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第六章 气候的形成 专题一 太阳辐射在气候形成中的作用 一 天文辐射为地球气候划定了基本轮 廓 天文辐射的概念： 分布于大气上界的太阳辐射 大小： 1.与日地距离的平方成反比。 2.与太阳高度角的正弦值成正比。 3. 与白昼长度成正相关。 时空分布特点 1. 天文辐射在纬度分布上有差异 全年来看：纬度越高，辐射能越小； 夏半年：最大值在20-25度（纬度）左右；P157 冬半年：对北半球而言天文辐射最大值在赤道 。 2. 同一时间内，天文辐射水平梯度在两极和赤道 地区最小，而在中纬度最大，因此在中纬度出现了锋带 和急流现象。 3. 夏半年与冬半年天文辐射的差值随纬度增高而增 大。表现在气温年较差是高纬大，低纬小 。 4. 极圈内出现极昼和极夜现象。 天文气候带： 赤道带 热带 副热带 温带 副寒带 寒带 极 地 二 地球的实际气候远比天文气候复杂得 多 由于实际大气的主要热源是下垫面，天文辐射最终要 通过地面辐射差额为大气提供能量。而下垫面是复杂多样的， 辐射差额的时空分布与天文辐射有了很大的差异。受其影响， 地球实际气候在纬度地带性上远不如天文气候那样明显：同纬 度地带可能出现不同气候类型，不同纬度带上却可以出现同种 气候类型。因此，地球的实际气候要远比天文气候复杂得多。 三 全球能量平衡保证了气候的稳定 性 虽然地面辐射差额差异极大，地面热量平衡过程 更趋复杂，但就全球而言，多年平均来看，无论大气、 下垫面或整个地气系统，它们都是处于能量收支平衡状 态。这就从总体上确定了气候的相对稳定性。 专题二 大气环流对气候形成的影 响 一 大气环流促进了高低纬度和海陆之间 的热量传输 高低纬度之间 什么途径？ 海陆之间 在不同季节，海洋和陆地冷热源性质不同，因此必 然会进行热量交换，大气环流促使迎风海岸容易形成海洋性 气候，背风海岸容易出现比较大的气温较差。 寒极？冰窖？ 1.平均经圈环流2.大型涡旋 二 大气环流促进了水分循环的形成 大循环和小循环 大气环流的重要作用 1. 首先，在蒸发过程中，水源充足的条件下，蒸发 的快慢和蒸发量的大小受环流速度和方向的影响。 2. 水汽输送的直接载体是大气环流，水汽输送的方 向和速度由大气环流控制。 3. 云和降水的形成以及降水量的大小与大气环流息 息相关。 世界降水两个高峰带： 赤道低气压带 中纬西风带 三 大气环流促成了气候的纬度地带性 大气环流的基本形势是以纬向环流为主，表现在各 盛行风向及高低气压带大致是沿纬圈分布。这些风带和气 压带的纬向分布使得大气环流对同一纬度的气候的形成的 作用是相类似的，从而导致同纬度带内各地气候有共同的 特征。 (例如：沙漠的分布、降水的分布、海洋性气候的分 布等) 四 环流变异深刻地影响着气候状况 当大气环流形势趋向于其长期的平均的正常状态 时，各地的气候也是正常的；当环流形势在个别年份或个 别季节内出现异常时，也就会直接影响某一时期内的天气 和气候出现异常，导致各种不正常的天气气候现象的出现 。 （例如：西太平洋副高的季节性活动、阻塞高压的维 持） 关于厄尔尼诺南方涛动（ENSO）事件 厄尔尼诺一词源于西班牙文“El Nino”，原意是“圣婴”。最初 用来表示在有的年份圣诞节前后，沿着秘鲁和厄瓜多尔附近太平洋 海岸出现的一支暖洋流，后来科学上用它来表示南美西海岸延伸至 赤道东太平洋向西至日界线（180）附近的海面异常增暖现象。 常年： 在平均东向信风作用下，沿赤道太平洋海平面高度是 西高东低。东太平洋在离岸风作用下，低层海水上翻，水温偏低 ，此冷水带中有丰富的营养盐分，使得浮游生物大量繁殖，为鱼 类提供充足的饵料，鱼类又为鸟类提供丰盛的食物，所以鸟类甚 多，鸟粪堆积很厚，成为当地一项重要资源。 从气象上来讲，冷水上翻导致气温垂直递减率减小，气层趋 于稳定，因此对应着雨量减少，气候趋于干旱。 东风减弱：东太平洋海平面上升，海面水温升高，秘鲁、厄 瓜多尔沿岸由冷洋流转变成暖洋流，鱼类、鸟类大量死亡，干旱 气候转变成多雨气候，甚至带来洪涝灾害。 这就是厄尔尼诺事件。 南方涛动是指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大 气压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 比常年偏高（降低）时，印度洋赤道低压就比常年降低（增高）， 二者之间有所谓的“跷跷板”效应，亦即“涛动”。 