气象气候学小结课件

气象学与气候学n气象学部分：大气结构：大气成分，大气垂直结构大气热力状况：太阳短波辐射，大气对太阳辐射的有选择吸收和反射、散射大气和地面的长波辐射：地气系统的辐射平衡天气过程和天气系统部分n大气的受力平衡：气压梯度力，地转偏向力，惯性离心力，摩擦力n大气环流：三圈环流n气压带和风带：极地低压带，副热带高压带，热带低气压带；（对应的风带）n天气系统：热带气旋，温带气旋，副热带高压，温带反气旋（蒙古高压、寒潮），锋面气旋，准静止锋；n酷暑，寒潮，连阴雨，霉雨（梅雨）气候分类n热带雨林，热带沙漠，热带草原，热带季风气候，亚热带*n地中海式气候，大陆性气候，海洋性气候，季风气候n城市气候，山地气候n焚风，布拉风，山谷风，海陆风一些要点n大气污染：二氧化硫SO2，氮氧化物NOx，臭氧层空洞，温室效应，海平面上升n灾害性天气：台风，龙卷，雷暴，暴雨洪灾，飑线，大雾，低温，霜冻气象、气候灾害气象、气候灾害特点特点是发生最频繁的自然灾害n我国近些年来由极端天气气候事件导致的洪涝、干旱、台风、低温冷害（霜冻、寒潮）等气象气候灾害每年造成的损失占整个自然灾害损失的70左右，相当于国民生产总值的36。洪涝灾害洪涝灾害 n洪涝灾害主要是降雨洪涝灾害，由流域内降水集中持续造成，如大暴雨、特大暴雨等。n受地形和季风气候的影响，我国除沙漠、极端干旱区、高寒山区等人类难以生存的地区外，约2/3的国土面积不同程度地受到洪涝灾害的威胁，80以上的耕地具有遭受洪涝灾害的危险。专栏：1998年洪水1954年洪水的比较n1998年长江汛期的降水量，总入海流量和洪峰流量均没有1954年大，总降水量为54年的80-90%，然而，水位竟然超过1954年1.45米！n为什么？（人类活动对自然灾害的加剧作用）人类活动对自然灾害的加剧作用）n通过阅读专栏，提高学生综合分析问题的能力。通过阅读专栏，提高学生综合分析问题的能力。旱灾旱灾 n旱灾是气象、土壤、水文等多种因素综合造成的。其中主要的原因是大气降水。n按照旱灾发生的季节，农业上常将旱灾分为：春旱、夏旱、秋旱和冬旱。有的地区春旱夏不旱，有的地区秋旱。华北地区，“十年九春旱”。台风灾害台风灾害 n台风形成于热带、副热带的广阔的高温洋面，是一种强烈发展的热带气旋，中心气压很低。n台风灾害主要由台风在海上移动、登陆形成的强风、特大暴雨和风暴潮造成。风暴潮灾害风暴潮灾害 n是由强烈的低压气旋引起海潮潮位异常升高的现象。n风暴潮影响的范围一般为数千米，持续时间1100小时。若恰逢天文大潮期，常形成重灾。n1949年上海风暴潮淹没农田13.3万余公顷，上海市区水深12米，死1670人。专栏：大风和台风的区别专栏：大风和台风的区别n在日常生活中，人们常把6级以上的风统称为大风。大风对海上生产，特别是较小动力渔船的安全造成威胁。n世界气象组织将热带气旋分为四类：即中心附近平均最大风力为7级及其以下的称为热带低压；平均最大风力8-9级的称作热带风暴；10-11级的则称为强热带风暴；12级及以上的才称为台风。寒潮灾害寒潮灾害 n入秋后，北方冷空气势如潮涌般向南进发，其路经地区有显著的降温、霜冻、大风等灾害性天气，这种大范围的冷空气活动称为寒潮。n在南极、北极和西伯利亚等地区，本来就严寒低温，一般不说发生寒潮灾害。n我国国家气象局规定，由于冷空气侵袭，使气温在24小时内下降10以上，最低气温降至5以下时，作为发布寒潮警报的标准。针对不同的区域特点，有补充规定，如长江中下游及其以北地区，48小时内降温10以上，最低气温小于4时就发布寒潮警报。