.,第三章大氣和氣候,自然環(huán)境的重要組成部分地表物質(zhì)交換與能量轉(zhuǎn)化的介質(zhì)氣候形成的物質(zhì)基礎(chǔ)地表生物的保護(hù)圈層生命支持系統(tǒng)的主要組成部分,大氣的重要性：,.,第一節(jié)大氣的組成與熱能,一，大氣的成分：地球大氣是多種物質(zhì)的混合物，包括干潔空氣、水汽、懸浮塵粒和雜質(zhì)等。主要成分：N2、O2、Ar，和微量惰性氣體氖（Ne）,氪（Kr），氙（Xe），氦（He）等；可變成分：H2O、CO2、O3、CO、CH4、H2S、SOx等等。干空氣中，以氮、氧、二氧化碳、臭氧最重要。,.,.,（一）干潔空氣干潔空氣（干空氣）：除去水汽，液體和固體雜質(zhì)以外的整個(gè)混合氣體干空氣成分：N2，O2，Ar，CO2；85Km以下，干潔大氣組成比例大致常定。（干潔空氣容積率見上頁圖）1，氮和氧：N2比例大，占75%；性質(zhì)不活潑；選擇吸收紫外線（遠(yuǎn)紫外光譜0.030.13um）O2豐富，占23%（質(zhì)量），生物必需物；還有自然界的氧化物存在形式；在短波輻射作用下分解,.,2，二氧化碳：所占比例小（0.03%），集中低層（20km以下）。由有機(jī)物燃燒、腐爛和生物呼吸過程產(chǎn)生；現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生大氣；海洋為碳匯；大氣中CO2濃度正逐漸（平均約以0.7ppm）速度增加，強(qiáng)烈吸收地表長(zhǎng)波輻射。因而使地面輻射不易散失到外空間，導(dǎo)致地表低層大氣溫度上升。3，臭氧：分布于1040千米處；臭氧層2025Km高度；強(qiáng)烈吸收太陽紫外線輻射，氟利昂對(duì)其有破壞影響。使用N肥，冷凍劑，除臭劑及炭氟化合物（氟利昂）都會(huì)破壞臭氧層。,.,水汽大氣中包含水汽平均為124108g,占地球水約0.001%1，來源于水面蒸發(fā)和植物蒸騰；在溫暖洋面或雨林上空，水汽含量達(dá)4%2，水汽凝結(jié)降水，是陸地降水的來源，地球年降水量3.361022克，平均每11天更替一次；3，其在大氣中的含量具有時(shí)空變化，與大氣環(huán)流，海陸分布密切相關(guān)；,.,4，大氣中水汽主要集中在距地面3Km的范圍內(nèi)，每升高1.52Km，水分減為一半；810千米以上，水分就更少了。5，發(fā)生相變?cè)谔鞖庾兓芰哭D(zhuǎn)換過程中起重要作用。能強(qiáng)烈吸收和放出長(zhǎng)波輻射；能釋放或吸收能量。,.,.固液體雜質(zhì)（懸浮顆粒）：固體雜質(zhì)或液體微粒，又稱氣溶膠粒子；其組成成份主要為大氣塵埃和其他雜質(zhì)集中低層大氣氣溶膠粒子易成凝結(jié)核，使水汽凝結(jié)成云致雨。能吸收太陽輻射并散射輻射，改變大氣通透性，,.,二、大氣的結(jié)構(gòu),（一）.大氣質(zhì)量1.大氣上界：3000KM高度左右理論上當(dāng)氣壓為零或接近于零的高度稱為大氣頂層。氣象學(xué)家曾定義只要發(fā)生在最大高度上的某種現(xiàn)象與地面氣候有關(guān)，便可定義這個(gè)高度為大氣上界，因而過去把1200Km（極光出現(xiàn)）定為大氣上界。高層大氣物理學(xué)將3000公里高度定為大氣上界。因?yàn)樵谶@個(gè)高度以上，離心力已超過重力，大氣密度接近星際氣體密度。,.,2，大氣質(zhì)量假定大氣是均質(zhì)的；則大氣高度為8000m,整個(gè)大氣柱的質(zhì)量為M0=0=1013.3g/cm3其中0為T=0，氣壓為1013.25hPa0=1.22510-3g/cm3整個(gè)地球大氣的總質(zhì)量為5.141018Kg大氣密度隨高度按指數(shù)規(guī)律減少。高度（KM）大氣質(zhì)量百分比863%海面5.550%3699%361000KM不足1%,.,大氣壓力,1，氣壓定義：從觀測(cè)高度到大氣上界單位體積內(nèi)鉛直空氣柱的重量為大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣壓氣壓?jiǎn)挝唬核y柱高度（mm）；國(guó)際單位用Pa(帕斯卡),氣象學(xué)用hPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：T=0，緯度為45度的海平面氣壓，相當(dāng)于1013.5hPa地面氣壓值存在差異，在9801040hPa之間，平均1013hPa同一水平面上的實(shí)際氣壓分布不均：水平氣壓場(chǎng)：高氣壓；低氣壓；高壓脊；低壓槽；鞍形區(qū),.,2氣壓垂直分布：氣壓垂直分布規(guī)律：氣壓隨高度升高而減小，近地面層大氣大約每上升10M減少1hPa。同樣水平面上氣壓場(chǎng)形勢(shì)不同，地面高壓，高空低壓；地面低壓，高空高壓。