中科大气象原理与气候学讲义08气侯的分布、分类和变化

第八章气侯的分布、分类和变化第一节气温和降水的地理分布一、海平面气温的地理分布1、纬度的影响在全球平均气温分布图上，可明显地看出，随着纬度的升高，气温逐渐降低。2、海陆和地形的影响冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，而夏季相反。此外，高大山脉能阻止冷空气的流动，也能影响气温的分布。3、热赤道最高温度带并不位于赤道上，而是冬季在5-10°N处，夏季移到20°N左右。这一带1月和7月平均温度均高于24℃，故称为热赤道。4、极值温度分布南半球不论冬夏，最低温度都出现在南极。北半球仅夏季最低温度出现在极地附近，而冬季最冷地区出现在东部西伯利亚和格陵兰地区。二、降水的地理分布从总体来说，全球可分为四个降水带。（一）赤道多雨带赤道及两侧是全球降水量最多的地带，这是由于大量湿热空气剧烈上升所致，该带以对流雨为主。年降水量为1000-2000mm，个别地区（如太平洋岛屿与大陆的高耸海岸）年降水量可超过3000-4000mm。（二）南北纬15°-35°少雨带南北纬15°-35°处于副热带高压的控制下，以下沉气流为主，是全球降水量很少的地带，尤其是在大西洋西岸及大陆内部降水更少，年降水量一般不超过500mm。撒哈拉沙漠某些地方的处降水量仅5mm。（三）中纬多雨带（温带多雨带）温带的年降水量比副热带多，一般在500-1000mm。其多雨的原因，主要是该地区锋面、气旋活动频繁，因此多锋面、气旋雨。大陆东岸还受季风影响，夏季风来自海洋，带来较多降水。本带也有局部地区降水特别丰富，如智利西海岸（42°-54°S）降水量为3000-4000mm。（四）高纬少雨带高纬因纬度高，全年气温低，蒸发微弱，故降水量少，一般全年降水量不超过300mm。第二节气候分类一、气候分类的基本原理将世界各地的气候依照一定的原则和标准分门别类的归并成若干类型，称为气候分类；为使气候分类符合于客观存在而采取的手段，称为气候分类法。道库恰耶夫在19世纪末20世纪初，发现两条最基本的自然地理规律：一是地理环境的完整性和不可分割性规律；二是地理地带性规律。前者的基础是地理环境中各地理要素之间以及整个地理环境与“外界”（首先为太阳辐射和地球内部物质）通过物质和能量交换，形成一个完整的有机整体——自然地理系统。系统中各个要素的空间分布和时间变化都受其它要素的制约，即它们在空间和时间上具有一定的对应关系。气候学家常据此参考其它地理要素的分布（如植被、土壤和水文等）进行气候分类；后者揭示了自然地理系统中最基本的地域分异的基础，它们与其成因共同构成了气候分类中需要考虑的基本内容，因此这条规律是气候分类最重要的理论基础。二、世界气候分类方法（一）实验分类法从气候特征的地域分异规律出发，着眼于气候与自然景观的关系，根据对气候最敏感的自然现象来进行分类，用实验方法和统计方法确定分类指标和气候类型的界线。以柯本分类法为例。（二）成因分类法成因分类法综合考虑了太阳辐射、下垫面性质、海陆分布、洋流、大气环流和水分输送的影响，比较全面地概括了气候形成因子的综合效应，从气候学角度来考虑，应该说是一种较为合理的分类法。在气候形成的各因子中，大气环流是气候形成因子和气候特征之间联系的纽带，其综合性很强，因此，近代各成因分类法多以气团和气候锋的位置及其季节变化为依据来界定气候类型。主要以阿里索夫分类法为例。（三）理论分类法它是在深入认识气候特征与各气候形成因子的关系基础上，应用水、热平衡理论，选择分类依据，设计分类指标，建立分类方案的方法。以斯查勒气候分类法为例。第三节气候变化一、气候变化的史实（一）地质时期的气候变化（距今22亿年到1万年）在其气候变化中，地球经历过几次大冰期气候。其中最近的三次大冰期气候具有全球性意义，发生的时间比较肯定，即震旦纪大冰期、石炭一二迭纪大冰期和第四纪大冰期。期间主要以温暖气候为主温暖期约占整个地球气候史的90%。在大冰期或大间冰期内，虽然全球气温普遍偏低或偏高，但存在相对的冷暖和干湿的交替。如距今最近的第四纪大冰期中，还存在尺度较小的亚冰期和亚间冰期。每个亚冰期内，还有若干尺度更小的副冰期和副间冰期。（二）历史时期的气候变化历史时期的气候变化，通常是指第四纪大冰期中武木（大理）亚冰期的最近一次副冰期结束以来1万年左右的所谓“冰后期”气候。（三）近代气候变化特征1、冷暖变化近百年来有大量气温观测记录表明，从19世纪末到20世纪40年代，世界气温曾出现明显的波动上升现象。2、干湿变化近百年来世界降水的变化，概括起来是，在纬向环流强盛时高纬度降水增加，低纬度降水减少，中纬度大陆西岸降水增多，东岸降水减少。综上所述，全球地质时期气候变化的时间尺度在22亿年到1万年以上，以冰期和间冰期的交替出现为特征，气温变化幅度在10℃以上。冰期来临时，不仅整个气候系统变化，甚至导致地理环境的改变。历史时期的气候变化是近1万年来，主要是近5000年来的气候变化，变化的幅度最大不超过2-3℃，大都是在地理环境基本不变的情况下发生。近代的气候变化主要是指近百年或20世纪以来的气候变化，气温振幅在0.5-1.0℃之间。二、气候变化的可能原因太阳辐射和宇宙——地球物理因子都是通过大气和下垫面来影响气候变化的。人类活动既能影响大气和下垫从而使气候发生变化，又能直接影响气候。（一）太阳辐射的变化１、地球轨道因素地球地自己的公转轨道上，接受太阳辐射能。而地球公转轨道的三个要素：偏心率地轴倾角和春分点的位置都以一定的周期变动着，这就导致地球上所受到的天文辐射发生变动，引起气候变迁。２、火山活动引起大气透明度的变化火山活动能强烈地反射和散射太阳辐射，削弱到达地面的直接