第六章-气候的形成.ppt

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第六章气候的形成,第六章气候的形成,太阳辐射的削弱：

云通过反射、散射、吸收和透射等过程对太阳辐射产生影响。

减弱太阳辐射4%-15%,退化,第六章气候的形成,水分属性，包括空气湿度、云量及云中含水量、降水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等；静力属性，包括大气和海水的密度和压强、大气的组成成分、大洋盐度及气候系统的几何边界和物理常数等。

第六章气候的形成,太阳辐射，宇宙地球物理因子，环流因子（包括大气环流和洋流），下垫面因子（包括海陆分布、地形与地面特性、冰雪覆盖），人类活动的影响。

气候形成和变化的因子,

（一）天文辐射的计算天文辐射能量主要决定于：

日地距离、太阳高度和白昼长度。

1日地距离,天文辐射时空分布的基本特点：

（1）天文辐射能量的分布因纬度而异；

（2）夏半年获得天文辐射量的最大值在2025的纬度带上，由此向两极逐渐减少，最小值在极地。

第六章气候的形成,（3）冬半年获得天文辐射最多的是赤道。

（4）天文辐射的南北差异不仅随冬、夏半年不同，而且在同一时间内随纬度亦有不同。

（5）夏半年与冬半年天文辐射的差值是随着纬度的增高而加大的（6）在极圈以内，有极昼、极夜现象。

第六章气候的形成,二、辐射收支与能量系统

（一）辐射能收支的地理分布地-气系统的辐射能收支差额（RS），Rs=（Q+q）（1-a）+qaF,0,30,60,90,第六章气候的形成,图69全球能量级联（energycascade）,第六章气候的形成,第六章气候的形成,第六章气候的形成,海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的最主要源地和储存库。

NW,SE,第六章气候的形成,桑,第六章气候的形成,第六章气候的形成,第六章气候的形成,在暖海水表面利于云和降水的形成。

热带气旋大都源出于低纬度暖洋流表面即系此故。

在冷洋流表面，有利于雾的形成而不易产生降水，因此在低纬度大陆西岸往往形成多雾沙漠。

二、环流与热量输送根据南北方向上的风速矢量V，当时的气温T，空气的比湿q，可以计算显热（Qp）和潜热（LE）在南北方向上的水平输送。

第六章气候的形成,其中Ti（）和Vi（m/s）为从地面到第i层的平均温度和平均风速，Pi，为其间平均气压差值（hPa），Qp的单位为（J/ms）。

在南北方向单位时间的显热输送量（Qp）公式：

第六章气候的形成,从地面到大气上界潜热（LE）在南北方向上的水平输送公式：

式中L为蒸发潜热，qi是从地面到第i层的平均比湿，其单位与显热相同。

全球由低纬到高纬通过大气环流输送的显热、潜热及洋流输热的年平均值如图614。

第六章气候的形成,第六章气候的形成,1、由赤道到极地的热量传输随纬度和季节而异。

2、从大气环流输送形式来讲，有平均经圈环流输送和大型涡旋输送两种。

3、在环流的经向热量输送中，洋流的作用占33，大气环流的作用占67。

（二）海陆间的热量传输造成同一纬度带上，大陆东西两岸和大陆内部气温有显著差异。

第六章气候的形成,第六章气候的形成,四、环流变异与气候厄尔尼诺现象：

由于大气环流变异，南半球东南信风减弱，赤道逆流增强并向南扩张，秘鲁-厄瓜多尔沿岸冷洋流转变为暖洋流，赤道东太平洋海面水温异常增暖，降雨量大增，出现洪涝灾害；印度尼西亚、新几内亚和澳大利亚北部雨量减少，甚至出现旱象。

与厄尔尼诺事件密切相关的环流：

南方涛动（SouthernOscillation，简作SO）、沃克（Walker）环流和哈德莱（Hadley）环流。

第六章气候的形成,南方涛动：

指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系。

即南太平洋副热带高压比常年增高（降低）时，印度洋赤道低压就比常年降低（增高），两者气压变化有“跷跷板”现象，称之为涛动。

南方涛动指数（SOI）与历年赤道东太平洋海面水温SST（指在纬度010S，经度180W向东至90W）与进行对比，发现厄尔尼诺/南方涛动（合称为ENSO）事件的主要特征是当赤道东太平洋海水温度（SST）出现异常高位相（增暖）时，南方涛动指数SOI却出现异常低位相（塔希堤岛气压与达尔文气压差值减小）。

