气象与气候学.doc

气象与气候学气象学与气候学复习总结第一章引论第一节1.天气与气候天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态和大气现象的综合。天气过程是大气中的短期过程。气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期相互作用下，某一时段内大量天气过程的综合。二者既有联系又有区别，气候以天气为基础天气不同是以气候不同为背景天气变化快，变化周期短，气候相对较长。 第二节1气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈、生物圈。其中大气圈是主体部分，也是最可变的部分。大气的组成：水汽、干结空气，大气气溶胶粒子。大气结构：对流层、平流层、中间层，热层、散逸层。第三节1.。主要气象要素：气温、气压、湿度、风速、风向、云量、降水、能见度等。（在此强调风）第二章大气的热能和温度第一节1.有关辐射的基本定律基尔荷夫定律其表明：在一定波长、一定温度下，一个物体的吸收率等于该物体同温度、同波长的放射率。即辐射能力强的物质，其吸收能力也强。黑体吸收能力最强，所以它是最好的放射体。同一物体在温度T时它放射某一波长的辐射，在同一温度下也吸收某一波长的辐射。斯蒂芬-玻尔兹曼定律随着温度的升高，黑体对各波长的放射能力都相应的增强。黑体的总辐射能力与它自身的绝对温度的四次方呈正比。维恩位移定律物体的温度越高，其单色辐射极大值所对应的波长越短；反之，则越长。第二节1.地面有效辐射：地面放射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。2.影响其的主要因子：地面温度、空气温度、湿度和云况。（图2?13）p343.大气对太阳辐射的减弱：吸收（相对最弱）、散射（次之）、反射（作用最强）。第三节1.气温的非绝热变化：传导、辐射、对流、湍流、蒸发和凝结2.气温的绝热变化; 干绝热过程：当升、降气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界交换热量的过程。湿绝热过程：饱和湿空气绝热上升的减温率。气温绝热上升单位距离的温度降低值称为绝热垂直减温率。另外要会简单的计算。在干绝热过程中，气块每上升100m，气温下降1；湿绝热中，每上升100m气温下降0.6.3.大气稳定度：气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。4.判断大气稳定度的基本方法：当rrd，若z0，则a0，加速度与位移方向相反，层结是稳定的；当rrd，若z0，则a0，加速度与位移方向一致，层结是不稳定的。当r= rd，a=0，层结是中性的。综上可得以下结论：r愈大，大气愈不稳定；r愈小，大气愈稳定。当rrm时，不论空气是否达到饱和，大气总是处于稳定状态，因而称为绝对稳定；当rrd时，则相反，称为绝对不稳定。当rdrrm时，对于作垂直运动的饱和空气来说，处于不稳定状态；对于作垂直运动的未饱和空气来说大气处于稳定状态。这种情况称为条件不稳定状态。5.海陆增温与冷却的差异：在同样的太阳辐射强度下，海水吸收的太阳能多于陆地吸收的太阳能。陆地吸收的太阳能分布在较薄的地表面上，而海水所吸收的太阳能则分布在较厚的水层。海面有充分的水源供应，以致蒸发量大，失热较多，使得水温不易升高。岩石和土壤的比热小于水的比热。6.大气温度随时间的变化。气温的日变化：在一日之内有一个最高值，一般出现在午后14时左右，一个最低值，一般出现在日出前后。一天中气温的最高值与最低值之差，称为气温日较差。气温日较差的大小与纬度、季节和其他自然地理条件有关。日较差夏季大于冬季；海上小于大陆，阴天小于晴天。气温的年变化：由于地面储热的原因，使气温最高值与最低值出现的时间不是太阳辐射最弱和最强的一天，也不是其最强和最弱所在的月份，而是落后1-2个月。北半球中、高纬内陆气温一7月最高，1月最低。海洋则是8月最高，2月最低。一年中月平均气温的最低值与最高值之差称为气温年较差，其大小与纬度、海陆分布等因素有关。气温年变化按纬度的划分：赤道型热带型温带型极地型7.气温的水平分布：影响气温分布的主要因素有三，即纬度、海陆、高度。赤道气温最高，向两级逐渐递减。冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，海洋上大致凸向极地。而夏季相反。四种逆温：辐射逆温由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温湍流逆温由于低层空气的湍流混合而形成的逆温平流逆温因空气的平流而产生的逆温下沉逆温当某一层空气发生下沉运动时，以及因气层向水平方向的辐散，使其厚度减小。当下沉到某一高度时，空气层顶部的温度高于底部的温度，形成逆温。这种因整层空气下沉而造成的逆温，称为下沉逆温。第三章大气中的水分1.饱和水汽压：饱和空气的水汽压影响饱和水汽压的因素：饱和水汽压与温度的关系：饱和水汽压随温度的升高而增大。饱和水汽压与蒸发面性质的关系不同蒸发面上的饱和水汽压不同饱和水汽压与蒸发面形状的关系温度相同时，凸面饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。而且凸面的曲率越大，饱和水汽压越大；凹面的曲率越小，饱和水汽压越小。2.云的形成条件和分类：大气中，凝结的重要条件是有凝结核的存在，及空气达到过饱和。大气的上升运动主要由如下四种：热力对流指地表受热不均，大气层结不稳定引起的对流上升运动。其所形成的云多属积状云。动力抬升指暖湿气流受锋面、辐合气流的作用所引起的大范围的上升运动。其形成的主要是层状云。大气波动指大气流经不平的地面或在逆温层以下所产生的波状运动地形抬升指大气运行中遇地形阻挡，被迫抬升引起的上升运动。其所形成的云既有积状云又有层状云和波状云。3.降水的分布降水在带状分布中的主要特点;有一个赤道降水最大值，其位置和热赤道一样，略偏在北半球。高纬度的降水总量很小在副热带纬度是一个次低值，尽管副热带高压区是著名的干旱区，但在这个纬度中，大陆东岸的夏季降水量还是相当多的。影响降水分布的主要因子:空气温度对大气最大水汽含量的限制。纬向的水汽输送主要是由大气平流造成的海陆分布山区的分布对局地盛行风的影响也制约着降水的分布。第四章 大气的运动1.等压线与等压面等压线是同一水平面上气压相等的点的连线等压面是空间气压相等的点组成的面2.气压系统的空间结构暖性高压高压中心区为暖区，四周为冷区，等压线与等温线基本平行暖中心与高压中心基本重合的气压系统。冷性低压低压中心区为冷区，四周为暖区，等温线与等压线基本平行，冷中心与低压中心基本重合的系统。暖性低压低压中心为暖区，暖中心与低压中心基本重合的气压系统。冷性高压高压中心为冷区，冷中心与高压中心基本重合的气压系统。3.自由大气中的空气水平运动地转风是气压梯度力和地转偏向力相平衡时，空气做等速、直线的水平运动。梯度风当空气质点做曲线运动时，除受气压梯度力和地转偏向力外还受惯性离心力的的作用，当这三个力平衡时的风称为梯度风。在北半球，低压中的梯度风必然平行于等压线，绕低压中心作逆时针旋转。高压中梯度风平行于等压线绕高压中心作顺时针旋转。南半球则相反。热成风由于水平温度梯度的存在而产生的地转风在铅直方向上的速度矢量差，称为热成风。热成风的的方向与平均等温线相平行，在北半球背热成风而立，高温在右，低温在左，南半球则相反。4.空气的垂直运动对流运动由于某团空气的温度与周围空气的温度不等而引起的系统性垂直运动由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻碍等动力作用所引起的大范、较规则的上升或下降运动。5.大气环流形成的主要因素：太阳辐射作用、地球自转作用、地表性质作用和地面摩擦作用。6.大气环流平均状况平均纬向环流：大气环流最基本的状态是盛行着以极地为中心的旋转的纬向环流，也就是东、西风带平均水平环流：纬向环流受到扰动和后发展起来的槽、脊和高、低压环流。平均经圈环流：在南北沿经圈的垂直剖面上，由风速的平均北、南分量和垂直分量构成的平均环流圈。第五章 天气系统1.气团：是指气象要素（主要指温度、湿度和大气静力稳定度）在水平分布上比较均匀的大范围空气团。气团的形成：气团的形成源地需要两个条件,一是范围广阔、地表性质比较均匀的下垫面；二是有一个能使空气物理属性在水平方向上均匀化的环流场。气团总是随着大气的运动而不停的移动着，停滞或缓行的状态只是暂时的、相对的。因而气团的变形是经常地、绝对的。2.锋锋是由两种性质不同的气团相接触形成，由于气团占有三度空间，因而锋是三度空间的天气系统。把锋区看成一个几何面，称为锋面。锋面与地面的交线称为锋线。