气象学与气候学的研究对象及应用

1、 第一章第一章 引引 论论 教学重点：教学重点： 1、气象学、气候学、天气学的概念及所研、气象学、气候学、天气学的概念及所研 究对象究对象 2、本学科与其他部门地理、区域地理学的、本学科与其他部门地理、区域地理学的 关系关系 1-1 气象学与气候学的研究对象及应用气象学与气候学的研究对象及应用 一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 三、气象气候学与其他学科的关系三、气象气候学与其他学科的关系 四、气象气候学研究方法四、气象气候学研究方法 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 一、气象学与气候学的研究对象和任务

2、一、气象学与气候学的研究对象和任务 “气象学气象学”、“天气学天气学”、“气气 候候”：气，即空气、大气。：气，即空气、大气。 大气圈大气圈：由于地球引力的作用而：由于地球引力的作用而 聚集在地球周围的一个气体圈层。聚集在地球周围的一个气体圈层。 它广而厚，是我们人类地理环境它广而厚，是我们人类地理环境 的重要组成部分。的重要组成部分。 地球地球 大气圈大气圈 太阳能，太阳辐射太阳能，太阳辐射 地表：地表：下垫面下垫面 物理过程、物理现象物理过程、物理现象 气象学气象学：研究大气中物理现：研究大气中物理现 象和物理过程的科学。象和物理过程的科学。 基本内容：基本内容： （1）探讨大气的一般特性

3、）探讨大气的一般特性 和状态；和状态； （2）研究其能量来源、性）研究其能量来源、性 质及转化；质及转化； （3）研究其本质；）研究其本质； （4）探讨如何使之更适于）探讨如何使之更适于 人类的生活、生产人类的生活、生产 分支，主要有：分支，主要有： （1）大气物理学）大气物理学 （2）天气学）天气学 （3）气候学）气候学 现在，现在，“气象学气象学” 的含义、内容与的含义、内容与 当初不尽相同，当初不尽相同， 主要指主要指“大气物大气物 理学理学”。 一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： （一）气象学：（一）气象学： 1、定义：研究发生于大气中的的一切物理现象、定义：

4、研究发生于大气中的的一切物理现象 和物理过程，探讨其演变规律和变化，并应用于和物理过程，探讨其演变规律和变化，并应用于 实践的科学。实践的科学。 物理现象：大气中的风、云、雨、雪、雹、物理现象：大气中的风、云、雨、雪、雹、 冷暖、干湿、光、电、声等现象。冷暖、干湿、光、电、声等现象。 物理过程：增温、冷却、蒸发、凝结。物理过程：增温、冷却、蒸发、凝结。 2、研究对象：地球上的四大圈层之一、研究对象：地球上的四大圈层之一大气圈大气圈 主要研究内容：主要研究内容： 大气的一般特性：大气的组成、范围、结构、大气的一般特性：大气的组成、范围、结构、 温度、湿度、压力、密度等。温度、湿度、压力、密度等。

5、 大气现象的发生、发展、及能量的来源。大气现象的发生、发展、及能量的来源。 探求大气现象的本质、巡求变化规律。探求大气现象的本质、巡求变化规律。 将大气现象中的规律应用于实践。将大气现象中的规律应用于实践。 （二）天气学（二）天气学： 1、定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气过程、定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气过程、 天气系统的成因、演变规律，并在天气预报上应用的科学。天气系统的成因、演变规律，并在天气预报上应用的科学。 天气过程：天气系统的发生、发展、消失、演变的全过程天气过程：天气系统的发生、发展、消失、演变的全过程 天气系统：引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊、

6、天气系统：引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊、 低压槽等大气运动系统。低压槽等大气运动系统。 天气预报：人们根据天气演变规律的认识，对未来一定时天气预报：人们根据天气演变规律的认识，对未来一定时 期内天气变化作出的主观、客观的判断期内天气变化作出的主观、客观的判断 2、研究对象：地球上的大气、研究对象：地球上的大气 （三）气候学（三）气候学： 1、定义：研究地球上气候的形成原因、定义：研究地球上气候的形成原因、 分布类型、变化规律的科学。分布类型、变化规律的科学。 2、研究对象：地球上的气候。、研究对象：地球上的气候。 1-1 气象学与气候学的研究对象及应用气象学与气候学的研究对象及应用

7、一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 三、气象气候学与其他学科的关系三、气象气候学与其他学科的关系 四、气象气候学研究方法四、气象气候学研究方法 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 1、概念：、概念： 天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（温度、相对天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（温度、相对 湿度气压等）和大气现象（风、云、雨、雪、降水等）的综合。属于湿度气压等）和大气现象（风、云、雨、雪、降水等）的综合。属于 短时间内的微观现象。短时