厄尔尼诺/南方涛动现象是低纬度海气相互作用的强信号。

低SOI时期，出现厄尔尼诺事件高SOI时期，正常,ENSO主要震荡周期：

2-7年。

厄尔尼诺对气候的影响：

以环赤道太平洋地区最为显著,19971998年厄尔尼诺现象对两广地区的影响两广地区出现了一系列的气候异常现象：

（1）1997年的夏季气候异常偏凉，初秋南下冷空气异常偏强，冬季气温偏高，1997底-1998年春频繁的冰雹、暴雨等局地性强对流活动（茂名）。

（2）1998年春季的低温阴雨，6月的特大暴雨洪涝，夏秋连旱及登陆和影响的台风次数明显减少，忽旱忽涝的天气气候特征十分突出。

1997年厄尔尼诺期间的印尼森林大火向大气释放的二氧化碳约占当年二氧化碳增加量的40，使得自1957年有记录以来大气中二氧化碳含量的年度增长达到最大。

这场森林大火向大气中释放的二氧化碳相当于地球上所有植物一年吸收的二氧化碳总量，也相当于欧洲全年燃烧化石燃料所释放的二氧化碳总量。

2007年超越1998年而成为有气象记录以来的最热年份。

成因:

形成于2006年下半年的新一轮ENSO现象；温室效应：

将使全球气温在本世纪上升2-6。

第六章气候的形成,冷插曲”并不改变全球变暖（增加丁一汇观点）,第六章气候的形成,第三节海陆分布对气候的影响下垫面对气候的影响十分显著。

海陆间的差别主要影响气温、大气水分和环流。

一、海陆分布与气温

（一）海陆与大气热量交换的差异海陆物理性质差异引起的海陆气温对比，在亚欧非大陆和附近海洋特别突出。

第六章气候的形成,第六章气候的形成,二、海陆分布对大气水分的影响

（一）对蒸发和空气湿度的影响冬季海洋是大气的“水汽源”，大陆则为“水汽汇”。

夏季海洋仍为大气的“水汽源”，但强度远较冬季为小。

湿度场：

每年从12月到次年2月（冬季），亚非大陆是北半球上比湿最小的地区；夏季期间68月，东亚一带，尤其南亚一带是北半球湿度最大的地区；4、5月和9月则是转换月，这与海陆蒸发作用的年变化密切关联。

第六章气候的形成,

（二）对雾的影响在海上，雾日极多。

在纬度40以上的大陆东岸和低纬度的大陆西岸，海面多雾，大陆近岸雾日也多。

（三）对降水的影响1、对流雨（convectionalrain）大陆上夏季午后会产生对流雨；海洋表面在夏季午间只利于雾的形成，不会产生对流雨；只有在暖洋流表面，在冬季夜间，才有利于对流雨的形成，或者在冬季大陆冷气团移到暖洋流表面会产生对流雨。

海洋上的对流雨比大陆上为少。

第六章气候的形成,2、地形雨（orographicrain）地形雨只会出现在大陆上，在盛行海洋气流的迎风坡上最易形成。

3、锋面雨（frontalrain）和气旋雨（cyclonicrain）海洋上的降水绝大多数是锋面雨和气旋雨。

（1）在纬度4060的海洋表面，冬季锋面和温带气旋活跃，气旋雨特别丰富；

（2）在热带暖洋流表面热带气旋盛行，是海洋上另一多雨地带。

在温带大陆西岸，气旋活动频繁，冬季气旋雨也很多。

三、海陆分布与周期性风系周期性风系：

海陆风：

以一日为周期；季风：

以一年为周期。

（一）海陆风海陆风：

白天，海洋陆地；夜晚，陆地海洋，,转换时间晴天：

9h11h陆风海风13h15h海风最强17h20h海风陆风阴天：

不明显强度低纬高纬海风陆风对气候的影响成云致雨降低气温,

（二）季风环流1、季风概念-以一年为周期、大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象。

季风角1200盛行风频率40%（1、7月）1、7月盛行风风速至少一个月平均合成风V3m/s气团属性有本质的差异天气、气候随风向的变化发生相应的变化。

2、季风形成的原因

（1）热力因子-热力季风

（2）环流因子-行星季风-行星风带、气压带的季节性位移。

（3）青藏高原在季风中的作用-对季风起加强作用（见图）,G,西南风（夏季）,D,东北风（冬季）,（4）东亚季风和南亚季风成因东亚：

-热力差异、地形。

南亚：

-热力和行星风带季节性位移、地形。

范围东亚：

-中国东部、朝鲜、日本等地，范围大。

南亚：

-印度半岛等，范围小。

强度东亚：

强度大，冬季风强于夏季风。

南亚：

夏季风强于冬季风。

风向东亚：

冬季NW-N-NE夏季SE-WE南亚：

冬季NE夏季-SW,进退特征东亚：

冬季突发性；夏季撤退快。

南亚：

夏季爆发性从东向西撤退。

气候差异东亚：

-冬季干冷、少雨；夏季湿、热、多雨。

南亚：

-冬季干、不冷；夏季湿、热、多雨；一年中有明显的三季（干季102月；热季35月；雨季69月）,第六章气候的形成,四、海洋性气候（maritimeclimate）与大陆性气候（continentalclimate）海陆分布使得在同一纬度带内，出现海洋性气候和大陆性气候。