二者统称锋。3.锋的特征：锋面坡度 温度场风场4.锋生和锋消锋生指锋的生成或 加强过程，锋消指锋的消失或减弱过程。2.影响因素（1）水平气流辐合、辐散 辐合有利于锋生，辐散利于锋消。（2）空气垂直运动rrd利于锋生(?)； rrd利于锋消(?)。（3）空气的热量交换冷气团到更冷、暖气团到更暖下垫面，利于锋生；反之利于锋消。冷暖气团移到同一性质下垫面，都利于锋消。凝结潜热释于暖气团，增大温度梯度，利于锋生。 5.温带气旋：具有锋面结构的低压，因而又称锋面气旋。P133 6.副热带高压带p139第六章 气候的形成气候系统由大气、海洋、陆地表面、冰雪覆盖层和生物圈等五个部分所组成。 ?厄尔尼诺现象：厄尔尼诺对气候的影响以环赤道太平洋地区最为显著。在厄尔尼诺年，印度尼西亚、澳大利亚、印度次大陆和巴西东北部均出现干旱，而从赤道中太平洋到南美西岸则多雨。许多观测事实还证明，厄尔尼诺事件通过海气作用的遥相关，还对相当远的地区，甚至对北半球中高纬度的环流变化亦有一定的影响。据研究当厄尔尼诺出现时，将促使日本列岛及我国东北地区夏季发生持续低温，并在有的年份使我国大部分地区的降水有偏少的趋势。海陆分布与周期性风系： 由于海陆分布引起气温差异而造成的周期性风系有以一日为周期的海陆风和以一年为周期的季风。（一）海陆风白天，风从海洋吹向陆地；夜晚，风从陆地吹向海洋，这种风称为海陆风。（二）季风：大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风的形成与多种因素有关，但主要的是由于海陆间的热力差异以及这种差异的季节变化，其它如行星风带的季节移动和广大高原的热力、动力作用亦有关系，而这几者又是互相联系着的。东亚季风对我国、朝鲜半岛、日本等地区的天气和气候影响很大，在冬季风盛行时，这些地区是低温、干燥和少雨，而在夏季风盛行时是高温、湿润和多雨。地形与地方性风（一）青藏高原季风在青藏高原由于它与四周自由大气的热力差异，所造成冬夏相反的盛行风系，称为高原季风。高原季风对环流和气候影响很大，首先它使我国冬夏对流层低层的季风厚度增大。我国西南地区冬夏季分别处在青藏冷高压环流和热低压环流的东南方，应分别盛行东北季风和西南季风，这与由海陆热力差异所形成的低层季风方向完全一致，两者叠加起来，遂使我国西南部地区季风的厚度特别大。（二）山谷风当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，这就是山谷风。山谷风是由于山地热力因子形成的，白天因坡上的空气比同高度上的自由大气增热强烈，于是暖空气沿坡上升，成为谷风，谷地上面较冷的自由大气，由于补偿作用从相反方向流向谷地，称为反谷风（图6?29a）。夜间由于山坡上辐射冷却，使邻近坡面的空气迅速变冷，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷地，成为山风，谷底的空气因辐合而上升，并在谷地上面向山顶上空分流，称为反山风，形成与白天相反的热力环流（图6?29b）。、 （三）焚风沿着背风山坡向下吹的热干风叫焚风。（四）峡谷风当空气由开阔地区进入山地峡谷口时，气流的横截面积减小，由于空气质量不可能在这里堆积，于是气流加速前进（流体的连续性原理），从而形成强风（图6?31），这种风称为峡谷风。青藏高原对我国气候的影响：p190地形对降水分布的影响十分复杂，高大地形如青藏高原对亚洲降水分布影响范围极广，据最新气候模式研究结果：如果没有青藏高原存在，夏季的西南季风只能到达印度洋的南部，我国大部分地区都是偏西风和西北风，受下沉气流控制。因此大陆将是水汽很少的干燥气候。而青藏高原的存在，对大规模气流的影响，首先诱使热带西南季风向印度、缅甸侵袭，造成高原雨季，同时西南季风的一部分长驱深入，到达我国东部形成江南雨区。如果没有青藏高原，那我国西部的干旱将更为严重，东部也将属于干旱气候。在青藏高原隆起之前，大约距今几千万年以前，从我国北方到长江流域都是广阔的干旱气候带，在喜马拉亚造山运动以后，距近几百万年时，大高原抬升，才建立了亚洲的季风气候（图6?32，图6?33）。 雪线：某一高度以上，周围视线以内有一半以上为积雪覆盖且终年不化时的高度。第七章 气候带和气候型第八章 气候变化和人类活动对气候的影响人类活动对气候的影响人类活动对气候的影响有两种：一是无意识的影响，即在人类活动中对气候产生的副作用；二是