霜冻灾害霜冻灾害 n指高于0的较温暖季节里，夜间土壤、植物表层的温度下降到足以引起植物遭受伤害时的短时间低温冻害。我国霜冻灾害主要发生在东北、西北和华北地区的早春与晚秋，几乎每年都有发生，早霜冻和晚霜冻，对农作物危害较大。n长江流域及其以南地区的越冬小麦、油菜、柑橘，有些年份因受霜冻影响而减产。自然灾害自然灾害n自然灾害是地球大气圈、岩石圈、水圈、生物圈等的综合表现。具有明显的空间特征。n教学目的：了解自然灾害的基本知识，了解我国自然灾害的特征，培养学生的忧患意识。n地球上的自然变异，包括人类活动诱发的自然变异，无时无地不在发生，当这种变异给人类社会带来危害时，即构成自然灾害。n注意辨证认识灾害的意义。指反常现象。如旱灾，对现在的罗布泊而言，没有旱灾之说。又如泥石流，若发生在人迹不到的地区，也不提为灾害。自然灾害具有如下特点：广广泛泛性性。自然灾害的影响范围广，在一个或几个国家发生，也有一些会影响到全球。突突发发性性和和频频发发性性。地震、火山喷发，发生突然，洪水、台风、干旱等灾害，随着气候变化而频繁发生。损损失失巨巨大大。1997和1998两年中自然灾害造成的全球经济损失达到1200亿美圆。发生最频繁的灾害是风暴和洪水，这二者造成的经济损失占85%。我国自然灾害的特点可总结为：n种类多，几乎囊括了世界上各种类型的自然灾害。n灾害发生的频率高、强度大、损失严重。n时空分布广，灾害地域组合明显。自然灾害的类型自然灾害的类型 n按照自然灾害形成所处的地表圈层的不同空间位置，可以将自然灾害划分为：1、地质灾害2、地震灾害3、气象气候灾害4、生物灾害 气候学n气候系统：大气圈，水圈，岩石圈，冰雪圈，生物圈。n气候与天气的概念不同。天气：P，V，R，T气候：温度（tmax,tmin)，降水，风（dd,vv)频率气候子系统气候的温度、水分特性，静力特性，动力特性。气候学n气候形成的原因：辐射因子，下垫面特性，大气环流因子，天文宇宙因子。n气候变化的原因：自然原因，人为原因。n人为原因：改变大气化学组成，改变下垫面特性。气候分类n柯本分类法：以温度、降水指标为基础，结合自然植被，分为A（暖带）、B（干燥带）、C、D、E五带。n评价：优点：指标明确，一目了然，便于标注。缺点：B带牵强附会。对山地气候、季风气候没有论述。气候类型n低纬度气候带n中纬度气候带n高纬度气候带n垂直分带山地气候热带山地（安第斯山），亚热带山地（喜马拉雅山），温带山地（长白山）。n山地气候由低到高与由低纬度向高纬度变化的异同。气候变迁n气候变迁的史实：化石、土壤、沧海桑田等。n研究方法：C14，孢子分析，化石，树木年轮，沉积物，珊瑚及考古发现。气候变迁n地质时期冰期、间冰期：震旦纪大冰期，石炭-二叠纪大冰期，第四纪冰期。n冰期 亚冰期 副冰期n第四纪冰期：小冰期n中国：鄱阳、大姑、庐山、大理；n欧洲：多瑙、群智、民德、里斯、武木。n上下五千年现在是什么期？城市气候n五岛效应：热岛，鱼岛，混浊岛，干岛，湿岛。n城市环境问题：温度环境，风环境，污染环境。全球变化n什么是全球变化？京都议定书：为全球“退烧”开处方。原始森林被破坏、生物物种濒临灭绝、臭氧空洞面积增大、全球气候变暖，当人类在文明征程上越走越远的时候，人类的家园却遭遇着前所未有的环境危机。京都议定书的由来 京都议定书脱胎于联合国气候变化框架公约。有了联合国气候变化框架公约简称气候框架公约，才有京都议定书。1992年，联合国环境与发展大会在巴西里约热内卢举行。史称“里约地球峰会”。