海洋性气候与大陆性气候的差异主要表现在：

气温和降水。

（一）气温指标一般用气温日较差、气温年较差、年温相时、春秋温差值和大陆度等几个指标表示。

第六章气候的形成,

（二）水分标志海洋性气候年降水量比大陆性气候多，且一年中降水的分配比较均匀，冬季较多。

气旋雨的频率最大，降水的变率小。

大陆性气候以对流雨居多，降水集中于夏季，降水变率大。

海洋性气候的绝对湿度和相对湿度比大陆性气候大。

相对湿度的年较差海洋性气候小于大陆性气候。

（三）气候大陆度定量地表示各地气候大陆性程度。

第六章气候的形成,通常以气温年较差（消去纬度影响）和气温的纬度距平为依据计算大陆度。

伊凡诺夫：

式中：

Ay：

当地气温年较差，Ad：

年平均气温日较差，D0：

最干月湿度饱和差，：

所在地纬度。

K100，为大陆性气候，百分数愈大，大陆性愈强；反之，K值100，为海洋性气候，百分数愈小，海洋性愈强。

高原对我国气候的影响,夏季阻挡南来的暖湿气流的北上。

南疆干旱，雅鲁藏布江谷地从E向W伸展的暖区。

暖湿气流层结不稳定，较易爬越山地，从印度半岛西北部和东北部有两个伸向西藏方向的暖舌，有一部分暖湿气流越过高原南部的山口或河谷流入高原南部。

迫使西风带发生分支：

500mb以下的西风带发生分支、绕流、回合，扩大西风带的影响范围。

高原东侧的西南地区，处在高原西风带的背风部位，风速小，出现“死水区”。

（四川盆地）天气气候（夏热冬暖）别具一格。

2、高原的热力作用（夏季最明显）

（1）加强大陆季风环流：

冬季高原冷高压出现，加厚了蒙古高压系统，夏季热低压的出现，影响太平洋副热带高压脊的西伸，加强了夏季风的势力（高原是夏季季风的加热机），增多了低纬度海洋上输送来的水汽。

高原是夏季季风的加热机。

春季：

高原迅速增热，5月，高原近地面层青藏热低压建立；夏季高原的热力作用使低层大气出现低压，气流辐合上升，在对流层上部（200-100MB）出现青藏高压。

盛夏，加热作用最强，热低压最盛，周围大气为高压区；秋季，热源作用减弱，高原渐变为冷源；冬季高原上冷高压建立，周围大气为低压区。

（2）诱导西南季风爆发。

5月底6月初，南支西风急流消失，青藏高压建立，西南季风爆发。

降水过程增多，雨季开始，雨带出现在珠江流域。

高原对我国气候的影响,（3）影响东部地区旱涝。

青藏高压有10-13天左右的东西摆动周期，高压中心位于100E以西（西部型），西风槽在高原东部（90-130E），长江中下游多锋面活动，出现降水天气；高压中心位于100E以东（东部型），长江中下游为副高控制，晴天无雨。

（4）造成西北干旱：

高原面上上升气流到300mb后辐散，在高原两侧下沉，分别形成狭长的高压带，北侧气流沿昆仑山北侧下滑，西北干旱。

高原对我国气候的影响,（5）影响东亚气候异常：

特别是对我国旱涝气候灾害的发生有重要作用（叶笃正等）。

青藏高原春夏之交的热力异常,可通过大气低频振荡向东传播与汛期东部地区大范围降水异常产生联系（章基嘉）。

高原上凝结潜热异常与华北地区汛期降水存在明显的负相关关系,即高原上空的潜热加热增强,华北地区汛期降水偏少;反之,华北地区汛期降水偏多（赵声蓉等）。

夏季青藏高原大面积感热异常偏强时,黄河流域降水偏多;反之,华北干旱（李栋梁等）。

同期的高原热源中感热和潜热变化与华北汛期降水异常的关系是不同的。

高原对我国气候的影响,（6）加强西南涡发展。

西南涡冬、春季出现较多，秋季最少。

阴雨天气。

西南涡生成后大多在原地消失。

青藏低槽东移，西南涡发展东移，使西南风风速增大，雨区扩大，降水强度增加，到长江中下游时，降水量大增，形成暴雨，西南涡移动过程中受副热带高压或其他系统的影响，引起华北地区大雨或暴雨。

