现代气候学第1章：现代气候学基础课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,现代气候学第1章：现代气候学基础,现代气候学第1章：现代气候学基础现代气候学第1章：现代气候学基础 第一章 绪论,第二章 气候系统,第三章 气候系统的能量平衡,第四章 气候系统的水分循环,第五章 大气系统的平均状态,第六章 海气相互作用,第七章 陆面过程,第八章 冰雪圈与气候,第九章 气候变化,现代气候学第1章：现代气候学基础现代气候学第1章：现代气候学,1,第一章 绪论,第二章 气候系统,第三章 气候系统的能量平衡,第四章 气候系统的水分循环,第五章 大气系统的平均状态,第六章 海,气相互作用,第七章 陆面过程,第八章 冰雪圈与气候,第九章 气候变化,第一章 绪论,2,第 十 章 人类活动与气候 第十一章 气候诊断与预测 第十二章 气候数值模拟,第 十 章 人类活动与气候 第十一章 气候诊断,3,第一章绪论,1.1 “,气候”的概念,1.2,现代气候学和传统气候学,1.3,气候学的发展,1.4,现代气候学的任务,第一章绪论1.1 “气候”的概念,4,1.1,“,气候”的概念,气候系统的定义：,大气圈、与水圈（海洋）、冰雪圈、岩石圈和生物圈相互作用的整体。气候是天,-,地,-,生相互作用下的大气系统的较长时间的平均状态。,1.1 “气候”的概念气候系统的定义：,5,天气,：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气现象（风、云、雨、雪、干、湿、雷、电等）及其状态（温度、压强、湿度、密度等）的综合。,气候与天气的联系和区别：,时间尺度、变化特点、影响因子,天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气现象（风、云、,6,气候的定义,气候是一定地点或一定地区上,大气的长年状况,，用各种气候要素的统计值表示；,气候是一地区天气的,平均状态,和,一般过程,，研究各种天气系统、大气环流的平均状态；,天气的平均状态,在某一时间段内气候要素的平均值和变率的统计描述,气候的定义,7,现代气候的定义：,在太阳辐射和气候系统各子系统相互作用下，,地球上某一区域在某一特定时段内气候要素的平均值和变率的统计状态。,世界气象组织（,WMO,）规定把,30,年,作为气候标准时段。,现代气候的定义：,8,过去,140,年来地球表面平均气温变化情况,过去140年来地球表面平均气温变化情况,9,1.2,现代气候学和传统气候学,现代气候学与传统气候学的区别：,传统气候学,描述一定区域的气候特点,现代气候学,气候形成和变化的原因，要求预测某个地区或全球范围的各个时间尺度的气候变化，即围绕平衡态的扰动或对平衡态的偏差或距平,1.2现代气候学和传统气候学现代气候学与传统气候学的区别：,10,气候变化的因子不单是大气内部的种种过程，还决定于发生大气上、下界处得各种物理和化学过程,现代气候学的研究内容基本包括：,(1),研究,气候系统的一般特性,，如大气圈、水圈、冰雪圈、陆地表面、生物圈等的组成物质的微观性质,(,包括物质组成、密度、范围和结构等,),、宏观性质,(,包括热力学和动力学属性等,),；,1.2,现代气候学和传统气候学,气候变化的因子不单是大气内部的种种过程，还决定于发生大气上、,11,(2),研究气候系统及其子系统中各种,能量,的源汇、性质、转换和输送等；,(3),研究气候系统及其子系统在各种时空尺度上,变化,；,(4),预报,未来各种时空尺度上气候系统的状态；,(5),研究气候变化对自然环境和人类社会产生的,影响,，研究,由于,人类活动,可能引起的气候变化；,(6),研究人类在何种程度上、以什么样的方式影响气候系统,现代气候学第1章：现代气候学基础课件,12,分支：,按研究,尺度,可分为：大气候学、中气候学和小气候学；,按研究所用的,原理和方法,可分为：天气气候学 、物理气候学、动力气候学、卫星气候学、统计气候学和地理气候学；,按研究,时段,和所用,资料,可分为地质时期气候学、历史时期气候学和现代气候学。