气象学与气候学：第一章 引论

1、地球科学地球科学 空间科学 地质学 地理学空间科学地质学地理学第一章 引论第一节 地理学的研究对象、体系结构 一、研究对象地理学是研究地理环境的科学。地理环境的空间范围地理环境可分为自然环境、经济环境和社会文化环境三类。 地理学的三大分支：自然地理学、经济地理学和人文地理学地理学 一、研究对象地理学是研究地理环境的科学。地理环境的空间范围地理环境可分为自然环境、经济环境和社会文化环境三类。 地理学的三大分支：自然地理学、经济地理学和人文地理学 二、组成自然地理环境的四大圈层大气圈水圈岩石土壤圈整体性区域性生物圈 三、自然地理学的体系结构大气圈水圈岩石土壤圈气象气候学水文学植物地理学地貌学、土壤

2、地理学地球的宇宙环境地球概论地球的内部环境地质学生物圈 四、地理学学科体系 地理并不是按照数理逻辑建立起来，而是按照思辨建立起来，属于自然科学领域古老又非常有生命力的科学。一般来说，认识地理有三个层次，一是最朴素的地理概念，二是上升到地理的实践方面，三就是版图、地理理念和地理哲学。第二节 气象学与气候学的研究对象、任务探讨大气的特性和状态，如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律一、气象学的研究内容 （1） （2） （3）专门研究大气物理性质及其变化原理着重讨论天气

3、现象及其演变规律，并据以预报未来天气变化与地理和环境科学关系最密切二、气象学的分类 大气物理学 天气学 气候学 三、天气和气候的概念天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状况和大气现象的综合。而气候指的是在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。气候不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。天气过程是大气中的短期过程，而气候过程是长期大气过程。天气系统是单纯的大气系统，而决定气候变化的因子不仅是大气内部的种种过程，还决定于发生在大气上边界和下边界处的各种物理过程和化学过程。 四、气象学与气候学课程定位

4、以普通气象学为基础，以气候学为重点的专业基础课，也是基本技术训练课程。 主要掌握天气演变和气候形成的规律性，了解和解释各不同地区的气候特征，弄清气候资源及其地理分布，进行气候分类和气候区划，研究气候变迁的原因及其规律。第一篇：基本气象知识，它是学好天气学，气候学的理论基础 第二篇：天气学，主要介绍天气系统的概念以及各种天气系统的形成、演变过程 五、本书的知识结构层次第三篇：气候学部分，主要介绍气候的形成、分布及变化 第一章 （有关大气的物理性状） 第二章 大气的热能和温度第三章 大气中的水分第四章 大气的运动第五章 天气系统基本气象知识，它是学好天气学，气候学的理论基础 为天气学，主要介绍天气

5、系统的概念以及各种天气系统的形成、演变过程 五、本书的知识结构层次第六章 第八章为气候学部分，主要介绍气候的形成、分布及变化 第三节 气候系统概述大气圈水圈冰雪圈陆地表面生物圈气候系统一、大气圈概述氮氧氩水汽臭氧大气气溶胶粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大气的组成大气中的氮能够冲淡氧，使氧不致太浓，氧化作用不过于激烈。还是植物体内不可缺少的养料。二氧化碳、甲烷等一、大气圈概述氮氧氩水汽臭氧大气气溶胶粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大气的组成二氧化碳、甲烷等是天气变化的一个重要

6、角色。大气降水成为陆地上淡水的主要来源。水的相变和水分循环不仅把大气圈、海洋、陆地和生物圈紧密地联系在一起，而且对大气运动的能量转换和变化，以及对地面和大气温度都有重要的影响。一、大气圈概述氮氧氩水汽臭氧大气气溶胶粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大气的组成二氧化碳、甲烷等 臭氧的形成 臭氧的分布（20- 30km） 臭氧的作用一、大气圈概述氮氧氩水汽臭氧大气气溶胶粒子0% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大气的组成都是温室气体二氧化碳、甲烷等一、大气圈概述氮氧氩水汽臭氧大气气溶胶粒子0

7、% 20% 40% 60% 80% 100% 78.08%20.95%0.93%（一）大气的组成二氧化碳、甲烷等多种固体和液体微粒，固体微粒是水汽凝结的核心，成为成云致雨的必要条件（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层云、雾、雨雪等主要天气现象都出现在此层，是气象学、 气候学研究的重点层次。对流层有三个主要特征：（1）气温随高度增加而降低（2）垂直对流运动显著（3）气象要素水平分布不均匀（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层 行星边界层或摩擦层 自由大气 对流层顶（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层自对流层顶至55km左右。随

8、着高度的增高，气温最初保持不变或微有上升。大约到30km以上，气温随高度增加而显著升高。平流层中水汽含量极少，大多数时间天空是晴朗的。（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层自平流层顶至85km左右。气温随着高度的增加迅速下降，并有相当强烈的垂直运动。中间层内水汽含量更极少，几乎没有云层出现。在中间层的60-90km高度上，有一个只有白天才出现的电离层，叫做D层。（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层热层没有明显的顶部。气温随着高度的增加迅速上升。在热层中空气处于高度电离状态，其电离的程度不均匀，其中最强的有两区，即E层（约位于90-130km）和F层

9、（约位于160-350km）。F层在白天还分为F1和F2两区。此外，在高纬度地区的晴夜，在热层中出现彩色的极光。（二）大气的结构对流层平流层中间层热层散逸层 大气的垂直分层气温随着高度的增加很少变化。由于温度高，空气粒子运动速度很大，大气粒子经常散逸至星际空间。（二）大气的结构 大气的垂直分层二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述（一）水圈 海洋约占地球表面的71%。到达地表的太阳辐射能约有80%为海洋表面所吸收，无论从力学和热力学效应来看，海洋在气候系统中具有最大的惯性，是一个巨大的能量储存库。（二）陆面 例如海陆分布与山脉大地形在动力学和热力学两方面对大气环流的形成起着重要作用。地表土壤作为大

10、气中微粒物质的一个主要来源，在气候变化中产生巨大的影响。二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述（三）冰雪圈 冰雪圈包括大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪盖等。目前全球陆地约有10.6%被冰雪所覆盖，海冰的面积比陆冰的面积要大。由于冰雪具有很大的反射率，在冰雪覆盖下，地表与大气间的热量交换被阻止，因此冰雪对地表热量平衡有很大影响。它是气候系统中的一个重要子系统。（四）生物圈 生物圈主要包括陆地和海洋中的植物，在空气、海洋和陆地生活的动物，也包括人类本身。它们对气候的变化都很敏感，而且反过来又影响气候。生物对于大气和海洋的二氧化碳平衡，气溶胶粒子的产生，以及其它与气体成分和盐类有关的化学平衡等都有很重要的作用。第四节 有关大气的物理性状 一、主要气象要素 气象要素主要包括气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等。（一）气温 大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表。 T = t + 273.15 t + 273 一、主要气象要素 气象要素主要包括气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等。（二）气压（三）湿度1.水气压和饱和水气压2.相对湿度 3.饱和差 4.比湿5.水汽混合比表示湿度的物理量6.露点一、主要气象要素（四）降水 降水量以毫米（mm）为单位 雪深、雪压（五）风（六）云量 风速通常