3、青藏高原积雪对东部地区降水的影响由少雪期向多雪期转化,东太平洋海温从冷水期演变成暖水期。

如1997年秋冬季的高原积雪偏多,而且ElNi.no3区海温偏高），1998年长江、嫩江流域普降大雨,造成了洪涝。

多雨区位于长江全流域、西南地区、东北、西北大部和内蒙古等地区。

高原对我国气候的影响,第六章气候的形成,

（二）中小地形对气温的影响坡地方位、地形凹凸和形态、海拔高度。

二、地形与地方性风高原季风、山谷风，焚风和峡谷风等。

（一）青藏高原季风高原季风：

由于青藏高原与四周自由大气的热力差异，所造成冬夏季盛行相反的风系。

高原季风对环流和气候影响：

（1）使我国冬夏对流层低层的季风厚度增大，西南部地区季风的厚度特别大；

（2）破坏了对流层中部的行星气压带和行星环流。

第六章气候的形成,

（二）山谷风（mountainbreezeandvalleybreeze）山谷风：

当大范围水平气压场比较弱时，在山区白天地面风从谷地吹向山坡，晚上地面风从山坡吹向谷地。

山谷风成因：

山地热力因子形成的。

第六章气候的形成,（三）焚风（fohn）焚风：

沿着背风山坡向下吹的热干风。

（四）峡谷风,第六章气候的形成,三、地形与降水地形影响降水的形成、分布和强度。

（一）地形与降水的形成迎风山地对降水的形成有促进作用：

引起气流的抬升运动，空气达到凝结高度后，能加速上升运动的继续发展，凝云致雨；使低压系统或锋面移动滞缓，导致气旋雨或锋面雨雨时延长，强度增大；当气流进入谷地时，由于喇叭口效应，引起气流辐合上升，产生降水；在大陆性气候区，夏季会产生局部热力对流，形成对流雨或雷暴雨；气流经过崎岖不平的地形区域，产生湍流上升运动，产生小量降水，如毛毛雨、小雨等。

第六章气候的形成,第六章气候的形成,四、地面特性与气候地面土壤性质、植被、植被的种类等不同对局地小气候和区域气候的形成作用。

小气候（microclimate）：

由于下垫面结构不均一性所引起的小尺度的近地层局地气候。

导温系数小的干沙土表层增温快，减温亦快，活动面的温度日振幅和年振幅都较大，但昼夜与年温度变幅在较浅的深度就消失了。

湿沙土表层温度日振幅和年振幅都比较小，但其有温度日变幅和年振幅所及的深度较厚。

由于土壤的热容量和导温系数不同，就会产生小气候的差异。

第六章气候的形成,在干旱少雨的地带，植被极其稀少，地面为大范围的干涸裸地，颜色又甚浅淡，对太阳辐射有很高的反射率。

地面所吸收的太阳辐射能比湿润地区少得多，但由于砂、石的比热小，在白天阳光照射下，地面强烈增温，使地面长波辐射很强。

空气干燥无云，大气逆辐射弱，地面散失的热量很多，成为热辐射的汇。

在缺少平流热量输入的情况下，为了要维持热量平衡，那里的空气一定要下沉，压缩增温。

由于下沉的空气十分干燥，使得沙漠地区进一步变干，植被进一步破坏，导致沙漠化的范围进一步扩展。

地面特性不仅对小气候的形成有重要作用，在某些条件下对区域气候亦有显著影响。

第六章气候的形成,第六章气候的形成,第六章气候的形成,冰雪表面致冷效应的原因：

（一）冰雪表面的辐射性质：

反射率大；

（二）冰雪-大气间的能量交换和水分交换特性冰雪-大气间的能量交换能力很微弱。

冰雪对太阳辐射的透射率和导热率都很小。

大气得不到地表的热量输送。

特别是海冰的隔离效应，削弱海洋向大气的显热和潜热输送对空气致冷作用。

冰雪表面的饱和水汽压比同温度的水面低，冰雪供给空气的水分甚少对空气致干作用。

三、冰雪覆盖与大气环流和降水冰雪覆盖有使寒冷气候在春夏继续维持稳定的作用，成为冷源影响大气环流和降水。

1、鄂霍茨克海表面的寒冷与长江流域梅雨的形成。

2、青藏高原冬春的积雪与华南56月的降水：

冬春高原多雪，则华南夏季降水偏多，3、南极冰雪状况与我国梅雨亦有密切关系。

南极海冰面积扩展的年份，梅雨季短、量少，为枯梅年，南极冰雪量少的年份，梅雨期长？

4、冰雪覆盖面积和厚度的变化还影响海水水平面的高低。

第六章气候的形成,7、中低纬度和中高纬度大陆东、西岸气候有何差异?

它是如何形成的?

8、何谓ENSO现象？

试述其发生规律，形成原因及对赤道太平洋地区和我国气候的影响?

9、高大山脉对气温有什么影响?

为什么高大山脉往往成为气候的分界线?

10、山地降水量随坡向和海拔高度有何变化规律?

为什么?