8、间内的微观现象。 气候：是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间气候：是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间 相互作用下，相互作用下，在某一时在某一时段内大量天气过程的综合。不仅包括该地多年段内大量天气过程的综合。不仅包括该地多年 平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。属于平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。属于 长时间宏观现象。长时间宏观现象。 某一时段：某一时段：30年年 不仅包括该地多年平均天气状况，也包 括某些年份偶尔出现的极端天气状况。 例如： 哈尔滨气候特点是：夏季多雨，炎热；冬季寒冷 干燥。 温度、降水的平均状况：T=3.5

9、 P=554mm 温度、降水的极端状况：Tmax=36.7 Tmin=-38.7 2、变化周期：、变化周期： 天气天气：短期天气过程：活动时间5天 中期天气过程：活动时间510天 长期天气过程：活动时间10天3个月 特点是：天气变化快，周期短。 气候气候：周期分季际、年、十年、百年、千年、 万年等。 特点是：气候变化慢，时间长。 3、各自研究的系统：、各自研究的系统： 天气：仅是大气中所产生的天气现象，是个单纯天气：仅是大气中所产生的天气现象，是个单纯 的系统的系统 气候：包括大气、水、冰雪、陆地、生物（动气候：包括大气、水、冰雪、陆地、生物（动 物、植物、人）五个子系统。是个庞大的系统，物、

10、植物、人）五个子系统。是个庞大的系统， 各个系统相互联系、作用、各个系统相互联系、作用、 并决定着气候的长期并决定着气候的长期 平均状况。平均状况。 气候具有地方性的特点。气候具有地方性的特点。 “天气天气”与与“气候气候”的区别的区别 1 1、时间尺度、时间尺度： 天气天气某一瞬时、某一短时间，微观某一瞬时、某一短时间，微观 气候气候某一时段某一时段 宏观宏观 2 2、性质、性质： 天气天气不稳定性（变化快、周期短）不稳定性（变化快、周期短） 气候气候相对稳定性（变化周期较长）相对稳定性（变化周期较长） 3 3、系统、系统： 天气系统天气系统单纯的大气系统（锋面等）单纯的大气系统（锋面等）

11、气候系统气候系统庞大，五个子系统（大气圈、水圈、冰庞大，五个子系统（大气圈、水圈、冰 雪圈、陆地表面、生物圈）雪圈、陆地表面、生物圈） 地理、资环专业开设本课程，落脚点是地理、资环专业开设本课程，落脚点是“气候气候”。 1-1 气象学与气候学的研究对象及应用气象学与气候学的研究对象及应用 一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 三、气象气候学与其他学科的关系三、气象气候学与其他学科的关系 四、气象学的发展历史四、气象学的发展历史 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 部门自然地理学部门自然地理学 基础专业课：地

12、质学、气候学、地球概基础专业课：地质学、气候学、地球概 论、地图学等（论、地图学等（部门自然地理学部门自然地理学） 自然地理学：研究自然地理环境发生、自然地理学：研究自然地理环境发生、 发展及变化的科学。发展及变化的科学。 自然地理环境：由地球上的大气、水、自然地理环境：由地球上的大气、水、 岩石、生物圈组合的自然综合体。岩石、生物圈组合的自然综合体。 （一）与（一）与区域地理区域地理的关系：的关系： 1 1、不同的自然地理环境形成不同的气候类型、不同的自然地理环境形成不同的气候类型 例：东亚：海陆热力差异最大例：东亚：海陆热力差异最大 季风气候。季风气候。 美国东岸：陆地面积小，受墨西哥湾流

13、影美国东岸：陆地面积小，受墨西哥湾流影 响，形成冬季温暖、降水多，夏季凉爽潮湿响，形成冬季温暖、降水多，夏季凉爽潮湿 的海洋性或大陆湿润性气候的海洋性或大陆湿润性气候 2 2、气候条件不同，又改变着自然地理环境：、气候条件不同，又改变着自然地理环境： #潮湿地区：植物、动物种类多，土壤发育良好，潮湿地区：植物、动物种类多，土壤发育良好， 形成多层次的生物圈。形成多层次的生物圈。 植物：直径植物：直径1米的王莲、红木、从高大的乔木米的王莲、红木、从高大的乔木 低等的苔藓都有分布。低等的苔藓都有分布。 动物：大象、猴、猿、鳄等动物：大象、猴、猿、鳄等 #干旱地区：动物、植物极其稀少，种类也单一。干

