第五章氣候

第五章氣候第一節(jié)概述第二節(jié)氣候形成的影響因素第三節(jié)氣候分類第一節(jié)概述（一）大氣的組成、結(jié)構(gòu)（二）大氣的能量傳輸（三）地面有效輻射和輻射平衡（一）大氣的組成、結(jié)構(gòu)

1、大氣的組成（1）干潔空氣————表3.1干潔空氣的成分

（2）水汽（3）雜質(zhì)2、大氣的結(jié)構(gòu)————圖（1）對流層（2）平流層（3）中間層（4）暖層（5）外層第五章對流層是大氣圈的最底層，自地面到8～18km。主要特點：氣溫隨高度的升高而降低，平均海拔上升100m，氣溫下降約0．65℃；具有劇烈的對流運動，促進云、雨的生成；受地表影響大，氣象要素水平分布不均勻。自對流層頂向上至50～55km高度為平流層。平流層下部氣溫隨高度不變或略微上升，故又稱同溫層；25～36km以上，氣溫很快升高，為逆溫層。自平流層頂向上至80～85km高度，為中間層。這里氣溫隨高度升高而迅速下降，至頂可降到-83～-113℃。自中間層頂向上至800km高空，為暖層。這里空氣密度很小，只含大氣總質(zhì)量的0.5％

800km以上，是大氣的最外層。這里空氣極其稀薄，氣溫很高，而且隨高度而升高。電離層能反射無線電波，對無線電通訊有重要作用氣溫初穩(wěn)后升熱只因?qū)又谐粞醵嗨搅鲃犹鞖夂酶呖诊w行很適合對流旺盛近地面，緯度不同厚度變；高度增來溫度減，只因熱源是地面；天氣復雜且多變，風云雨雪大氣的垂直分層上冷下熱高空對流（二）大氣的能量傳輸1、大氣上界的太陽輻射2、太陽輻射在大氣中的減弱過程3、到達地面的太陽輻射4、地面輻射和大氣輻射（1)大氣對太陽輻射的吸收大氣中能吸收太陽輻射的物質(zhì)主要有臭氧、氧、水汽、二氧化碳、云、雨滴及氣溶膠粒子等，它們對太陽輻射的吸收具有選擇性。（2)大氣對太陽輻射的散射太陽輻射通過大氣時，遇到大氣中的空氣分子、塵埃、水滴等質(zhì)點，這些質(zhì)點內(nèi)部的電子在電磁波的作用下，發(fā)生振動，因而向四面八方發(fā)射同樣波長的電磁波，稱為散射。（3)大氣對太陽輻射的反射大氣中的云層和顆粒較大的塵埃、水滴等氣溶膠粒子，能將太陽輻射一部分反射回宇宙空間，其中，云的反射作用最為顯著（1）太陽高度的影響(圖3.2太陽高度與輻射強度的關系)（2）日地距離的影響（3）可照時數(shù)的影響

天文輻射及分布特點(圖)

1）太陽輻射量的大小因緯度、時間變化

2）全年和冬半年獲得太陽輻射量最多的是赤道，隨緯度增高而減小，到極點達最小

3）極圈內(nèi)有極晝極夜現(xiàn)象(1)地面輻射(2)大氣輻射(3)大氣的保溫效應第五章（1)直接輻射:水平面上的直接輻射強弱按朗伯定律和質(zhì)量削減規(guī)律而變化。即受太陽高度和大氣透明度的影響。

（2)散射輻射:散射輻射的強弱和太陽高度、大氣透明度、云天狀況、海拔高度等因素有關。

（3)總輻射:影響直接輻射和散射輻射的因素，也是影響總輻射的因素。

（4)地面對太陽輻射的反射:到達地面的總輻射只有一部分被地面吸收，另一部分被地面反射，稱地面反射輻射。

（圖表）————表作用形式參與作用的大氣成分波長范圍作用特點吸收

反射散射云層、塵埃各種波長同樣被反射無選擇性，反射光呈白色空氣分子、微小塵埃藍色光最易被散射向四面八方散射，有選擇性臭氧（平流層）水汽、二氧化碳（對流層）紫外線紅外線吸收強烈，有選擇性，大部分可見光可穿透（三)地面有效輻射和輻射平衡1、地面有效輻射————圖3.4大氣系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程示圖