,.,大氣分層,1.分子組成：2.大氣理化性質(zhì)：3.氣象學(xué)分層法：,大氣分層法,均質(zhì)層（085km）;非均質(zhì)層85km,光化層（含分子，原子，離子。）離子層（含大氣離子，有反射電波能力）,N層85200Km原子氧層2001100Km氦層11003200Km氫層32009600Km,大氣溫度在垂直方向上的變化是我們對(duì)大氣進(jìn)行分層的主要依據(jù)。,.,氣象學(xué)上的大氣分層：對(duì)流層：a大氣的最低層，平均11km。b氣溫隨高度的升高而降低、c天氣現(xiàn)象發(fā)生于此層平流層：a范圍：對(duì)流層頂55Km高空b氣流穩(wěn)定，溫度隨高度不變或微升；水汽塵埃少大氣透明，極少云和降水等氣候現(xiàn)象。,兩極：89km,中緯度：1012km,熱帶：1518km,（每升高100m,下降0.65度）,.,中間層:高度范圍：從平流層頂85Km特點(diǎn)：a溫度隨高度的升高而迅速下降,b空氣垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈c極少水汽，基本無天氣現(xiàn)象d近層頂（80km處）出現(xiàn)電離層,.,暖層：中間層頂至800km處a空氣密度小，聲音都難于傳播；b溫度隨高度升高而升高。強(qiáng)烈吸收太陽紫外輻射，層頂可達(dá)1000；c高度電離；常常出現(xiàn)極光散逸層：8003000Kma大氣十分稀??；b溫度隨高度升高而升高；c高速運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)能散逸到星際空間,.,三、大氣的熱能,導(dǎo)論:氣候?qū)W為什么要討論大氣的熱能？1.地球及大氣的熱力狀況是天氣變化的基本因素；2.輻射交換是能量交換的主要方式之一3.地球氣候系統(tǒng)的能源主要是太陽輻射,.,太陽輻射1，太陽輻射是短波輻射太陽輻射主要是：波長(zhǎng)0.40.76um的可見光區(qū)，占太陽輻射總能量的50%波長(zhǎng)0.76um的為紅外輻射，占43%；波長(zhǎng)0.4um為紫外區(qū)，只占7%。,.,2，幾個(gè)基本概念：太陽輻射強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)垂直投射在單位面積上的太陽輻射能。（/cm2min）太陽常數(shù)（S0）：在日地平均距離上，大氣頂界垂直于太陽光線的單位面積上每分鐘接受的太陽輻射，稱為太陽常數(shù)，國(guó)際氣象組織（WMO）推薦為1367Wm2。,.,3.大氣對(duì)太陽輻射的吸收、散射和反射吸收：O3吸收紫外線，雜質(zhì)中的小溶膠粒子吸收太陽短波輻射并散射；吸收對(duì)可見光影響不大，主要在紫外線與紅外線部分，散射和反射：云層和水汽、懸浮顆粒。晴天空氣分子對(duì)波長(zhǎng)較短的藍(lán)光，紫光散射，天空呈蔚藍(lán)色陰天懸浮微粒，散射光長(zhǎng)短波混合，天空白色。4.到達(dá)地面的太陽總輻射：太陽總輻射=直接輻射（S）+散射輻射（D）,.,太陽反射實(shí)景,太陽反射原理示意圖,.,.,5.地面反射對(duì)太陽輻射的削弱到達(dá)地面的總輻射能一部分被地面吸收，另一部分被反射6.地面溫度分布不均歸因于緯度位置，大氣和地面輻射交換所決定的熱狀況，總輻射不同；地表千差萬別造成的對(duì)太陽輻射的反射率不同。,.,.大氣能量和保溫效應(yīng)：大氣本身之間吸收太陽能很少，下墊面則大量吸收1，對(duì)太陽輻射的直接吸收主要是臭氧、水汽、和液態(tài)水；整層大氣吸收輻射位于太陽輻射波譜的兩端低能區(qū)，僅占18%左右；對(duì)流層大氣因直接吸收增溫日均不到12，對(duì)地面輻射的吸收地表以大于3微米的波長(zhǎng)（紅外波）向外輻射，其中7595%被大氣吸收。,.,3，潛熱輸送：海陸的水分蒸發(fā)時(shí)地面熱量得以輸送到大氣層中。大氣依靠水汽凝結(jié)釋放潛熱得到的能量最多。地面長(zhǎng)波輻射幾乎全被近地面4050m厚的大氣層所吸收。如果沒有這些能量，地面大氣溫度將降低40，多數(shù)生命不能生存4，感熱輸送5，大氣的保溫效應(yīng)大氣輻射，大氣逆輻射，花房效應(yīng)即溫室效應(yīng)。據(jù)測(cè)算如無大氣，地面平均溫度將是-18而不是現(xiàn)在的15。,.,地氣系統(tǒng)的輻射平衡輻射平衡或輻射差額：在某一時(shí)段內(nèi)物體能量收支的差值。地氣系統(tǒng)的輻射能凈收入:地面吸收太陽總輻射能+整層大氣吸收的太陽輻射能之和,再減去大氣上界向空間放射的長(zhǎng)波輻射能所得的差。地氣系統(tǒng)的溫度多年基本不變，全球是到達(dá)輻射平衡的；但不同地點(diǎn)的輻射存在差額，由平流，對(duì)流補(bǔ)充或輸出，才保持穩(wěn)定。