气象学与气候学期末复习提纲简答题

气象学与气候学期末复习提纲简答题大气的组成和垂直分层1.大气的主要成分及其作用干洁空气：氮气占大气总量的78.08%，是生物体蛋白质的重要组成部分；氧气占20.94%，是维持生命活动所必需的气体，参与生物的呼吸作用；氩气占0.93%，是惰性气体，对大气性质有一定影响。二氧化碳占0.032%，是绿色植物进行光合作用的原料，同时对地面具有保温作用。臭氧主要分布在平流层，能吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害。水汽：是大气中唯一能发生相变的成分，其相变过程伴随着热量的吸收和释放，对天气变化有重要影响。水汽含量的变化会导致云、雾、降水等天气现象的产生。固体杂质：如尘埃、花粉、盐粒等，它们是大气中水汽凝结的凝结核，对云、雾、降水的形成起着重要作用。同时，一些沙尘等固体杂质的远距离输送还会影响空气质量和气候。2.大气垂直分层的依据、各层特点及与人类活动的关系对流层：依据气温随高度的变化情况进行分层。特点是气温随高度递减，平均每上升100米气温降低0.65℃；空气具有强烈的对流运动；天气现象复杂多变。对流层与人类活动关系最为密切，我们生活在对流层底部，它的变化直接影响着我们的日常生活，如风霜雨雪等天气都发生在这一层。飞机一般也在对流层顶部飞行，以避开复杂的天气。平流层：气温随高度升高而升高，这是因为该层存在臭氧层，臭氧吸收紫外线使气温升高。空气以水平运动为主且较为稳定。平流层对航空飞行有利，飞机在平流层飞行可以获得较好的飞行条件，减少颠簸。中间层：气温随高度迅速降低，空气垂直对流强烈。热层：气温随高度迅速升高，该层空气处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要意义。散逸层：空气稀薄，气温高，地球引力作用弱，气体分子可以逃逸到宇宙空间。大气的热力状况1.太阳辐射、地面辐射和大气辐射的特点及相互关系太阳辐射：是地球大气最重要的能量来源。太阳辐射能主要集中在可见光区，其能量分布具有一定的光谱特征。太阳辐射经过大气的削弱作用后到达地面，削弱作用包括吸收、散射和反射。大气对太阳辐射的吸收具有选择性，如臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线。散射作用使太阳辐射向四面八方散开，其中波长较短的蓝光散射较强。反射作用主要由云层和较大尘埃完成，云层越厚，反射越强。地面辐射：地面吸收太阳辐射后增温，同时向外辐射能量。地面辐射的能量主要集中在红外线波段，其辐射能力比太阳辐射弱，但由于地面温度比太阳低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射长。地面辐射是近地面大气主要的直接热源。大气辐射：大气吸收地面辐射后增温，也向外辐射能量。大气辐射一部分射向地面，称为大气逆辐射，它对地面起到保温作用，减少了地面热量的散失。大气辐射的波长比地面辐射更长，属于长波辐射。相互关系：太阳辐射是地面辐射和大气辐射的能量源泉。地面吸收太阳辐射后升温，然后以地面辐射的形式将热量传递给大气，大气吸收地面辐射后增温并进行大气辐射，其中大气逆辐射又将部分热量返还给地面，从而形成了大气的热力作用过程。2.大气的削弱作用和保温作用原理及对地球环境的影响削弱作用原理：大气通过吸收、散射和反射等方式削弱太阳辐射。