地面輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差，稱地面有效輻射。其表達式為：

F0=Eg-δEA

(1)地面凈輻射在一定時期內(nèi)，地面吸收太陽總輻射與地面有效輻射之差值，稱地面輻射差額，又稱地面凈輻射或地面輻射平衡。其表達式為

Rg=(S+D)(1-r)–F0

(2)地氣系統(tǒng)凈輻射把地面和對流層大氣視為—個統(tǒng)一體，稱地氣系統(tǒng)。其在一定時間內(nèi)輻射能收人與支出的差，稱地氣系統(tǒng)凈輻射。其表達式為

RS=(S+D)(1-r)+qa–F∞(3.5)2、地面熱量平衡

(1)地面熱量平衡及其方程式地面凈輻射與其轉(zhuǎn)換成其他形式的熱量收入與支出的守恒，稱地面熱量平衡。其表達式為：

Rg+LE+P+A=0

(2)地球能量平衡模式

————圖3.3地球能量平衡模式第五章太陽的短波輻射

地-氣系統(tǒng)的能量平衡

圖3.3地球能量平衡模式

圖3.4大氣系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程示圖第二節(jié)氣候形成的影響因素（一）下墊面因素（二）熱力因素（一）下墊面因素1、水陸熱力性質(zhì)的差異————海陸風2、地形————山谷風3、青藏高原對氣候的影響———高原季風（1）吸收太陽輻射的能力不同（2）透射太陽輻射不同（3）傳遞能量的方式不同（4）比熱(熱容量)不同（5）水分蒸發(fā)耗熱狀況不同陸地上地面起伏不平，影響氣候的地形因素有海拔、山脈走向、長度、坡向、坡度、地表形態(tài)、組成物質(zhì)等。(1)青藏高原的冷熱源作用(2)青藏高原的動力作用第五章海陸風概念：海陸風是指發(fā)生在沿海地區(qū)的，白天吹海風，夜間吹陸風，以一日為周期的周期性風系。成因：它也是由于海陸的熱力性質(zhì)的差異引起的，但影響的范圍僅限于沿海地區(qū)。在沿海地區(qū)，白天，陸地增溫快，路面氣溫高于海面，近地面空氣上升形成低氣壓，氣流從海洋流向陸地，形成海風；夜間相反，陸地降溫快，路面氣溫低于海面，空氣下沉，形成高壓。近地面風由陸地吹向海洋，形成陸風。影響：白天，海風攜帶著海洋水汽輸向大陸沿岸，是沿海地區(qū)多霧多低云，降水量增多，同時還調(diào)節(jié)了沿海地區(qū)的溫度，使夏季不至于過于炎熱，冬季不過于寒冷。第五章————圖山谷風概念：在山區(qū)，白天從谷底吹向山坡、夜間從山坡吹向谷底，以一日為周期的周期性風系，稱為山谷風。成因：白天，因為山坡上的空氣比同高度的自由大氣增溫強烈，輻合上升，空氣從谷底沿坡向上爬升，形成谷風；夜間由于山坡輻射冷卻，冷空氣沿坡下滑，從山坡流入谷底，形成山風。第五章————圖高原季風概念：高聳挺拔的大高原，由于它與周圍自由大氣的熱力差異所形成的冬夏相反的盛行風系，成為高原季風。成因：冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，氣流從高原向四周流動；夏季高原面上出現(xiàn)熱氣壓，氣流從四周流向高原。第五章————圖海陸風山谷風高原季風（二）熱力因素空氣增熱時，分子運動加劇，內(nèi)能增加，溫度升高；空氣冷卻時，分子運動速度減慢，內(nèi)能減少，溫度下降。因此，空氣內(nèi)能的變化是引起氣溫變化的根本原因。

