第三章.氣候系統(tǒng)與氣候變化1氣候糸統(tǒng)的概念、形成2氣候糸統(tǒng)的組成3氣候變化與變率4長(zhǎng)株地區(qū)氣候變化研究5氣候糸統(tǒng)變化的原因第三章,氣候系統(tǒng)與氣候變化1氣候糸統(tǒng)的概念、形成11氣候糸統(tǒng)的概念12氣候的形成13氣候帶和氣候型11氣候系統(tǒng)的概念(1)氣候氣候指某個(gè)地區(qū)多年間大氣的一般狀態(tài)及其變化特征。它既反映平均情況,也反映極端情況,是各種天氣現(xiàn)象的多年綜合氣候與天氣的區(qū)別:氣候是時(shí)間尺度很長(zhǎng)的大氣過(guò)程,而天氣是瞬間或短時(shí)間內(nèi)的大氣狀況(如日照、氣溫、濕度、降水量、氣壓、風(fēng)等都是氣象要素,但表示一段時(shí)間就是氣候要素了);天氣瞬息萬(wàn)變,不穩(wěn)定,氣候在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。氣候的范疇遠(yuǎn)比天氣之當(dāng)代氣候:世界氣象組織規(guī)定,30年為整編氣候資料時(shí)段長(zhǎng)度的最短年限。對(duì)于當(dāng)前氣候,規(guī)定用剛過(guò)去的三個(gè)十年的平均值作為準(zhǔn)平均,每過(guò)10年更新一次。目前應(yīng)用1971~2000年準(zhǔn)平均(2)氣候系統(tǒng)氣候系統(tǒng)一般有以下幾個(gè)特征:熱力學(xué)特征,計(jì)有氣溫、水溫、冰溫和地溫;運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,包括風(fēng)、洋流以及相應(yīng)的垂直運(yùn)動(dòng)和冰塊的運(yùn)動(dòng)含水性,濕度、云量和云中的含水量、地下水、湖泊水位、雪的含水量陸冰與海冰;靜力學(xué)特征,大氣和海洋的壓力和密度,空氣成分、海水鹽度,以及系統(tǒng)的幾何邊界和物理常數(shù)。氣候系統(tǒng)各部分之間的相互作用除了物理過(guò)程外,還有復(fù)雜的化學(xué)與生物過(guò)程等,這些過(guò)程在不同時(shí)間和空間尺度上有著復(fù)雜的反饋機(jī)制,并構(gòu)成一個(gè)耦合的氣候系統(tǒng)。般來(lái)說(shuō),完整的氣候系統(tǒng)包括五個(gè)部分組成1)大氣圈,氣候系統(tǒng)的主體,也是最易變化和最敏感的部分2)海洋,為氣候系統(tǒng)中熱量的儲(chǔ)存庫(kù)3)冰雪圈,他們是氣候變化的指示器,在地球熱平衡中作用重要4)陸面,陸面土壤是大氣微粒物質(zhì)的重要來(lái)源,作用重要5)生物圈,對(duì)氣候變化有敏感響應(yīng),也影響氣候系統(tǒng)12氣候的形成因素(1)氣候形成的輻射因子:太陽(yáng)輻射是氣候系統(tǒng)的能源,是一切大氣物理過(guò)程和現(xiàn)象的基本動(dòng)力,在氣候形成中起主導(dǎo)作用。氣候差異與氣候的季節(jié)性變化主要決定與太陽(yáng)輻射A地球的有效溫度:在太陽(yáng)系統(tǒng)的行星中,只有地球上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和日地平均距離配置導(dǎo)致的288K表面溫度(如火星215K,金星750K),使得地球上的水存在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種相態(tài),適宜生物的發(fā)展B地球上的天文氣候:地球表面因輻射平衡隨緯度和季節(jié)的變化形成的假想的簡(jiǎn)單氣候模式稱為天文氣候。太陽(yáng)輻射量的大小重要決定于日地距離太陽(yáng)高度和日照時(shí)間。赤道附近太陽(yáng)輻射年變化平緩,隨著緯度變大而變化劇烈。同一緯度的天文輻射,日總量、季總量和年總量相同,與緯線圈平行、呈帶狀分布,是形成氣候帶的主要原因。也是赤道帶、熱帶、副熱帶、溫帶、副寒帶、寒帶和極地帶的劃分依據(jù)?？诒睒O北寒帶口北副寒帶北極墨66,512.28北溫帶北副熱帶25ATITIILILIILIILLLILN北熱帶赤道帶235南熱帶南副熱帶12溫帶T南刷寒帶南寒帶南極12氣候的形成因素(續(xù))(2)氣候形成的環(huán)流因子:太陽(yáng)輻射能量分布不均勻引起了大氣環(huán)流,促進(jìn)了地球上熱量和水分的遷移,也是形成氣團(tuán)的基本原因,不同性質(zhì)氣團(tuán)發(fā)生移動(dòng)與交換是不同地區(qū)氣候形成及其變化的重要方式,因此,不同緯度的不同環(huán)流形勢(shì)下形成的氣候類型也不同(3)大氣環(huán)流與熱量輸送和水分循環(huán):35N/S間輻射能量為正值,高緯度為負(fù)值,導(dǎo)致了低緯度與高緯度間通過(guò)大氣環(huán)流輸送能量。