为了研究的方便，选择两个地方分别代表上述两个气压活动中 心，求其差值再进行一定的处理，形成所谓“南方涛动系数（SOI） ”;将历年赤道东太平洋海面水温（SST）与同时期南方涛动指数SOI 对比，发现二者之间是负相关关系，即当赤道东太平洋海水温度（ SST）偏高时，南方涛动指数SOI却偏小。 因此，人们常常将二者合称为厄尔尼诺南方涛动（ ENSO）事件 世界一月海平面平均气压图 达尔文港 厄尔尼诺的形成原因分析： Walker环流高强度状态的结束或低强度状态的开始可能会导 致厄尔尼诺现象的产生。 冬半年异常频繁的强东亚大槽活动可能导致厄尔尼诺的产生 。 夏季热带大气环流的异常可能导致厄尔尼诺现象的产生。 地球自转角速度的减慢可能导致厄尔尼诺的发生。 海底火山喷发也可能会导致厄尔尼诺现象的产生 。 厄尔尼诺对气候的影响： 对西太平洋副高和台风的影响 陈烈庭、叶笃正、徐群等认为，厄尔尼诺与西太平洋副热带高 压的强度、伸展位置及活动规律有密切的关系：当前期东太平洋海 温偏高（低）时，南方涛动弱（强）时，汛期各月西太平洋副高脊 线偏南（北）；相应副高南侧588线偏南（北）；相应东亚西太平 洋热带东风环流南退（北伸）；夏季西太平洋副高强（弱）。 潘怡航、韦有逻、李崇银、董克勤等认为：厄尔尼诺年夏半年 西太平洋和南海及登陆我国的台风数目明显偏少。 王绍武等在此基础上，提出了这样一个关系模型：赤道中、东 太平洋海温低 南方涛动强 Walker环流强 Hadley环流西 强东弱 太平洋副高西强东弱 西太平洋夏秋季台风不活跃。 反之亦成立。 对我国旱涝和低温冷害的影响 统计表明：在厄尔尼诺年，我国的灾害性天气范围广， 强度大。其中主要表现为长江中下游地区春末夏初降水偏少 ，东北地区夏季低温冷害和我国东部地区冬季偏暖等特征。 （徐群、李麦村、黄荣辉、莫如平、李崇银等。） 专题三 下垫面对气候形成的影响 下垫面是大气的主要热源和水源，又是 低层 空气运动的边界面，它对气候的影响是十分 显著 的。就下垫面差异的规模及其对形成气候的 作用 大小来说，海陆之间的差别是最基本的。 一 海陆分布 对气温的影响： 海洋冬暖夏凉是一个温度调节器。 对大气水分的影响：P176 1.海洋是主要的水源，所以海洋和受海洋影响的 地区 一般具有蒸发较强、空气湿度较大、雾日较多的特点 。 2. 海洋上并不一定多雨，因为主要看大气环流的 形势，但可以肯定的是大陆上受海风影响的区域，水 汽 充沛，降水量比同纬度大陆中心区域或背风区域为多 。 促进周期性风系的形成： 1.海陆风：P179 在滨海地区，以一日为周期，白天从海洋吹向陆地， 夜晚从陆地吹向海洋的风。 2.季风： 概念：大范围地区的盛行风随季节有显著改变的现象 。 标准： 1月与7月盛行风向的变移至少有120。 1月与7月盛行风向的频率要超过40。 1月与7月的盛行风的平均合成风速要超过3m s。 形成：海陆热力性质的差异。 东亚季风： 形成： 冬季：亚洲大陆为蒙古西伯利亚高压盘踞，高压前 缘的偏北风就成为东亚的冬季风。由于各地和高压中心的 相对位置上有差异，具体的风向将会由北而南依次表现为 西北风、北方和东北风。 夏季：亚洲大陆被热低压所控制，同时亚太平洋副热 带高压势力强大，高低压间的偏南风成为东的夏季风。 特点：由于冬季的气压梯度大于夏季，因此冬季风比 夏季风强。 影响的地区：我国东部、朝鲜、韩国、日本 南亚季风： 形成： 冬季：蒙古西伯利亚高压南侧东北风为南亚地 区的冬季风； 夏季：大洋洲是冬季，近地面形成冷性高压，于 此同时，亚洲大陆为热低压所控制，气压梯度由南向北 ；南来气流越过赤道以后受到方向相反的地转偏向力的 作用偏转成为西南风，是为南亚地区的夏季风，又被称 为西南季风。 特点：夏季风强于冬季风 影响地区：我国台湾南部、雷州半岛和海南岛，中 南半岛，印度半岛的大部分地区，菲律宾群岛 当前季风研究的热点： 由中科院大气物理研究所、日本东京大学、韩国气象厅联合组 织的第四届“亚洲季风系统国际学术讨论会” 于2004 年5 月在我国云 南省昆明市召开. 主要议题： 亚洲季风系统变化及其可预测性； 亚洲季风变化的物理过程； 卫星遥感资料在亚洲季风研究的应用； 与季风有关的野外大型试验观测资料的分析与应用； 亚洲季风与ENSO 循环的相互作用； 亚洲季风系统的数值模拟与预测。 