,1.2,现代气候学和传统气候学,分支：1.2现代气候学和传统气候学,13,气候学研究的三种基本手段,观 测,理论,模式,观测分析揭示事实，数值模拟和理论解释阐明机理,气候学研究的三种基本手段观 测理论模式观测分析揭示事实，数值,14,1.3,气候学的发展,中国二十四节气,1.3 气候学的发展中国二十四节气,15,一、世界气候学的发展简史,萌芽时期：世纪中叶以前,，感性和经验认识阶段，零碎的定性观察和描述。,1.3,气候学的发展,一、世界气候学的发展简史萌芽时期：世纪中叶以前，感性和经,16,发展初期：世纪中叶世纪中叶,观测方面,：气象仪器的发明、建立地面气象观测站和观测网，开始气象要素的观测和积累,发明时间,发明者姓名,发明者国籍,发明的气象观测仪器,1593,伽利略,意大利,温度表,1643,托里拆利,意大利,气压表,1667,胡克,英国,板式风速器,1783,索修尔,瑞士,毛发湿度计,发展初期：世纪中叶世纪中叶观测方面：气象仪器的发明,17,理论研究方面,气象学和气候学由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段，逐渐发展为独立的学科。,时间,姓名,国籍,研究成果,1817,洪堡德,德国,绘制世界平均气温分布图,1820,布兰德,德国,绘制世界上第一张天气图,1835,科里奥利,法国,科里奥利力的概念,1845,贝格豪斯,德国,绘制世界降水分布图,1857,白贝罗,荷兰,风压关系定律,1863,菲茨罗伊,英国,气旋模式,1883,汉恩,德国,气候学大纲,理论研究方面气象学和气候学由单纯定性的描述进入了可以定量分,18,发展时期,早期：,19,世纪末,20,世纪中叶,观测方面,地面观测内容更加丰富和精确，观测站网扩大,气象观测从地面向高空发展,1928,年苏联莫尔恰诺夫发明无线电探空仪,发展时期观测方面1928年苏联莫尔恰诺夫发明无线电探空仪,19,理论研究方面,锋面气旋学说,长波理论,降雨学说,气候学方面：创立了气候型的概念和几种气候分类法、出版了五卷,气候学手册,理论研究方面锋面气旋学说,20,近期：,20,世纪中叶至今,观测方面,先进的观测技术,常规气象观测网的加密,开展大规模的综合观测试验,近期：20世纪中叶至今观测方面先进的观测技术,21,现代气候学第1章：现代气候学基础课件,22,现代气候学第1章：现代气候学基础课件,23,理论研究方面,建立数值模式，进行定量数值模拟试,验，使气象学、气候学进入试验科学阶段。,气候学领域中的科学革命,国际上召开了一系列气候学术会议、提出了气候系统的概念和世界气候计划（）、成立了政府间气候变化专业委员会（）、提出了,世界气候框架公约,2007,年诺贝尔奖,理论研究方面建立数值模式，进行定量数值模拟试 国际上召开了,24,时间,地点,会议名称,1972,瑞典斯德哥尔摩,联合国环境大会,1974,瑞典斯德哥尔摩,联合国粮食大会,1974,瑞典斯德哥尔摩,气候的物理基础及其模拟的国际讨论会,1979,日内瓦,第一次世界气候大会,推动建立了世界气候计划、世界气候研究计划,（,WCP,）,和,政府间气候变化专业委员会（,IPCC,）,1990,日内瓦,第二次世界气候大会,推动建立,联合国气候变化框架公约,和全球气候观测系统,2009,日内瓦,第三次世界气候大会,推动建立“全球气候服务框架”,1992,巴西里约热内卢,世界环境与发展大会,（,联合国气候变化框架公约,第,1,次缔约方会议,时间地点会议名称1972瑞典斯德哥尔摩联合国环境大会1974,25,联合国气候变化框架公约,（,United Nations Framework Convention on Climate Change),，简称,框架公约,),是年月日联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成的公约，于年月日在巴西里约热内卢举行的联合国环发大会（地球首脑会议）上通过。