大氣環(huán)流還調(diào)節(jié)了海陸間的能量。另外,大氣環(huán)流還將水汽盈余地區(qū)的水分輸送到虧損的地區(qū)。促進(jìn)了地球上熱量和水分的遷移,也是形成氣團(tuán)的基本原因,不同性質(zhì)氣團(tuán)發(fā)生移動(dòng)與交換是不同地區(qū)氣候形成及其變化的重要方式,因此,不同緯度的不同環(huán)流形勢(shì)下形成的氣候類型也不同4)大氣環(huán)流與海溫異常:海溫變化存在著明顯的年際振蕩,以厄爾尼諾現(xiàn)象為最。氣象學(xué)家與海洋學(xué)家專用于赤道東太平洋海面水溫異常增暖現(xiàn)象。南方濤動(dòng)指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)象兩現(xiàn)象合稱為”,可以觸發(fā)波及全球2/3地區(qū)的重大氣候?yàn)?zāi)害。12氣候的形成因素(續(xù))(5)氣候形成的地理因子:地理因子是通過(guò)對(duì)輻射因子和環(huán)流因子的影響而作用于氣候。任何氣候都與一定的地區(qū)相聯(lián)系。地理環(huán)境使得地球氣候既具有緯度地帶性,又具有非地帶性特征。因此,分析氣候成因必須考慮地理因子。A海陸分布對(duì)氣候的影響:海陸性質(zhì)不同,造成了海陸增溫與冷卻的顯著不同。造成了緯度地帶性分布的不連續(xù),影響到氣壓分布、大氣運(yùn)動(dòng)方向以及水分分布,使同一緯度內(nèi)出現(xiàn)海洋性氣候和大陸性氣候的差異。B洋流對(duì)氣候的影響:洋流是大洋中任一持續(xù)不斷并主要呈水平流動(dòng)的海水,有暖流與寒流之分對(duì)氣候的形成有重要作用。一表現(xiàn)在大陸東西兩岸的氣候不同上,另一表現(xiàn)在對(duì)降水影響上。C地形對(duì)氣候的影響:主要影響的要素有海拔高度、地表形態(tài)、坡度和坡向。影響到水熱條件的再分配,進(jìn)而對(duì)氣候產(chǎn)生影響。13氣候帶和氣候型(1)低緯度氣候:受赤道氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)控制,全年高溫,最冷月均溫在15-18C以上。影響氣候的主要環(huán)流系統(tǒng)有熱帶輻合帶、信風(fēng)、赤道西風(fēng)、熱帶氣旋和副熱帶高壓。根據(jù)這些系統(tǒng)的季節(jié)移動(dòng),低緯度氣候可分為五種類型。A赤道多雨帶:在赤道兩側(cè)5~15°之間,終年為赤道低壓槽控制,盛行赤道氣團(tuán)。全年長(zhǎng)夏而無(wú)季節(jié)變化,年均溫26C左右,年降水量大都超過(guò)2000mm,分配均勻。植被茂密,種類繁多B熱帶海洋氣候:在10~25N/S信風(fēng)帶大陸東岸及熱帶海洋中的島嶼上。終年受熱帶海洋氣團(tuán)控制和信風(fēng)影響。全年高溫,年溫較差比赤道多雨氣候大,全年降水多,夏季相對(duì)集中。C熱帶干濕氣候:主要分布在中美洲和非洲5-15°,由于赤道低氣壓帶的南北移動(dòng)年內(nèi)有明顯的干濕變化。年降水量750-1000mm。自然植被為熱帶疏林草原,又稱為Savanna。D熱帶季風(fēng)氣候:出現(xiàn)在10到回歸線附近的大陸東岸。如我國(guó)的臺(tái)灣南部、雷州半島、海南島、亞洲的中南半島、印度半島大部。年降水量1500-2000mm以上,集中在夏季,為熱帶季雨林。13氣候帶和氣候型(續(xù))E熱帶干旱與半干旱氣候:出現(xiàn)在副熱帶高壓帶和信風(fēng)帶內(nèi)的大陸中心和西岸緯度15-25°間,因干旱程度和氣候特征分為三個(gè)亞類:熱帶干旱氣候型(以熱帶沙漠為主);熱帶西岸多霧干旱氣候型(分布在熱帶大陸西岸,受到沿岸寒流的影響);熱帶半干旱氣候型(分布在熱帶干旱氣候區(qū)外圍)(2)中緯度氣候:受熱帶氣團(tuán)和極地氣團(tuán)影響,最冷月低于15-18C,有4-12個(gè)月平均氣溫大于10°℃。影響氣候的主要環(huán)流系統(tǒng)有極鋒、盛行西風(fēng)、溫帶氣旋和反氣旋、副熱帶髙壓和熱帶氣旋等A副熱帶干旱與半干早氣候:在25-35N/大陸內(nèi)部和西岸,是副熱帶高壓下沉氣流和信風(fēng)帶背岸風(fēng)