輻射平衡存在空間差異：地氣系統(tǒng)的輻射差額以南北緯30附近為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以外為負(fù)值，之內(nèi)為正值。輻射平衡存在時(shí)間差異：白天黑夜，夏季冬季,.,.,.,.,氣溫氣溫是大氣熱力狀況（即空氣冷熱程度）的數(shù)量度量。（一）氣溫的周期變化1、氣溫的日變化氣溫日變化與太陽輻射的變化相似但呈滯后效應(yīng)氣溫日較差及其時(shí)空差異氣溫日較差指一天內(nèi)氣溫的日最高氣溫與最低氣溫之差。緯度越低，日較差就越大，夏季日較差大，冬季小2，氣溫的年變化一年中最熱月的平均氣溫與最冷月的平均氣溫之差，稱為氣溫的年較差。年較差隨緯度增高而增大。,.,氣溫的水平分布就全球而言1，等溫線分布的總趨勢(shì)大致和緯度圈平行2，同緯度夏季海面氣溫低于陸面，冬季反之，在海陸交界處，等溫線彎曲3，洋流對(duì)海面及其附近陸地氣溫分布有很大影響。,.,氣溫的垂直分布1，氣溫隨海拔升高而降低2，氣溫直減率時(shí)空變異甚大3，逆溫與氣候：逆溫：指對(duì)流層內(nèi)發(fā)生溫度隨高度增加而上升的局部反?，F(xiàn)象。出現(xiàn)逆溫的氣層稱為逆溫層，它的狀態(tài)穩(wěn)定，會(huì)阻止下層空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，因此又叫阻擋層。成因：輻射逆溫、平流逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫、融雪逆溫。氣溫垂直遞減率（/100m）即：整個(gè)對(duì)流層海拔每升高100m氣溫平均降低0.65,夏季和白天氣溫直減率大冬，夜氣溫直減率小,.,第二節(jié)大氣水分和降水,一，大氣濕度大氣濕度狀況是決定云、霧、降水等天氣現(xiàn)象的重要因素。常表示為：1，水汽壓和飽和水氣壓定義：大氣中水汽所產(chǎn)生的那部分壓力。叫水汽壓（e）地表濕度分布與氣圈性質(zhì)，大氣運(yùn)動(dòng)，下墊面狀況密切相關(guān)。濕度與水汽含量：溫度一定時(shí)，單位體積空氣中容納的水汽量有一定限度，達(dá)到這個(gè)限度，空氣呈飽和狀態(tài)，稱為飽和空氣。,.,2，絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度絕對(duì)濕度定義：?jiǎn)挝惑w積濕空氣所含有的水汽質(zhì)量，稱為絕對(duì)濕度，用a表示，其單位為gm3或gcm3。一般取地面量測(cè)值e近似代替a。相對(duì)濕度定義：指空氣中實(shí)際水汽壓e與同溫度下的飽和水汽壓E之比的百分?jǐn)?shù)，用f表示，即：feE100相對(duì)濕度所表達(dá)的氣候?qū)W意義：a云、霧、雨、霜等氣候現(xiàn)象，取決于f值大??；b相對(duì)濕度取決于e和T的增減,且T起主導(dǎo)作用。,.,3，露點(diǎn)溫度定義:指濕空氣等壓降溫達(dá)到飽和的溫度就是露點(diǎn)溫度簡(jiǎn)稱露點(diǎn)，用Td表示。露點(diǎn)特征：a露點(diǎn)完全由空氣中的水汽壓決定；b露點(diǎn)比氣溫低；c根據(jù)露點(diǎn)差，可大致判斷空氣的飽和度；d氣溫降低到露點(diǎn)，是水汽凝結(jié)的必要條件。,.,濕度的變化與分布1，相對(duì)濕度存在日變化和年變化白日低，夜間高；夏季小，冬季大2，相對(duì)濕度的空間分布與緯度和海陸相對(duì)位置相關(guān),.,二，蒸發(fā)和凝結(jié)蒸發(fā)或凝結(jié)取決于實(shí)際水氣壓（e）和飽和水氣壓（E）的關(guān)系。當(dāng)eE時(shí)，出現(xiàn)蒸發(fā)；當(dāng)eE時(shí)，出現(xiàn)凝結(jié)。蒸發(fā)（升華）及其影響因素1.影響蒸發(fā)的因素：蒸發(fā)的溫度，性質(zhì)，形狀，空氣濕度，風(fēng)等。2.蒸發(fā)量：蒸發(fā)量的表示方法，以水層厚度表示蒸發(fā)速度，簡(jiǎn)稱蒸發(fā)量。蒸發(fā)量有時(shí)空變化。,.,.凝結(jié)及其條件空氣中水的凝結(jié)必須具備兩個(gè)條件：空氣要達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)；要有凝結(jié)核。1，空氣中的水汽要達(dá)到飽和或過飽和增加大氣中的水汽；使含有一定量水汽的空氣冷卻，使之達(dá)到露點(diǎn)。a.絕熱冷卻空氣上升因絕熱膨脹而發(fā)生冷卻；大氣中很多凝結(jié)現(xiàn)象是絕熱冷卻的產(chǎn)物。b.輻射冷卻空氣本身向外輻射熱量產(chǎn)生冷卻；此過程緩慢，水汽凝結(jié)量不多，只能形成露，霧，層狀云或小雨。