此届国际学术讨论会为了能够定义一个比较科学地衡量亚洲 季风年际变化的季风指数, 特意召开了一个东亚季风指数专家讨 论会, 各国专家就如何定义一个更能反映亚洲季风年际变化的指 数展开了热烈讨论。 与上一届会议相比, 此届会议明显地在亚洲季风系统的数值 模拟与预测、亚洲季风变化的物理过程、不同时间尺度相互作用 等方面向前迈了一大步。 与此同时, 对亚洲季风系统的物理过程也有了许多新的认识, 这些认识将成为改进数值模式对亚洲季风模拟能力的基础. (中国科学院大气物理研究所) 季风的本质 二 洋流： 洋流的概念：大规模海水的规律性流动。 分类：风生洋流 密度流 补偿流 规律：围绕副高成顺时针旋转，围绕副极地低 压单体作逆时针旋转。 具体作用： 1. 促进高低纬度之间的热量传输。 2. 导致大陆东西岸气温显著差别。 3. 影响到降水和雾的形成：暖流沿岸多降水； 冷流沿岸多雾。 三 地形与气候 （一）地形与气温 高大地形对气温的影响 机械阻挡 热力作用（以青藏高原为例） 世界第三极；气温较差大；春温高于秋温。 中小地形对气温的影响 坡向；凹凸地形；海拔 （二）地形与地方性风 1.青藏高原季风 2.山谷风：大范围水平气压场比较弱时，在山区白天 地面风常从谷地吹向山坡，晚上地面风常从山坡吹向谷 地，此即山谷风。 3.焚风 4.峡谷风 （三）地形与降水 地形与降水的形成 动力抬升作用 阻滞效应 喇叭口效应 局地对流 湍流上升 地形对降水分布的影响 青藏高原对降水分布的影响 雨坡和雨影 最大降水高度：在迎风山地，由山麓而上，降水量起 初是随着高度的增加而递增，达到一定高度降水量最大 。过此高度后，降水量随高度而递减，此高度即最大降 水高度（H）。 气候越湿润，大气层结越不稳定，H越低。 6月10日500hpa等压面图 588 588 6月21日500hpa等压面图 588 588 588 6月24日500hpa等压面图 588 588 安徽昨日正式“入梅” 市民应警惕“心理 入梅” http:/news.QQ.com 2007年06月20日04:09 安徽新闻网 安徽省从6月19日起正式入梅，昨天安徽省气象 台在新闻通气会上向公众宣布了这个消息，这意味着我 省进入盛夏来临之前的一场持续高温多雨天气，“梅雨”天 气容易引发地质灾害和生理、心理疾病，气象部门提醒 公众和有关部门提高警惕。 南京昨入梅未来4天强降雨 新华报业网南京晨报 2007-06-20 08:48:35新华报业网讯 昨日，省气象台正式宣布，从6月19日开始，我省 淮河以南地区先后入梅，6月20日至7月20日为强降水出现 概率最大的时段。据气象部门预报，昨天这场雨将会连绵 不断地下到周末。 19日南京入梅，21-24日有强降水 “一川烟草，满城风絮，梅子黄时雨。”每年6 、7 月份春季型向夏季型过渡阶段，江淮地区降雨明显增多， 而此时恰逢梅子成熟，因此被称之为“梅雨”。气象专家表 示，梅雨的形成是副热带高压带来的暖湿气流与北方冷空 气交汇而引起的。 省气象台根据最新气象资料综合分析，目前东经 120度副热带高压的脊线在北纬21-23度之间，北方冷空气 与副热带高压西北侧的暖空气交汇，梅雨雨带将在长江中 下游形成，6月19日我省正式入梅。 入梅已尝桑拿味 上海今32明起雨量增 大http:/weather.QQ.com 2007年06月22日03:09 东方网 刘春 霞 昨天，本市正式入梅。仿佛是要迫不及待让市民 领教黄梅天的威力一样，老天在入梅首日就亮出了31 的高温和最高95%的相对湿度。如此高温高湿的天气让市 民大呼闷热。这种闷热的天气今天仍将持续。上海中心 气象台的预报显示，今日申城最高温度可达32，相对 湿度仍在50%95%之间，而明天起将有一次明显降水过 程。 浙江6月23日入梅 暴雨天气将继续 2007年06月23日 10:39:08 来源：新华网新华网杭州月日电（记 者 屈凌燕） 记者从浙江省气象台获悉，浙江月日正式入 梅。气象预报显示，闷热的天气将要持续一段时间，而且 午后的暴雨天气还将继续在浙江全省大部分地区出现。 浙中北地区明天入梅 强降水发生几率增大 2007年06月22日 16:58:00 浙江在线新闻 网站 浙江在线6月22日讯 (记者 周娜) 天气越来越热了。这几天，全省各地的最高气温都爬到了 30以上。空气相对湿度高而带来的闷热感和午后的雷雨让市民们 感受到了黄梅天的气息。浙江省气象台今天下午召开新闻发布