14、旱地区：动物、植物极其稀少，种类也单一。 植物：耐旱的沙枣类。植物：耐旱的沙枣类。 动物：穴居类、啮齿类、爬行类。动物：穴居类、啮齿类、爬行类。 （二）与（二）与部门自然地理学部门自然地理学的关系的关系 1、气候条件不同，地貌地貌类型不同。 （二）与（二）与部门自然地理学部门自然地理学的关系的关系 1、气候条件不同，地貌地貌类型不同。 岩溶地貌：地质条件：碳酸岩类 气象条件：高温、高湿、湿热天气。 例如：广西桂林、云南路南石林、贵州黄果树地区 冻土地貌：气温要有周期性的变化，导致岩体 破坏、位移。 气候条件在地貌形成中的作用及其重要 （如黄土高原形成的“风成说”是强劲的偏北风 将北方的沙尘带入

15、该区的）。 地貌也是气候形成的一个重要因素（青藏高原的 崛起不仅它本身形成了独特的高原气候，发育了 明显的垂直气候带，而且它又是气候分区的明显 界限，同时它对于东亚季风的形成起着至关重要 的作用）。 2 2、气候条件不同，土壤类型不同：、气候条件不同，土壤类型不同： 气候是影响土壤形成过程的最基本因素之一。气候是影响土壤形成过程的最基本因素之一。 它影响着成土的过程、方向、强度分布等它影响着成土的过程、方向、强度分布等 2 2、气候条件不同，土壤类型不同：、气候条件不同，土壤类型不同： 气候是影响土壤形成过程的最基本因素之一。它影响气候是影响土壤形成过程的最基本因素之一。它影响 着成土的过程、

16、方向、强度分布等着成土的过程、方向、强度分布等 热带热带砖红壤：高温多雨、潮湿砖红壤：高温多雨、潮湿 腐殖质层腐殖质层 风化后的风化后的AL2O3（约有十几米厚）（约有十几米厚） 母质层母质层 温带温带暗棕壤：冬季寒冷，夏季暖热多雨暗棕壤：冬季寒冷，夏季暖热多雨 1、枯枝落叶层枯枝落叶层 2、腐殖质层腐殖质层 3、沉积层（约有沉积层（约有2米厚）米厚） 4、母质层母质层 3、气象学与气候学和陆地水文学、气象学与气候学和陆地水文学 （1）气候条件直接影响地面水和地下水的运动和）气候条件直接影响地面水和地下水的运动和 分布。分布。特别是降水的强度、降水量的大小、降水的地理特别是降水的强度、降水量的

17、大小、降水的地理 分布和季节分配直接影响河川径流的情况。另一方面，气分布和季节分配直接影响河川径流的情况。另一方面，气 温、风等对水文情况也有一定的影响。温、风等对水文情况也有一定的影响。 “河流是气候的产物河流是气候的产物”。 （2）下垫面的干湿、水体的分布又直接影响着各）下垫面的干湿、水体的分布又直接影响着各 地的气候。地的气候。 1-1 气象学与气候学的研究对象及应用气象学与气候学的研究对象及应用 一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 三、气象气候学与其他学科的关系三、气象气候学与其他学科的关系 四、气象气候学研究方法

18、四、气象气候学研究方法 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 四、气象气候学研究方法四、气象气候学研究方法 三、气象学的研究方法三、气象学的研究方法 1、统计学方法、统计学方法 2、动力学方法、动力学方法 方法论：确定论方法论：确定论 随即论随即论 确定论的方法及其缺陷: 一一对应的演化 天气预报 可以用确定模型来描述，动力学研究方法动力学研究方法 一个确定性系统内具有“内在随机性” 随机论的依据：随机论的依据： 现象演化-一多对应 建立在气候的不确定性建立在气候的不确定性 统计学方法统计学方法 气象学研究方法： 动力学方法-数学背景数学背景-一一对应的确定论一一对应的确定论

19、统计学方法-数学背景-一多对应的概率论 两种方法背道而驰 1-1 气象学与气候学的研究对象及应用气象学与气候学的研究对象及应用 一、气象学与气候学的研究对象：一、气象学与气候学的研究对象： 二、天气与气候的区别：二、天气与气候的区别： 三、气象气候学与其他学科的关系三、气象气候学与其他学科的关系 四、气象气候学研究方法四、气象气候学研究方法 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 五、在实践中的应用五、在实践中的应用 主要表现在三个方面：主要表现在三个方面： （一）提供气象观测资料，并加以整理分析，找出（一）提供气象观测资料，并加以整理分析，找出 它们的规律和特性，供生产建设部门