c.平流冷卻:較暖的空氣經(jīng)過較冷地面,因熱量傳遞,本身冷卻.d.混合冷卻：溫度相差較大且接近飽和的兩團(tuán)空氣混合；,.,2，凝結(jié)核吸濕性質(zhì)點(diǎn)，就是水汽開始凝結(jié)的核心。凝結(jié)核數(shù)量多而且吸濕性好的地區(qū)，相對(duì)濕度不足100%也會(huì)發(fā)生凝結(jié)，故而工業(yè)區(qū)霧的產(chǎn)生率高。,.,三、水汽凝結(jié)現(xiàn)象,三、水汽凝結(jié)現(xiàn)象,.,地表面的凝結(jié)現(xiàn)象1.露與霜：當(dāng)近地面層空氣溫度冷卻至露點(diǎn)溫度以下時(shí)，水汽會(huì)凝結(jié)在地面或物體上露：如果露點(diǎn)溫度高于0，水汽凝結(jié)為液態(tài)，稱為露；霜：如果露點(diǎn)溫度低于0，水汽凝結(jié)為固態(tài)，稱為霜；形成條件：晴夜無風(fēng)或風(fēng)??；無云或少云霜、露對(duì)植物和農(nóng)業(yè)的影響:具有維系植物生命的功能；霜期對(duì)農(nóng)業(yè)有重要意義。無霜期。霜期多數(shù)作物停止生長(zhǎng),.,2.霧凇與雨凇:霧?。河蛇^冷霧滴附著于物體并迅速凍結(jié)而成；雨?。河蛇^冷卻雨，毛毛雨接觸物體表面而形成。,.,山西晉城雨凇,.,雨凇,.,沈陽雨凇,.,沈陽雨凇,.,江西雨凇,.,江西雨凇,.,廬山雨凇,.,廬山雨凇,.,大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象1，霧：指漂浮在近地面層、由水汽凝結(jié)（凝華）而成的小水滴或小冰晶輻射霧近地面層空氣冷卻，水汽凝結(jié)成的霧平流霧暖濕氣流移到冷的下墊面上形成的霧蒸汽霧冷空氣移動(dòng)到暖水面上形成的霧上坡霧暖濕空氣沿山坡上升使水汽凝結(jié)而成霧鋒面霧2，云：云是高空水汽凝結(jié)現(xiàn)象?？諝鈱?duì)流，鋒面抬升，地形抬升等作用使空氣上升到凝結(jié)高度時(shí)，就會(huì)形成云。,.,大氣降水降水的形成1，定義:降水:指從云層中降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水。2，雨滴必須有相當(dāng)大的尺度才能形成降水。從雨滴到形成降水的兩個(gè)基本條件:雨滴下降速度超過上升氣流速度；雨滴降落到地面前未被蒸發(fā)掉,.,3，云滴增長(zhǎng)及其兩個(gè)過程云滴凝結(jié)（凝華）增長(zhǎng)云體上升絕熱冷卻，且有水汽不斷輸入，云滴就會(huì)因水汽凝結(jié)或凝華而逐漸增長(zhǎng)。云滴的沖并增長(zhǎng):云滴下降時(shí)，個(gè)體大的速度快，追上并沖并小云滴，碰撞合并成大云滴。人工降水采用干冰和碘化銀，前者蒸發(fā)吸熱，后者成核。,.,干冰,發(fā)射火箭,.,人工降雨,.,（二）降水的類型,1，對(duì)流雨：暖季空氣濕度大，近地面氣層強(qiáng)烈受熱，引起對(duì)流形成降水2，地形雨：暖濕空氣受地形抬升，絕熱冷卻，在達(dá)到凝結(jié)高度時(shí)降水。背風(fēng)坡因水汽早已凝結(jié)降落且下沉增溫，發(fā)生焚風(fēng)效應(yīng)，形成雨影區(qū)。3，鋒面雨（氣旋雨）鋒面雨雨區(qū)廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，主要在溫帶。4，臺(tái)風(fēng)雨,.,（三）降水的時(shí)間變化,1，降水強(qiáng)度：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的降水量降水強(qiáng)度等級(jí)：小雨是指24小時(shí)內(nèi)降水量不超過10毫米的雨中雨為10毫米25毫米，大雨為25毫米50毫米，24小時(shí)內(nèi)雨量超過50毫米的稱為暴雨，超過100毫米的稱為大暴雨，超過200毫米的稱為特大暴雨。災(zāi)難一例：1975年8月8日河南駐馬店特大暴雨，日降水1060毫米，板橋、石漫灘等多個(gè)水庫跨塌。,.,1975年駐馬店大水潰壩后的石漫灘水庫,.,1975年8月駐馬店大水,.,駐馬店大水沖毀的京廣鐵路路段,.,被大水沖垮的京廣鐵路,.,2，降水的季節(jié)變化降水季節(jié)性變化因緯度，海陸位置，大氣環(huán)流等因素而不同。1、赤道型：南北緯10以內(nèi)地區(qū)，終年多雨。2、熱帶型：位于赤道南北兩側(cè)；3、副熱帶型：全年只有一個(gè)最高值，一個(gè)最低值；大陸東岸集中夏季（季風(fēng)），大陸西岸冬季多雨（地中海型）4，溫帶及高緯型：內(nèi)陸與東海岸夏季時(shí)對(duì)流雨為主，西海岸則是以秋冬氣旋雨最主要。