吸收作用减少了到达地面的太阳辐射能量，不同气体对不同波长的太阳辐射吸收情况不同。散射作用使太阳辐射在传播过程中改变方向，一部分能量散失，其中蓝光散射使天空呈现蓝色。反射作用则直接减少了到达地面的太阳辐射量，云层的反射作用最为显著。削弱作用使得到达地面的太阳辐射能量减少，降低了白天地面的升温幅度，避免了地面温度过高对生物造成伤害。保温作用原理：地面辐射是近地面大气主要的直接热源，大气吸收地面辐射后增温。大气增温后向外辐射能量，其中大气逆辐射将部分热量返还给地面，补偿了地面辐射损失的热量，起到了保温作用。保温作用使得夜晚地面降温速度减缓，保持了地球表面相对稳定的温度环境，有利于生物的生存和发展。对地球环境的影响：大气的削弱作用和保温作用共同调节了地球表面的温度，使得地球表面昼夜温差不至于过大。如果没有大气的削弱作用，白天地面会迅速升温，温度过高；夜晚地面会迅速降温，温度过低，不利于生物的生存。而保温作用使得地球表面能够维持适宜的温度，为生命的存在提供了必要条件。同时，大气的热力作用还影响着全球的气候分布和变化，例如云层的反射作用在一定程度上影响着地球的热量平衡，进而影响气候。大气的运动1.热力环流的形成原理及实例形成原理：由于地面冷热不均而形成的空气环流。当地面受热不均时，近地面空气会出现受热膨胀上升和冷却收缩下沉的情况。受热地区空气上升，近地面形成低气压，高空形成高气压；冷却地区空气下沉，近地面形成高气压，高空形成低气压。同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区，从而形成热力环流。实例：海陆风是典型的热力环流实例。白天，陆地比海洋升温快，陆地近地面空气受热膨胀上升，形成低气压，海洋上空气相对冷却下沉，形成高气压，风从海洋吹向陆地，形成海风；夜晚，陆地比海洋降温快，陆地近地面空气冷却收缩下沉形成高气压，海洋上空气相对温暖上升形成低气压，风从陆地吹向海洋，形成陆风。城市风也是热力环流的表现。城市由于人口密集、工业活动等，气温比郊区高，城市近地面空气受热上升，形成低气压，郊区空气相对冷却下沉，形成高气压，风从郊区吹向城市，在城市与郊区之间形成城市风。2.大气的水平运动——风的形成过程及影响风的因素形成过程：风是空气的水平运动。其形成首先是由于水平气压梯度力的作用，它是促使大气由高气压区流向低气压区的力，是风形成的直接原因。水平气压梯度力垂直于等压线，由高压指向低压。在水平气压梯度力的作用下，空气开始做水平运动。但由于地转偏向力的影响，在北半球，地转偏向力使风向右偏，在南半球向左偏。地转偏向力始终与风向垂直，只改变风向，不改变风速。摩擦力也会影响风，摩擦力与风向相反，它会减小风速。当水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力达到平衡时，空气做匀速直线运动，此时的风向与等压线斜交。影响风的因素：水平气压梯度力是决定风的大小和方向的最基本因素，气压梯度越大，风速越大。地转偏向力只改变风向，不改变风速，其大小与纬度有关，纬度越高，地转偏向力越大。摩擦力会减小风速，其大小与地面状况有关，如粗糙地面摩擦力大，风速减小明显；海面摩擦力小，风速相对较大。此外，海拔高度也会影响风，海拔越高，空气密度越小，气压梯度力等因素对风的影响也会有所变化。例如在山区，由于地形起伏，会导致局部地区的风场发生复杂变化，形成山谷风、焚风等特殊的风况。天气系统1.锋面系统的分类、特点及天气变化冷锋：冷气团主动向暖气团移动的锋。