法和觀測(cè)設(shè)備。8.1.1基本內(nèi)容氣象觀測(cè)主要包括以下內(nèi)容：（1）氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等基本氣象要素的觀測(cè)；（2）降水量、降水類型、能見度、云量、云高、天氣現(xiàn)象等天氣狀況的觀測(cè)；（3）大氣成分、大氣污染、輻射等大氣環(huán)境要素的觀測(cè)。8.1.2觀測(cè)方法氣象觀測(cè)方法主要包括地面觀測(cè)、高空觀測(cè)、衛(wèi)星遙感觀測(cè)和雷達(dá)觀測(cè)等。（1）地面觀測(cè)：主要包括人工觀測(cè)和自動(dòng)觀測(cè)。人工觀測(cè)是指觀測(cè)員在規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行氣象要素的觀測(cè)；自動(dòng)觀測(cè)是指利用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的氣象觀測(cè)。（2）高空觀測(cè)：主要包括無線電探空、氣象衛(wèi)星和氣象雷達(dá)等。（3）衛(wèi)星遙感觀測(cè)：通過接收衛(wèi)星搭載的遙感儀器所獲取的地球表面和大氣的輻射信息，反演得到氣象要素的分布。（4）雷達(dá)觀測(cè)：利用雷達(dá)波的反射、散射和吸收等現(xiàn)象，探測(cè)大氣中的降水、云、風(fēng)等氣象要素。8.1.3觀測(cè)設(shè)備氣象觀測(cè)設(shè)備主要包括：氣溫計(jì)、濕度計(jì)、氣壓計(jì)、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀、降水量計(jì)、能見度儀、云高儀、輻射儀等。8.2氣象預(yù)報(bào)方法氣象預(yù)報(bào)是根據(jù)氣象觀測(cè)資料，運(yùn)用大氣科學(xué)原理和方法，對(duì)未來一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)的天氣、氣候狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)。本節(jié)主要介紹氣象預(yù)報(bào)的基本方法。8.2.1經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法是基于歷史氣象資料和預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)未來天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。主要包括以下幾種：（1）天氣圖法：通過對(duì)天氣圖的分析，判斷天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象的發(fā)展變化。（2）模式類比法：找出歷史上相似天氣過程，參考其發(fā)展演變規(guī)律進(jìn)行預(yù)報(bào)。（3）統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)法：利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析氣象要素之間的相關(guān)性，建立預(yù)報(bào)方程。8.2.2物理預(yù)報(bào)法物理預(yù)報(bào)法是基于大氣物理過程和動(dòng)力方程，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬和預(yù)測(cè)的方法。主要包括以下幾種：（1）數(shù)值天氣預(yù)報(bào)：通過求解大氣運(yùn)動(dòng)方程、熱力學(xué)方程等，得到未來天氣的預(yù)測(cè)。（2）動(dòng)力統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)：將物理預(yù)報(bào)法與統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)法相結(jié)合，利用歷史資料和動(dòng)力模型進(jìn)行預(yù)報(bào)。（3）同化預(yù)報(bào)：利用觀測(cè)資料對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型進(jìn)行初始化，提高預(yù)報(bào)精度。8.3氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)在實(shí)際中的應(yīng)用氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)在實(shí)際中的應(yīng)用廣泛，主要包括以下方面：（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：根據(jù)氣象預(yù)報(bào)合理安排農(nóng)事活動(dòng)，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和效益。（2）交通運(yùn)輸：通過氣象預(yù)報(bào)為航空、航海、公路、鐵路等提供安全保障。（3）水資源管理：氣象預(yù)報(bào)對(duì)水庫(kù)調(diào)度、防洪減災(zāi)、干旱應(yīng)對(duì)等方面具有重要意義。（4）環(huán)境保護(hù)：氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)有助于大氣污染治理、氣候變化應(yīng)對(duì)等環(huán)保工作。（5）公共安全：氣象預(yù)報(bào)對(duì)防雷、防雹、防火、抗災(zāi)救險(xiǎn)等方面具有重要作用。（6）國(guó)防軍事：氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)為軍事行動(dòng)提供天氣保障，保證任務(wù)順利完成。第9章氣象學(xué)在行業(yè)中的應(yīng)用9.1氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)氣象學(xué)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有悠久的歷史，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)受氣候條件的影響顯著。本節(jié)主要討論氣象學(xué)在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：9.1.1氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)的影響分析氣溫、降水、光照等氣象因素對(duì)作物生長(zhǎng)、發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。9.1.2農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，為作物種植、品種選擇和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考。9.1.3氣象災(zāi)害預(yù)警與防御研究氣象災(zāi)害（如干旱、洪澇、低溫凍害等）的發(fā)生規(guī)律，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采取有效措施減輕災(zāi)害損失。9.2