,.,3，降水變率定義：是各年降水量的距平數(shù)與多年平均降水量的百分比叫降水變率（Cv）Cv=100%降水變率的氣候?qū)W意義：降水變率反映某年降水量的穩(wěn)定性和可靠性。變率大，降水量不穩(wěn)定，旱澇災(zāi)害頻繁變率小，降水比較穩(wěn)定，水資源利用價(jià)值高,距平數(shù)平均數(shù),.,（四）降水的地理分布,1、赤道多雨帶：赤道及其兩側(cè)，全球降水最多的地帶，年降水量約20003000mm；歸因于對(duì)流強(qiáng)盛印度乞拉朋齊平均年降水量12665mm最高26461.2mm2、南北緯1535少雨帶：受副熱帶高壓的下沉氣流和信風(fēng)影響，干旱少雨，年平均降水量500mm以下，此帶的大陸西岸和內(nèi)部更不到200mm，但大陸東南部受季風(fēng)、地形影響，可形成多雨中心；,.,3、中緯度多雨帶：降水較多，5001000mm；多雨原因是受天氣系統(tǒng)的影響，而鋒面，氣旋活動(dòng)頻繁，多鋒面雨，氣旋雨。4、高緯度少雨帶：一般年降水量不到300mm緯度高氣溫低，蒸發(fā)弱，大氣含水汽少,.,濕潤(rùn)系數(shù)（干燥度指數(shù)）,一地的年降水量反映該地的水分收入狀況，蒸發(fā)量反映水分支出狀況，某地是濕潤(rùn)還是干旱，取決于該地降水量P與蒸發(fā)量E的對(duì)比關(guān)系，通常用濕潤(rùn)系數(shù)K表示，即K=P/E，PE，表明水分收入支出，屬于濕潤(rùn)狀況；PE，說明水分入不敷出，屬于半濕潤(rùn)半干旱狀況。,.,第三節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)和天氣系統(tǒng),一，大氣的水平運(yùn)動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)是地球大氣最重要的物理過程作用于空氣的力在低層大氣，鉛直方向氣壓梯度100hPa/Km,而水平方向僅1hPa/Km；但垂直方向被重力所平衡。水平氣壓梯度力；氣壓分布不均產(chǎn)生氣壓梯度力。是大氣水平運(yùn)動(dòng)原動(dòng)力，是形成風(fēng)和決定風(fēng)向風(fēng)速的主導(dǎo)因素。地轉(zhuǎn)偏向力（改變方向）:慣性離心力（改變方向）；摩擦力：指空氣與地面之間，不同運(yùn)動(dòng)狀況的空氣層之間相互作用而產(chǎn)生的阻力,.,，自由大氣中的空氣運(yùn)動(dòng)1、地轉(zhuǎn)風(fēng)：指自由大氣中空氣作等速、直線水平運(yùn)動(dòng)。2、梯度風(fēng)：自由大氣中，當(dāng)空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平氣壓梯度力G、地轉(zhuǎn)偏向力A和慣性離心力C三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)的空氣水平運(yùn)動(dòng)，稱為梯度風(fēng)。,.,二，大氣環(huán)流大氣環(huán)流是指地球上具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運(yùn)行的綜合現(xiàn)象。（一）全球環(huán)流1，全球氣壓帶大致可分為7個(gè)實(shí)際氣壓帶十分復(fù)雜,赤道低壓帶；副熱帶高壓帶；副極地低壓帶；極地高壓帶。,.,.,2、行星風(fēng)系行星風(fēng)系是指不考慮海陸分布和地形起伏等的影響，地面盛行風(fēng)的全球性形式。三個(gè)盛行風(fēng)帶：信風(fēng)帶：源自南北緯3035附近到赤道低壓和副熱帶高壓之間存在氣壓梯度盛行西風(fēng)帶：南北緯3560之間；副高與副極地之間極地東風(fēng)帶：由極地高壓向外輻散的氣流形成。,.,極地東風(fēng),北半球近地面各風(fēng)帶的風(fēng)向,東北信風(fēng),盛行西風(fēng),.,赤道低壓帶,副熱帶高壓帶,副極地低壓帶,極地高壓帶,東,南,信,風(fēng),盛,行,西,風(fēng),極地東風(fēng),.,全球氣壓帶,.,全球?qū)嶋H氣壓帶,.,3、經(jīng)向三圈環(huán)流4，高空西風(fēng)帶的波動(dòng)和急流,信風(fēng)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(fēng)），地面由副熱帶吹向赤道（信風(fēng)）。中緯度環(huán)流圈（Ferrel環(huán)流）：分布于中緯度約3065地帶。地面由副熱帶高壓帶吹向副極地低壓帶（西風(fēng)），高空由副極地低壓帶返回。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(fēng)），高空由副極地低壓帶返回（西風(fēng)）。