冷锋过境前，暖气团控制，天气温暖晴朗；过境时，常出现大风、降温、降雨、降雪等天气，降雨区主要在锋后；过境后，冷气团控制，气温下降，气压升高，天气转晴。例如，冬春季节我国北方的寒潮天气就是由冷锋活动引起的，会带来剧烈降温、大风和雨雪天气。暖锋：暖气团主动向冷气团移动的锋。暖锋过境前，冷气团控制，天气低温晴朗；过境时，多为连续性降水，降雨区主要在锋前；过境后，暖气团控制，气温升高，气压降低，天气转晴。如在我国东北地区，春季常出现暖锋天气，带来连续性降水，气温逐渐升高。准静止锋：冷暖气团势力相当，使锋面来回摆动的锋。准静止锋过境时，降水强度小，持续时间长。例如，江淮准静止锋在每年6月中旬左右出现，造成江淮地区长达一个月左右的梅雨天气，阴雨连绵。昆明准静止锋则导致云贵高原地区冬半年多阴雨天气，影响当地的交通、农业等。2.气旋和反气旋系统的特点及天气状况气旋：中心气压低，四周气压高的大气水平涡旋。在北半球，气旋呈逆时针方向旋转，南半球呈顺时针方向旋转。气旋中心气流上升，多阴雨天气。气旋过境时，常出现大风、降雨等天气。例如，台风就是强烈发展的热带气旋，带来狂风、暴雨和风暴潮等灾害性天气，对沿海地区造成严重影响。温带气旋也会带来降水和大风天气，影响范围较大，常出现在中高纬度地区。反气旋：中心气压高，四周气压低的大气水平涡旋。在北半球，反气旋呈顺时针方向旋转，南半球呈逆时针方向旋转。反气旋中心气流下沉，天气晴朗。反气旋控制下的地区，多为晴朗少云天气，夏季炎热干燥，冬季寒冷干燥。例如，我国北方秋季经常受蒙古西伯利亚反气旋控制，天气晴朗，秋高气爽。气候的形成和变化1.影响气候的主要因素太阳辐射：是气候形成的最基本因素，它决定了地球表面不同纬度地区获得的热量差异，从而导致了不同纬度气候带（如热带、温带、寒带）的形成。太阳辐射的季节变化和年际变化也会影响气候，例如太阳辐射的强弱变化会导致气温的波动。大气环流：大气环流促进了高低纬度之间、海陆之间的热量和水汽交换，调整了全球的热量和水汽分布，对气候的形成和变化有着重要影响。例如，季风环流影响着季风气候区的降水和气温变化；西风带控制下的地区气候较为温和湿润。海陆分布：海陆热力性质差异显著，陆地比热容小，升温快降温也快；海洋比热容大，升温慢降温也慢。海陆分布影响了气温和降水的分布，沿海地区气候具有海洋性特征，气温年较差小，降水较多；内陆地区气候具有大陆性特征，气温年较差大，降水较少。同时，海陆分布还影响了洋流的分布，洋流对沿岸气候有增温增湿或降温减湿的作用。地形：地形对气候的影响主要体现在气温和降水方面。山地气温随海拔升高而降低，一般每上升1000米气温降低6℃左右。山地的迎风坡降水多，背风坡降水少，形成地形雨。高大山脉还会阻挡气流运动，改变气候分布，例如青藏高原的隆起对东亚气候产生了深远影响。洋流：暖流对沿岸气候有增温增湿作用，寒流对沿岸气候有降温减湿作用。例如，北大西洋暖流使西欧地区气候温和湿润，而秘鲁寒流使南美洲西海岸地区气候干旱少雨。2.世界主要气候类型的分布、特点及成因热带雨林气候：分布在赤道附近，如亚马孙平原、刚果盆地、马来群岛等地。特点是终年高温多雨。成因是终年受赤道低气压带控制，盛行上升气流，多对流雨。热带草原气候：分布在热带雨林气候南北两侧，如非洲中部、南美洲巴西高原等地。特点是终年高温，有明显的干湿季。成因是受赤道低气压带和信风带交替控制，当受赤道低气压带控制时为湿季，受信风带控制时为干季。