里约会议通过了好几个文件，包括里约环境与发展宣言、二十一世纪行动议程和关于森林问题的政策声明、气候变化框架公约和保护生物多样性公约。其中的气候框架公约可以说是人类第一个为全面控制温室气体排放的国际公约。中国在1992年6月11日签署该公约。全球变化中的气候问题 n全球变化客观存在（不是全球化）如温室效应温度升高气候带北移改变降水分布水资源植被、土壤新平衡海平面上升 荒漠化 改变辐射收支臭氧层及物种、供水等n人类生存环境由整个系统支持（有生命和无生命过程的连续）地表系统气候系统人类赖以生存的地球环境系统基本观点：人类的生存环境依存于几个圈层组成的地球系统，是相互关联、又受人类活动影响的有机整体，并历经着全球变化过程，在这个系统中地球环境的任何一个现象和过程都不是孤立的。基本研究内容：由动态和系统的观点，着重主导全球性变化的物理、化学和生物过程，特别是人类活动诱导程度。基本目标：全球变化规律，核心：提高预测能力。研究方法，包括全球性的观测、分析、物理概念和数学模型、检验和预测，强调资料、动态、定量和预测。全球变化中的气候问题n问题实质全球变化与可持续性发展n许多问题已存在研究解决的可能性n资料全球化（.net），全球变化数据库（美宇航局NASA）n5060s GCM气候模式n7080s 深化气候系统，实质：气候变化是全球变化的具体表现，涉及圈层相互作用，及物理、化学、生物过程。n80s进一步认识了人类活动的影响；过去是循环，现在是不可逆？全球变化中的气候问题n两个主要的过程体系（概念模式），物理气候系统和生物地球化学循环。n物理气候系统物理气候系统包括的子系统主要涉及大气物理、大气动力学、海洋动力学，及水和能量循环等内容。n生物地球化学循环生物地球化学循环主要指碳、氮、硫、磷等多种与生命有关的元素在地球系统中的输运、和生命物质的相互影响，包括了大气化学、海洋生物地球化学及陆地生态系统等内容。全球变化中的气候问题n生物地球化学循环生物地球化学循环在循环中以不同的方式与物理气候系统发生联系和相互影响，引起气候环境变化，是多学科、跨学科的交叉和集成与融合。n在国务院颁布的“国家中长期科学技术发展纲要”有关基础研究和应用基础研究的条目中，明确提出“地球科学要把固体地球、气圈、水圈、生物圈组成的复杂耦合系统作为整体开展研究”。研究的目的与问题n环境如何变化；人类活动怎样维持较好的生态环境归为可持续发展问题，如：气候系统在一定生态下如何变；生态环境又如何响应气候变化；为维持可持续发展，人应做些什么？n海洋生化循环与气候关系 95的碳存于海洋：海气如何交换；人类活动如何影响海中的碳；浮游生物对海气CO2交换的重要作用。n海洋热力、动力作用对大气的影响（如SST），与生态过程的联系（interaction）。n能量循环（如水循环）联系了两大系统（气候、及地生化），其中生物的作用（如一棵树就联系了地气水交换）。问题n海岸带问题，陆海相互作用，（物质交换、生地化过程）；n平流层的作用，尤其是O3减少如何影响平流层气候对流层气候；n紫外线增加生态系统？n还原古气候（分解自然、人类影响），尤其是气候突变及各种尺度abrust，能预测吗？n人类在全球变化中的作用（as a forcing），如改变地表、大气成分。n资料的分析、解释，建模，如地气化系统，生态系统，气候系统的联结。海陆分布与气候海陆分布与气候 下垫面与大气圈层的相互作用之一下垫面与大气圈层的相互作用之一影响气温分布影响气温分布n机制机制：热平衡分量的差异引起对大气供热方式的差异a.