,.,季風(fēng)環(huán)流,1，定義：大陸和海洋之間的廣大地區(qū)，以一年為周期，隨著季節(jié)變化而方向相反的風(fēng)系，稱為季風(fēng)。2，成因：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。3，特征：夏季，風(fēng)由海洋吹向陸地冬季，風(fēng)由陸地吹向海洋。夏季風(fēng)由海洋氣流控制，暖而濕；冬季則由極地大陸氣團(tuán)構(gòu)成，干而冷。,.,，季風(fēng)判別：1月、7月盛行風(fēng)的轉(zhuǎn)換角大于1201、7月盛行風(fēng)的頻率401、7月至少有個(gè)一月的平均合成風(fēng)速，季風(fēng)的氣候?qū)W意義：調(diào)節(jié)海陸間熱力平衡；向大陸輸送水汽，形成海陸間水循環(huán)。，世界著名的季風(fēng)區(qū)：東亞、東南亞和南亞。，青藏高原對(duì)東亞季風(fēng)的影響：擴(kuò)大了西風(fēng)帶的南進(jìn)和北退幅度；強(qiáng)化夏季風(fēng)的大陸縱深推進(jìn)。,.,（三）.局地環(huán)流,定義：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。1、海陸風(fēng)：成因：海陸間熱力差異范圍：a,濱海地區(qū)B中尺度局地環(huán)流水平尺度數(shù)十公里至上百公里，垂直高度12KM特點(diǎn)：a白天，地面風(fēng)由海向陸，上層風(fēng)則由陸向海；夜晚風(fēng)向相反；b風(fēng)向轉(zhuǎn)換以一天為周期,.,海陸風(fēng),.,2、山谷風(fēng)：成因：地形因素造成的熱力環(huán)流形成背景：大范圍水平氣壓場(chǎng)較弱時(shí)特點(diǎn)：a白天，地面風(fēng)從谷地吹向山坡，夜晚風(fēng)向相反；b周期一天;c范圍小，為小尺度局地環(huán)流3、焚風(fēng)：成因：氣流上下山坡時(shí)的干濕絕熱直減率數(shù)值不同。背風(fēng)坡氣溫比迎風(fēng)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)。,.,山谷風(fēng),.,焚風(fēng),.,三，主要天氣系統(tǒng),大氣中引起天氣變化的水平或垂直分布的各種尺度的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，稱為天氣系統(tǒng)一般指溫壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)中的大氣長(zhǎng)波，氣旋，反氣旋，鋒面，臺(tái)風(fēng)，龍卷風(fēng)等。,.,（一）氣團(tuán)和鋒1，氣團(tuán)及其分類：氣團(tuán)定義：廣大區(qū)域內(nèi)水平方向上溫度、濕度、鉛直穩(wěn)定度等物理性質(zhì)分布比較均一的大塊空氣，叫做氣團(tuán)。尺度大?。核綌?shù)百至數(shù)千公里，垂直數(shù)公里至十余公里氣團(tuán)成因：a.地表溫度和濕度狀況對(duì)氣團(tuán)的形成具有決定性作用b.較穩(wěn)定的環(huán)流條件c.通過輻射，對(duì)流，平流，湍流，蒸發(fā)和凝結(jié)等獲得與下墊面相適應(yīng)的屬性。,.,，氣團(tuán)分類a根據(jù)熱力特性可分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)兩大類。冷氣團(tuán)：氣團(tuán)溫度低于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度的，叫冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)：氣團(tuán)溫度高于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度的，叫暖氣團(tuán)b按氣團(tuán)源地的地理位置分類：冰洋大陸氣團(tuán)冰洋海洋氣團(tuán)極地大陸氣團(tuán)極地海洋氣團(tuán)熱帶大陸氣團(tuán)熱帶海洋氣團(tuán)赤道氣團(tuán)影響我國(guó)的多屬變性氣團(tuán)（氣團(tuán)變性：當(dāng)氣團(tuán)離開源地，其物理屬性逐漸改變，這種過程就稱為氣團(tuán)變性）,.,2，鋒及其分類.定義：指兩種溫度和密度性質(zhì)差異很大的氣團(tuán)相遇時(shí)在它們之間形成一個(gè)狹窄的過渡帶。鋒是占據(jù)三維空間的天氣系統(tǒng)。鋒面與地面的交線稱鋒線.特征：a、鋒的兩側(cè)的氣象要素差異明顯。