热带沙漠气候：分布在南北回归线附近的大陆西岸和内陆地区，如撒哈拉沙漠、阿拉伯半岛等地。特点是终年炎热干燥。成因是终年受副热带高气压带或信风带控制，盛行下沉气流，降水稀少。热带季风气候：分布在亚洲南部和东南部，如印度半岛、中南半岛等地。特点是终年高温，有明显的旱雨两季。成因是海陆热力性质差异和气压带风带的季节移动，冬季受海陆热力性质差异影响，盛行东北季风，为旱季；夏季受气压带风带季节移动影响，南半球的东南信风越过赤道偏转成西南季风，带来丰富降水，为雨季。亚热带季风气候和亚热带湿润气候：分布在南北纬25°35°大陆东岸，如我国南方地区、美国东南部等地。特点是夏季高温多雨，冬季温和少雨。成因是海陆热力性质差异，夏季受来自海洋的夏季风影响，降水丰富；冬季受来自陆地的冬季风影响，降水较少。地中海气候：分布在南北纬30°40°大陆西岸，如地中海沿岸、美国加利福尼亚州等地。特点是夏季炎热干燥，冬季温和多雨。成因是夏季受副热带高气压带控制，盛行下沉气流，炎热干燥；冬季受西风带控制，温和多雨。温带海洋性气候：分布在南北纬40°60°大陆西岸，如欧洲西部、北美洲西海岸等地。特点是终年温和多雨。成因是终年受西风带控制，西风从海洋带来丰富水汽，降水较多，且终年受海洋影响，气温变化较小。温带大陆性气候：分布在中纬度大陆内部，如亚欧大陆和北美大陆内部。特点是冬冷夏热，降水稀少。成因是深居内陆，距海遥远，受海洋影响小，水汽难以到达。温带季风气候：分布在亚洲大陆东部，如我国华北、东北地区，日本和朝鲜半岛等地。特点是夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。成因是海陆热力性质差异，夏季受来自海洋的夏季风影响，降水丰富；冬季受来自陆地的冬季风影响，寒冷干燥。寒带气候：包括苔原气候和冰原气候。苔原气候分布在北冰洋沿岸，特点是终年寒冷，降水稀少，只有苔藓、地衣等低等植物。冰原气候分布在南极大陆和格陵兰岛，特点是终年酷寒，降水极少，几乎没有植被。成因是纬度高，太阳辐射弱，气温极低。高原山地气候：分布在高大山脉和高原地区，如青藏高原、安第斯山脉等地。特点是气温随海拔升高而降低，气候垂直变化明显。成因是海拔高，空气稀薄，气温低，同时由于地形起伏大，气候垂直差异显著。气候变化及其影响1.全球气候变化的主要表现及趋势主要表现：气温升高是全球气候变化的显著特征之一，近百年来全球平均气温呈上升趋势。海平面上升，主要是由于气温升高导致冰川融化和海水热膨胀。降水分布也发生了变化，一些地区降水增多，而另一些地区降水减少，极端降水事件的频率和强度增加。此外，气候变暖还导致了一些生物物候期的变化，如植物发芽、开花、结果时间提前或推迟，动物迁徙、繁殖等行为也受到影响。趋势：全球气候变化仍在持续，未来气温预计将继续升高，海平面将进一步上升，降水格局的变化可能会更加复杂，极端气候事件（如暴雨、干旱、飓风、热浪等）发生的频率和强度可能会进一步增加。2.气候变化对自然生态系统和人类社会的影响对自然生态系统的影响：生物多样性受到威胁：许多物种由于无法适应气候变化而面临生存危机，一些动植物的栖息地缩小或消失，物种分布范围发生改变，导致物种数量减少。例如，北极熊因北极海冰融化，其生存空间受到严重威胁。生态系统结构和功能改变：气温和降水的变化影响了植物的生长和分布，进而影响整个生态系统的食物链和物质循环。例如，一些地区的森林因干旱等气候变化可能出现病虫害增加、生产力下降等问题，影响森林生态系统的碳储存等功能。