20、应用。它们的规律和特性，供生产建设部门应用。 （二）提供未来天气预报和气候变化趋势预报，做（二）提供未来天气预报和气候变化趋势预报，做 生产建设部门的参谋。生产建设部门的参谋。 （三）根据生产建设的需要，提供人工控制局部天（三）根据生产建设的需要，提供人工控制局部天 气和改造小气候的条件。气和改造小气候的条件。 前二项应用最广前二项应用最广 8月月4日傍晚，福州市闽清日傍晚，福州市闽清 县被乌云笼罩。县被乌云笼罩。8月月4日日19 时时30分，分，2003年第年第9号强号强 热带风暴热带风暴“莫拉克莫拉克”在福在福 建省晋江市围头登陆。受建省晋江市围头登陆。受 其影响，福州市当晚乌云其影响，福

21、州市当晚乌云 密布。福州市气象局的工密布。福州市气象局的工 作人员抓住这一机会，对作人员抓住这一机会，对 福州市闽清县实施了人工福州市闽清县实施了人工 增雨。此次人工增雨较好增雨。此次人工增雨较好 地缓解了当地旱情。地缓解了当地旱情。 英文名英文名Morakot，来源于泰国，在泰国语中的意思是，来源于泰国，在泰国语中的意思是“雷天使雷天使” 台风莫拉克台风莫拉克 ： 形成：形成：2009年8月2日 消散：消散：2009年8月11日 最高风速：最高风速：155km/h （10分钟平均风速）； 190km/h （1分钟平均风速） 最低气压：最低气压：945hPa 财产损失：财产损失： 总共至少34

22、亿美元 死亡人数：死亡人数：12死（菲律宾）；461死192人失踪（中国台湾）；6死3失踪 （中国大陆）影响地区：影响地区：菲律宾、中国 在台风莫拉克在台风莫拉克 下，菲律宾多下，菲律宾多 处严重水浸处严重水浸 五、本学科在实践中的应用：五、本学科在实践中的应用： 1、农业方面、农业方面 积雪与农业：瑞雪兆丰年积雪与农业：瑞雪兆丰年 冬雪下三天，来年麦增产冬雪下三天，来年麦增产 麦盖三次被，头枕馒头睡麦盖三次被，头枕馒头睡 原因：原因： 保温作用：当雪厚达保温作用：当雪厚达5厘米时，地温高于雪上温度达厘米时，地温高于雪上温度达 3，而雪厚达，而雪厚达10厘米时，则达厘米时，则达5 增墒作用：春

23、天雪化增加土壤湿度增墒作用：春天雪化增加土壤湿度 除虫作用：冻死害虫、浸渍害虫除虫作用：冻死害虫、浸渍害虫 肥田作用：一升雪中含氮化物肥田作用：一升雪中含氮化物7.52毫克，比雨水高出毫克，比雨水高出 倍倍 2、军事方面：、军事方面： 孙子兵法 兵者， 国之大事， 死生之地， 存亡之道， 不可 不察也故经之以五事, 极之以计而索其情：一曰 道， 二曰天， 三曰地， 四日将，五曰法 天者、阴阳、寒暑、时制也 2、军事方面：、军事方面： 草船借箭：赤壁之战正值隆冬，冬季夜间地面温度下草船借箭：赤壁之战正值隆冬，冬季夜间地面温度下 降速度快降速度快,空气易达到饱和空气易达到饱和,多余的水汽就会冻结，

24、形成水多余的水汽就会冻结，形成水 珠。夜越长珠。夜越长,冷却作用持续时间长，加之长江低空空气水冷却作用持续时间长，加之长江低空空气水 汽含量充沛，两岸大军操练兵马尘埃增多汽含量充沛，两岸大军操练兵马尘埃增多,空气中的凝结空气中的凝结 核多，一旦出现无云风小的天气，便会形成大雾。核多，一旦出现无云风小的天气，便会形成大雾。 火烧连营：农历六月，梅雨天气过后锋面北移，长江火烧连营：农历六月，梅雨天气过后锋面北移，长江 中下游受单一的暧气团控制，在副高控制下形成炎热干燥中下游受单一的暧气团控制，在副高控制下形成炎热干燥 的伏旱天气，蜀兵耐不得暑热，撤尽山谷在树荫浓密处避的伏旱天气，蜀兵耐不得暑热，撤尽山谷在树荫浓密处避 暑。树栅连营，纵横七百里。陆逊带领吴兵乘风猛之夜，暑。树栅连营，纵横七