如：溫度，濕度，氣壓，風(fēng)，云等b、鋒面坡度傾向冷氣團(tuán)一側(cè)c、鋒附近冷暖氣流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛，鋒面多云雨天氣。鋒的識(shí)別：依據(jù)大氣場(chǎng)上等溫線密集帶來確定。,.,鋒的類別：a依據(jù)：鋒移動(dòng)過程中冷暖氣團(tuán)的替代情況冷鋒：冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒；暖鋒：暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)方向移動(dòng)的鋒；準(zhǔn)靜止鋒：很少移動(dòng)或移動(dòng)速度很慢的鋒；錮囚鋒：兩條移動(dòng)的鋒相遇合并所形成的鋒。b依據(jù)形形成鋒的氣團(tuán)源地可分為：冰洋鋒：冰洋氣團(tuán)極地氣團(tuán)；極鋒：極地氣團(tuán)熱帶氣團(tuán)；赤道鋒：熱帶氣團(tuán)赤道氣團(tuán)；我國(guó)依據(jù)極鋒位置劃定季風(fēng)影響區(qū)。極鋒平均到達(dá)位置，南達(dá)15N的南海中部；北達(dá)內(nèi)蒙古與黑龍江最北部。,.,3，鋒面天氣冷鋒天氣：緩行冷鋒：移動(dòng)慢，鋒面坡度較小（1100）。鋒后為云雨區(qū)，雨帶寬300KM急行冷鋒：移動(dòng)快，鋒面坡度較大（150170），鋒前暖空氣受冷空氣對(duì)流強(qiáng)烈，多雷雨天氣。暖鋒天氣：鋒面坡度小（1150），鋒前為較寬的連續(xù)性降水區(qū)，歷時(shí)長(zhǎng)，強(qiáng)度小準(zhǔn)靜止鋒天氣：a大面積連陰雨天氣b中國(guó)夏季降水受極鋒控制,.,前進(jìn)方向,暖氣團(tuán)上升狀態(tài),天氣特征,過境前,過境時(shí),過境后,雨區(qū)范圍,天氣實(shí)例,暖鋒,暖氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)方向,徐徐爬升,冷氣團(tuán)控制，低溫晴朗,連續(xù)性降水,氣溫上升,氣壓下降,天氣轉(zhuǎn)晴,降水全在鋒前，范圍較寬,夏季雨帶的北移,冷鋒,暖氣團(tuán)控制，溫暖晴朗,陰天、下雨、刮風(fēng)、降溫,氣溫和濕度驟降，天氣轉(zhuǎn)晴,冷氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)方向,被迫抬升,降水集中在鋒后或附近,范圍狹窄,夏季暴雨,冬季寒潮,春季沙塵暴,.,1999年太湖洪水,.,1999年太湖洪水,.,氣旋與反氣旋,1，氣旋定義：占據(jù)三度空間，中心氣壓比周圍低的的大尺度水平空氣渦旋，稱為氣旋；（一般在1010970hPa最低達(dá)887hPa）成因：界面波動(dòng)而成特征：a.氣流方向依反時(shí)針自外圍向中心運(yùn)動(dòng)b.氣旋的直徑一般為1000公里，大的可達(dá)2000-3000公里，小的只有200-300公里或者更小c.氣流上升，易于成云致雨；d.溫帶氣旋多在2535或4555N；熱帶氣旋形成于熱帶海洋上。,.,級(jí)熱帶低壓熱帶風(fēng)暴1011強(qiáng)熱帶風(fēng)暴12級(jí)臺(tái)風(fēng),強(qiáng)大熱帶氣旋的分類,.,2，反氣旋定義：中心氣壓比周圍高的大型空氣渦旋，稱為反氣旋范圍：閉合等壓線直徑達(dá)20004000KM特征：a中心氣壓值高達(dá)10201030hPab氣旋中心出現(xiàn)下沉氣流，天氣晴好,.,.,第四節(jié)氣候的形成,一，氣候與氣候系統(tǒng)，氣候的概念1，氣候的定義：指某地區(qū)多年間大氣的一般狀態(tài)及其變化特征，是各種天氣現(xiàn)象的多年綜合。2，氣候與天氣的區(qū)別：,.,3，當(dāng)代氣候：.氣候統(tǒng)計(jì)學(xué)的時(shí)間平均：WMO規(guī)定以30年為整編氣候資料時(shí)段長(zhǎng)度的最短年限。.可比較標(biāo)準(zhǔn)的選?。?9311960年的氣候要素的統(tǒng)計(jì)量.當(dāng)前氣候：用剛剛過去的三個(gè)十年共30年間的平均值作為準(zhǔn)平均，每過10年更新一次。當(dāng)前應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)19812010年準(zhǔn)平均。,.,（二）氣候系統(tǒng)上世紀(jì)七十年代以來提出的新概念，其特征包括：熱力學(xué)特性：包括空氣、水、冰和陸地的溫度；動(dòng)力學(xué)特性：包括風(fēng)、洋流及垂直運(yùn)動(dòng)和冰塊運(yùn)動(dòng)；含水性：包括空氣濕度、云量及云中含水量、降水量、地下水及河湖水位、冰雪等；靜力屬性：包括大氣和海水的密度和壓強(qiáng)、空氣成分和海水鹽度等。