,政府间气候变化专业委员会,(IPCC, 2007,年获诺贝尔奖,):1988,年由世界气象组织和联合国环境规划所共同建立,其任务是对与气候变化有关的各种问题展开定期的科学技术社会经济评估,为保护环境和气候提供重要的科学依据,.,联合国气候变化框架公约（United Nations F,26,联合国气候变化框架公约,是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体排放，以应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约，也是国际社会在对付全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。公约于年月日正式生效。截至年月，公约已拥有个缔约方。,1992,年,1995,年,巴西里约热内卢,德国柏林,1996,年,瑞士日内瓦,1997,年,日本京都,1998,年,布宜诺斯艾利斯,1999,年,德国波恩,2000,年,荷兰海牙,2001,年,摩洛哥马拉喀什,2002,年,印度新德里,2003,年,意大利米兰,2004,年,布宜诺斯艾利斯,2005,年,加拿大蒙特利尔,2006,年,肯尼亚内罗毕,2007,年,印尼巴厘岛,2008,年,波兰波兹南,2009,年,2010,年,丹麦哥本哈根,墨西哥坎昆,联合国气候变化框架公约是世界上第一个为全面控制二氧化碳等,27,1997,年 日本京都,149,个国家和地区的代表在大会上通过了,京都议定书,，,它规定从,2008,到,2012,年期间，主要工业发达国家的温室气体排放量减少的承诺。,1997年 日本京都 149个国家和地区的代表在大会上通过,28,哥本哈根世界气候大会全称是,联合国气候变化框架公约,第,15,次缔约方会议暨,京都议定书,第,5,次缔约方会议，这一会议被称为哥本哈根联合国气候变化大会，于,2009,年,12,月,7,日,18,日在丹麦首都哥本哈根召开。,192,个国家的环境部长和其他官员们在哥本哈根召开联合国气候会议，目的是,商讨,京都议定书,一期承诺到期后的后续方案，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议,。这是继,京都议定书,后又一具有划时代意义的全球气候协议书，毫无疑问，对地球今后的气候变化走向产生决定性的影响。这是一次被喻为“,拯救人类的最后一次机会,”的会议。,中国,中国宣布,2020,年减排目标 碳排放下降,40-45%,美国,2020,年温室气体比,2005,年减排,17%,日本,2020,年日本温室气体排放量减少,25%,印度,2020,年排放比,2005,年少,24%,德国,2020,年温室气体的排放量比,1990,年减少,40%,俄罗斯,完全有实力达减排,40%,目标,澳大利亚,2020,年温室气体排放削减,25%,巴西,排放量在预期基础上减少,36.1%,至,38.9%,非洲,寻求,650,亿美元环境赔偿,岛国联盟,呼吁发达国家提高减排至,45%,哥本哈根气候会议结束，未获得有约束力协议。但是，人类拯救地球的行动不应停止，中国争取发展权的努力也还在继续。,哥本哈根世界气候大会全称是联合国气候变化框架公约第15次,29,二、我国的气象事业发展,(1),观测方面,50,年代：开始大规模建立气象观测网,70,年代：开始建立天气雷达网,79,年：实施中国青藏高原气象科学试验,85,年：建立中国南极长城站气象站,开展大规模野外综合试验,二、我国的气象事业发展50年代：开始大规模建立气象观测网,30,(2),理论研究方面,1961,年：曾庆存提出半隐士差分格式求解大气运动原始方程组；,1965,年：开始数值天气预报业务等等,竺可桢的,物候学,、,中国近五千年来气候变迁的初步研究,；,1987,年成立了国家气候委员会、组织编写了国家气候蓝皮书、制定了国家气候研究计划。,(2) 理论研究方面1961年：曾庆存提出半隐士差分格式求解,31,现代气候学阶段的三个特点：,从气候变化来研究气候 ；,从气候系统来研究气候；,从气候动力学来研究气候。