海陆热力性质不一：海洋是大气的热量存热、调节器b.海洋供热 陆地冬：海洋是热源，陆地是冷源（高纬明显）夏：海 陆 （高纬明显）n夏：海 陆 （低纬明显）n北半球冬温 南半球夏温n影响水分特征影响水分特征 海洋是大气的水源尤以冬季明显n对天气现象的影响雾：冷洋面易形成平流雾，可涉及近岸 陆面以辐射雾为主（冬、晴稳之夜）降水：海洋有对流雨、锋面雨、气旋雨。陆上有地形雨陆上来自海洋气流的迎风面。气旋锋面雨中纬，尤以冬季暖洋面。内陆干旱少雨周期性风系周期性风系日周期日周期海陆风海陆风（易出现在低纬、背景风场弱、近冷洋流海岸）影响滨海 年周期年周期季风季风定义：大范围盛行风随季节显著改变的现象。季风气候：季风区，随风向的季节变化，天气、气候特征都随之显著变化的气候。季风形成季风形成a.海陆季风：以东亚最典型海陆温度对比大；行星风带薄弱；高原影响.特点：冬季风强（大陆性）b.行星季风：行星风带南北季节性位移（也加上了海陆热力影响）以南亚最典型特殊海陆及高原分布，冬季处于高压南缘，夏季处热低中心，形成西南季风.特点：夏季风强（dT大，dP大）季风气候特点季风气候特点：夏湿冬干，温湿同季；变率大，季节随季风变化.归纳归纳海洋性气候和大陆性气候深受海洋或大陆影响的气候（温、湿）气温：表现在气温较差、相时、春秋温差。原因：水分：海 陆海：冬雨多、气旋雨多、变率 小陆：夏 雨多、对流雨多、变率大定量表示大陆度指标大陆度指标构造因子：年较差、气温的纬度距平 降水多少和分配 还要消除纬度影响 总之，在热量平衡中显露了温度和湿度分布水文学n水资源含义：广义和狭义的概念。n水资源的特点：循环再生性和有限性；时空分布不均匀性；利用的广泛性和不可替代性；利与害的二重性。n世界水资源和我国水资源概况。水慌缺水，水污染。n地球上的水体陆地水，海洋水，大气水陆地水体：河流，湖泊，沼泽，地下水，冰川海洋水文n海水的物理、化学性质：盐度、氯度、透明度（清澈度）马尾藻海（66.5米），世界最清澈的海区；黄海只有315米。n海水中水占96.5%，其他物质包括有机和无机悬浮固体物质和盐类、碱类。n海水中的盐类由河流带来或火山活动带来。n北冰洋盐度最小。n海水中声速比大气中声速快。n海水的运动：潮汐作用、波浪、洋流n潮汐：初一、十五为大潮，初八、二十三为小潮。n世界著名的洋流：包括哪些暖流，哪些寒流？n钱塘江口（10米）、波斯湾、麦哲伦海峡、芬地湾（20米）都以潮高著名。波浪和洋流n波浪：潮波、海啸、深水波、浅水波、驻波。海浪的折射、反射、绕射。n洋流：1、风力是洋流的主要动力。2、洋流对气候的影响？3、黑潮暖流、亲潮寒流对沿岸气候的影响？陆地水文n陆地水主要以江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等形式存在。n河流：水系、流域的概念。n水文特征：1、水位、流速、流量2、洪水期：洪峰流量3、枯水期：黄河断流4、河流泥沙含量河水的运动n层流和紊流n洪水波n河水的环流运动对泥沙的运动的影响n河流的泥沙运动悬沙、底沙、浆河现象、揭河底现象。n河流的水量补给：降水、冰川、积雪、地下水、湖泊、沼泽及人工补给。n河口三角洲n河流与地理环境的相互影响：文明发源于河谷，依山傍水的生存方式。n河水污染严重：几大河流的污染。湖泊n世界著名的湖泊，我国著名的湖泊n湖泊的成因：构造湖、风成湖、泻湖、河流尾闾、堰塞湖、冰碛湖、火山湖n湖泊的水漾n湖水的污染n湖泊的退化沼泽n湖泊对河流的调节作用水库n是人造湖泊。