完整氣候系統(tǒng)由大氣圈、海洋、陸地表面、冰雪圈和生物圈等五個(gè)部分組成。,.,二.氣候的形成與太陽輻射，大氣環(huán)流，和地表性質(zhì)相關(guān)。（一）氣候形成的輻射因子太陽輻射是氣候系統(tǒng)的能源是一切大氣物理過程和現(xiàn)象形成的基本動(dòng)力區(qū)域氣候差異及其氣候季節(jié)交替起因于輻射能的時(shí)空分布不均及其變化。地球上的天文氣候（取決于太陽天文輻射量的大小，主要是日地距離，太陽高度和日照時(shí)間）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(jiǎn)單氣候模式。,.,北極北寒帶北副寒帶北溫帶北副熱帶北熱帶赤道帶南熱帶南副熱帶南溫帶南副寒帶南寒帶南極,0,圖:地球氣候帶,.,（二）氣候形成的環(huán)流因子1，大氣環(huán)流與熱量輸送和水分循環(huán)在南北緯之間在海陸之間2，大氣環(huán)流與海洋異常：，厄爾尼諾現(xiàn)象：赤道東太平洋海面水溫持續(xù)異常增溫現(xiàn)象；，南方濤動(dòng)：熱帶太平洋與熱帶印度洋之間氣壓變化呈反相關(guān)的振蕩現(xiàn)象。,輸送熱量,輸送水汽,.,（三）氣候形成的地理因子海陸分布對(duì)氣候的影響海洋性氣候與大陸性氣候；海陸增溫和冷卻不同，氣溫差異明顯。破壞了溫度的緯度地帶性分布，影響氣壓分布，大氣運(yùn)動(dòng)方向和水平分布。破壞了溫度的緯度地帶性，在同一緯度出現(xiàn)大陸性氣候和海洋性氣候之別.,.,.,.,洋流對(duì)氣候的影響從低緯到高緯傳輸熱量，從高緯向低緯輸送海冰和冷水；洋流的熱量輸送對(duì)大陸東西岸氣溫差異起作用冷暖洋流對(duì)所經(jīng)地區(qū)的降水有較大影響,.,.,.,地形對(duì)氣候的影響海拔高度，地表形態(tài)，方位（坡向和坡角）是影響水熱分布的地形要素地形對(duì)溫度的影響在于溫度隨海拔高度升高而降低地形對(duì)降水影響山地水熱垂直變化明顯，可形成垂直氣候帶。,.,玉龍雪山,.,玉龍雪山,.,珠穆朗瑪峰,.,珠穆朗瑪峰,.,珠穆朗瑪峰地區(qū),.,三、氣候帶和氣候型低緯度氣候受赤道氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)影響環(huán)流系統(tǒng)有赤道氣流輻合帶、信風(fēng)、赤道西風(fēng)、熱帶氣旋和副熱帶高壓1、赤道多雨氣候位于赤道及其兩側(cè)，大約向南、向北伸展到510左右主要特點(diǎn)：a.全年長(zhǎng)夏無季節(jié)變化，各月平均氣溫在2528b.年降水量在2000mm以上，各月分配均勻熱帶雨林景觀,.,.,2、熱帶海洋性氣候出現(xiàn)在南北緯1025信風(fēng)帶大陸東岸及熱帶海洋中的若干島嶼上。如加勒比海沿岸及諸島、巴西高原東側(cè)沿海、馬達(dá)加斯加?xùn)|岸、夏威夷群島等。全年氣溫高，年較差較赤道稍大，降水多，集中夏秋，但無明顯干季3、熱帶干濕季氣候分布于赤道多雨氣候區(qū)外圍，中美、南美和非洲緯度515帶左右年內(nèi)干濕變化明顯，年降雨量7501600mm左右全年高溫，稀樹草原景觀,.,4、熱帶季風(fēng)氣候出現(xiàn)在緯度10到回歸線附近的大陸東岸多熱帶氣旋雨。年平均氣溫在20以上，有干濕季存在年降水量多，15002000mm,且集中夏季熱帶雨林景觀5、熱帶干旱與半干旱氣候型分布于緯度1525間的大陸內(nèi)部與西岸氣候亞類多樣：,.,a,熱帶干旱型：b,c,.,中緯度氣候特點(diǎn)：四季分明1，副熱帶干旱與半干旱氣候在南北緯2535的大陸西岸和內(nèi)陸地區(qū)副熱帶高壓下沉氣流和信風(fēng)帶背岸風(fēng)的作用下形成的。干旱和半干旱。戈壁，干草原景觀。2，副熱帶季風(fēng)氣候副熱帶大陸東岸，南北緯2535之間。夏熱冬溫，四季分明，年雨量降水量在7501000mm以上，夏雨較集中，雨熱同期。常綠闊葉林景觀（亞熱帶季風(fēng)林）,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,常綠闊葉林,.,3、副熱帶濕潤(rùn)氣候位于南北美洲、非洲和澳大利亞大陸副熱帶東岸，南北緯2535之間的部分類似季風(fēng)，但冬夏溫差比季風(fēng)區(qū)小，一年中降水分配比季風(fēng)區(qū)均勻景觀與季風(fēng)區(qū)類似4、副熱帶夏干氣候（地中海氣候）該帶位于副熱帶大陸西岸，緯度3040之間的地帶，包括地中海沿岸、美國(guó)加利福尼亞州沿岸夏季干燥少雨，日照強(qiáng)烈。冬季溫暖多雨（年降水量在3001000mm）植被旱生化,.,旱生植物,.,5、溫帶海洋性氣候分布在溫帶