,现代气候学阶段的三个特点：,32,1.4,现代气候学的任务,世界气候计划,(WCP),的四个子计划,:,世界气候资料计划（,WCDP,）、,世界气候知识应用计划（,WCAP,）、,世界气候影响研究计划,(WCIP),世界气候变化及变率研究计划，后改称为“世界气候研究计划”（,WCRP,）。,1.4 现代气候学的任务世界气候计划(WCP)的四个子计划:,33,世界气候研究计划”（,WCRP,）包括,6,个分计划：,气候变率和可预报性研究计划,(CLIVAR):,重点研究变化的大气和缓慢变化的陆面、海洋和冰雪过程，人类的影响以及地球化学和生物物质的变化。,平流层过程及其在气候中作用的研究计划（,SPARC,）：,研究平流层过程在气候中的重要作用，包括平流层温度的变化趋势，大气成分的变化趋势（如水汽）以及臭氧的垂直分布与变化等。,1.4,现代气候学的任务,世界气候研究计划”（WCRP）包括6个分计划：1.4 现代气,34,世界气候研究计划（,WCRP,）包括,6,个分计划：,全球能量和水分循环计划（,GEWEX,）：,研究气候系统中的水份循环及其对全球变化的反应，特别是对温室气体增加的反应。,世界大洋环流计划（,WOCE,）：,重点研究深海结构的作用以及大尺度海洋环流及其在气候系统中的作用。,北极气候系统研究（,ACSYS,）和极地气候计划：,是一个多学科的专门研究北冰洋水文和大陆架调查的研究计划。,热带海洋和全球大气计划（,TOGA,）：（,1985-1994,年）把大气的相互作用与热带海洋环流紧密联系起来。成果之一是能够提前一年或更长的时间来预测,El Nino,现象。,1.4,现代气候学的任务,世界气候研究计划（WCRP）包括6个分计划：1.4 现代气候,35,TOGA,太平洋海区的海洋观测系统,潮汐站（白圈），漂定浮标（弯曲箭头），锚定浮标（菱形）、海流锚定浮标（正方形）,TOGA太平洋海区的海洋观测系统,36,现代气候学第1章：现代气候学基础课件,37,TOGA,海洋观测一览表,TOGA海洋观测一览表,38,TOGA,大气观测系统一览表,TOGA大气观测系统一览表,39,1.4,国内外气候研究计划,中国气候试验与研究计划,(“,九五”期间,),：,“南海季风试验”（,SCSMEX,）项目,“青藏高原地,-,气系统物理过程及其对全球奇虎和中国灾害性天气影响的观测和理论研究”项目（简称高原试验，,TIPEX,）,“淮河流域能量和水分循环试验”项目（简称淮河试验,GAME-HUBEX,）,“海峡两岸及邻近地区暴雨试验研究”项目（简称华南暴雨试验,HUAMEX,）,“内蒙古半干旱草原土壤,-,植被,-,大气相互作用”项目（简称草原试验,IMGARSS,）,1.4 国内外气候研究计划中国气候试验与研究计划(“九五,40,国务院下发加快气象事业发展的若干意见,充分认识加快气象事业发展的重要性和紧迫性；,加快气象事业发展的指导思想和奋斗目标；,加强气象基础保障能力建设 ；,发挥气象综合保障作用；,科学合理开发利用气候资源；,推进气象工作的法制、体制和机制建设 ,国务院下发加快气象事业发展的若干意见 充分认识加快气象事业发,41,实施气象灾害监测预警与应急工程；,推进气候变化应对（一期）工程 ；,加快建设空中云水资源化工程 ；,完成新一代天气雷达工程 ；,继续实施气象卫星工程 ；,实施北京高性能计算机应用中心建设工程 ,“,十一五”时期我国将巨资建国家级六大气象工程,实施气象灾害监测预警与应急工程；“十一五”时期我国将巨资建国,42,加快发展具有我国知识产权的气象卫星体系，实现“双星运行”目标。建立满足业务需求的气象卫星遥感应用体系，实施风云二号,D,、,E,、,F,三颗气象卫星及运载火箭的系统工程建设，风云二号应用系统扩建工程，风云三号,AM1,和,PM1,两颗气象卫星、两发运载火箭的研制生产，风云三号应用系统建设，风云四号气象卫星研制及应用系统建设。,加快发展具有我国知识产权的气象卫星体系，实现“双星运,43,谢谢,谢谢,44,