海平面上升威胁沿海生态系统：沿海湿地、珊瑚礁等生态系统受到海水淹没和侵蚀的影响，湿地面积减少，珊瑚礁白化现象加剧，破坏了海洋生态系统的平衡。对人类社会的影响：农业生产受到冲击：气候变化导致的气温升高、降水变化、极端气候事件增加等，影响农作物的生长周期、产量和质量。例如，高温干旱可能导致农作物减产，暴雨洪涝可能淹没农田，影响农业生产的稳定性。同时，病虫害的发生范围和频率可能扩大，增加农业生产成本。水资源问题加剧：降水分布变化导致一些地区水资源短缺，而另一些地区可能出现洪水泛滥。海平面上升还会影响沿海地区的地下水水质，造成海水入侵，使可用水资源减少。此外，水资源的时空分布不均增加了水资源调配和管理的难度。影响人类健康：气候变化导致一些传染病的传播范围扩大，如疟疾、登革热等疾病的传播区域可能因气温升高而向北扩展。高温热浪天气会增加中暑、心血管疾病等的发病率，对人类健康构成威胁。同时，极端气候事件造成的灾害（如洪水、台风等）会导致人员伤亡和财产损失，影响社会稳定。经济损失增加：气候变化引发的各种灾害（如农业减产、基础设施损坏、工业停产等）给全球经济带来巨大损失。例如，沿海地区的城市和工业设施因海平面上升和风暴潮面临更高的风险，需要投入大量资金用于防洪、防潮等基础设施建设和灾害应对。气象灾害1.主要气象灾害的类型、成因及危害台风：形成于热带或副热带洋面上的强烈气旋。成因是广阔的暖洋面提供充足水汽，一定的地转偏向力使空气旋转辐合上升。危害主要有狂风，可吹倒建筑物、破坏电力设施等；暴雨，引发洪水，淹没城市和农田；风暴潮，冲毁沿海堤坝，淹没沿海地区，造成人员伤亡和财产损失。暴雨洪涝：短时间内大量降水导致江河洪水泛滥、城市内涝等现象。成因包括持续性强降水天气系统影响、地形地势不利于排水等。危害是淹没房屋、农田，冲毁道路桥梁，造成人员伤亡和财产损失，还可能引发山体滑坡、泥石流等次生灾害。干旱：长时间无降水或降水异常偏少导致空气干燥、土壤缺水的现象。成因有大气环流异常（如副热带高气压带长期控制导致降水少）、全球气候变化等。危害是农作物减产甚至绝收，导致人畜饮水困难，影响工业生产，引发森林火灾等。寒潮：强冷空气迅速入侵造成大范围的剧烈降温，并伴有大风、雨雪、冰冻等天气。成因是高纬度地区冷空气堆积，在有利的大气环流形势下爆发南下。危害是农作物遭受冻害，牲畜被冻死，交通受阻，电力、通信设施受损。2.气象灾害的防御措施台风防御：加强台风监测和预警，及时发布台风信息。在台风来临前，组织人员疏散到安全地带，加固建筑物，关好门窗，避免外出。海上船只及时回港避风。暴雨洪涝防御：完善排水系统，加强城市防洪设施建设。加强气象监测和预警，提前做好洪水应对准备。在洪水发生时，及时转移低洼地区居民，利用沙袋、堤坝等进行防洪抢险。干旱防御：加强水资源管理，合理调配水资源，推广节水灌溉技术。加强植树造林，增加植被覆盖，改善生态环境，提高土壤保水能力。做好人工增雨作业准备，适时开展人工增雨。寒潮防御：关注寒潮预警，提前做好防寒保暖准备，增添衣物，加固牲畜圈舍。对农作物采取覆盖、熏烟等防寒措施。做好电力、通信等基础设施的维护，防止因冰冻受损。气候资源及其利用1.气候资源的特点和类型特点：普遍存在性：气候资源在地球上广泛存在，不同地区都有其独特的气候条件。数值特征：气候要素（如气温、降水、光照等）都有一定的数值，这些数值对人类活动有着重要影响，例如农业生产对温度和降水的数值范围有一定要求。变率大：气候要素随时间和空间的变化较大，具有不稳定性。例如降水的年际变