n大建水库与水坝，是20世纪人类进行的最大、最多的改造天然水体的行为。n水库异重流。n大坝和水库:阿斯旺,三门峡,兴安江,三峡,天胜水库沼泽n沼泽是一种特殊的自然综合体，具有三个相互联系、相互制约的基本特征：1、地表经常过湿或有薄层积水，2、生长沼生或湿生植物，3、有泥炭积累，或无泥炭而仅有草根层和腐殖质层，但均有明显的潜育层。n沼泽的形成：湖泊沼泽化、河流沼泽化、水库沼泽化、森林沼泽化、草甸沼泽化、冻土沼泽化。世界沼泽区的分布：多在高纬度、高地。我国的著名沼泽：三江平原沼泽区，若尔盖沼泽区。自然保护区河漫滩沼泽能削减洪峰，均化洪水过程。沼泽也是珍贵水禽与鱼类栖息、繁殖与育肥的场所。我国的著名保护区：滩涂、湿地保护区。巴因布鲁克天鹅保护区，盐城越冬丹顶鹤保护区，扎龙丹顶鹤自然保护区，等等。冰川中国的主要分布：昆仑山，天山。世界冰川的分布：南北极、大陆高山。冰川的形成：雪的粒子化压力冰晶化冰川在全球变化中的效应：稳定、敏感性地下水n潜水n承压水n喷泉n温泉n矿泉水n地下水的保护水问题n据联合国环境规划署预测，水的问题将成为21世纪世界大部分地区面临的最严峻的自然资源问题。联合国的分析资料指出：地球的淡水比例仅占2.8%左右，其中99%以上蕴藏在南北两极的冰雪中和地下水中，其余不到1%的淡水又有将近一半被土壤和空气吸收，余下的部分蕴藏在地球表面分布极不均等的江河湖泊之中。水问题n据统计，过去的50多年，全世界淡水使用量每年高达4130立方千米，增加将近4倍。n过去的20余年中，灌溉面积增加三分之一以上，农业用水占全部用水的60。n亚洲国家的用水量增长最快。据预测，亚洲的用水量下世纪将从目前占世界用水量的一半上升到三分之二。保护水环境n理性用水：合理调配，减少浪费。农业用水：采用科学的灌溉方式（如滴灌、大棚等）、培育节水种子等。城市生活用水：加强教育、价格机制、节水设施，减少污染。雨水利用：集水工程、采用增加下渗水的铺路材料。循环利用21世纪环境问题n21世纪最严重的环境问题:淡水缺乏、土地荒漠化、全球变暖、臭氧层空洞、物种灭绝、生境破坏、空气污染及一些传染性疾病的蔓延（如大城市哮喘病、流行性脑炎、肝炎、第四级病毒等）。总复习n1冰晶效应 n2风海流n3露点温度 n4台风与龙卷 n5ENSOn6洪水和枯水n分析题：下表所列为某地气温（单位：摄氏度）和降水（单位：毫米）资料，请据此描述该地的气候特征，并分析推断其所属气候类型及所处位置。月份月份 1 2 3 4 5 6温度温度 25.3 24.2 16.1 18.0 13.6 10.6降水降水 6 16 4 79 38 18 7 8 9 10 11 12 和和 均值均值 10.3 13.3 16.4 20.3 22.2 23.9 17.9 55 81 52 54 15 1 410简答题n1为什么说秦岭是中国南北方气候的分界。n2评价柯本气候分类法的优缺点。n3城市气候有哪些特征？n4地中海式气候。n5山谷风的形成。n6为什么暖洋流沿岸多降水,冷洋流沿岸多雾?n7辐射雾与平流雾的区别。n8为什么要保护沼泽地?计算题n有一山体，山底海拔50米，气温30摄氏度的气流沿山地上升，到800米时达到饱和并产生降水。继续上升到2500米时降水停止。当气流过山顶（山顶海拔3100米）后沿背风坡下降，到达山麓时（100米），气温为多少?(m=0.5度/100米)论述题n1西太平洋副高的季节活动规律对中国天气有何重要影响?n2海陆分布对气候的影响。n3冰雪覆盖与气候。n4青藏高原大地形对气候的影响。n5论述全球气候变化问题。