空氣內(nèi)能變化有二種情況：

大氣中的非絕熱過程

:大氣中的絕熱過程

:非絕熱過程空氣與外界互相交換熱量，引起氣溫變化，其方式有：傳導（依靠分子的熱運動，將熱量從一個分子傳遞給另一個分子）輻射對流（地表性質(zhì)差異，受熱不均等所引起的空氣大規(guī)模有規(guī)則的升降運動）亂流（小規(guī)模不規(guī)則的渦旋運動，又稱湍流）以及水相變化（水分相變）。

絕熱過程氣塊與外界無熱量交換的情況下，由于外界壓力變化，使氣塊脹縮作功，引起內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的溫度變化，稱氣溫的絕熱變化。這種狀態(tài)變化過程，稱絕熱過程。

干絕熱過程

濕絕熱過程

干絕熱過程

干空氣或未飽和的濕空氣塊，進行垂直運動時，與外界沒有熱量交換，只因體積膨脹(或收縮)作功引起內(nèi)能增減和溫度變化過程，稱為干絕熱過程。

在干絕熱過程中，氣塊對外作功所消耗的能量，等于氣塊內(nèi)能減少量，也就等于溫度的變化量。T/T0=（P/P0）0.286此式稱為干絕熱方程，又稱泊松(poisson)方程。

濕絕熱過程飽和濕空氣作垂直運動時的絕熱變化過程，稱濕絕熱過程。

絕熱直減率：氣塊絕熱上升單位距離時的溫度降低值，稱絕熱垂直減溫率，簡稱絕熱直減率干絕熱直減率：干空氣或未飽和的濕空氣，絕熱上升單位距離時的溫度降低值，稱干絕熱直減率，用rd表示(1)大氣靜力穩(wěn)定度(2)焚風第五章(1)大氣靜力穩(wěn)定度

1)大氣溫度層結(jié)有使在其中作垂直運動的氣塊返回起始位置的，稱大氣穩(wěn)定；

2)大氣溫度層結(jié)有使在其中作垂直運動的氣塊遠離起始位置的，稱大氣不穩(wěn)定；

3)大氣溫度層結(jié)有使在其中作垂直運動的氣塊隨移而安的，稱大氣為中性。當r>rd時，大氣層結(jié)無論對干絕熱過程或濕絕熱過程都是不穩(wěn)定的，故稱絕對不穩(wěn)定；當r<rm，時，大氣層結(jié)無論對干絕熱過程或濕絕熱過程都是穩(wěn)定的，故稱絕對穩(wěn)定；當rm<r<rd時，大氣層結(jié)對濕絕熱過程來說是不穩(wěn)定的，對干絕熱過程來說是穩(wěn)定的，故稱條件性不穩(wěn)定焚風成因：當流經(jīng)山地的濕潤氣候受到山地阻擋時，被迫沿坡絕熱爬升，這是按照干絕熱遞減率降溫。當達到水汽凝結(jié)高度上，形成云，此后按照濕絕熱遞減率增溫，逐漸形成降水，空氣繼續(xù)沿坡上升，降水也不斷發(fā)生。在最大降水高度以上降水減少。當越過山頂以后，空氣沿坡下沉增溫，水汽含量大為減少，按照干絕熱遞減率下沉壓縮降溫。由于干絕熱溫度變化率比濕絕熱溫度變化率大。過山后的空氣溫度比山前同高度上空氣的溫度要高得多，濕度也小得多，形成了沿著背風坡向下吹的既熱且干的風，稱為焚風。第五章————圖焚風第三節(jié)氣候分類氣候分類:

將全球氣候按某種標準分劃成若干類型實驗分類法:根據(jù)大量觀測記錄，以某些氣候要素的長期統(tǒng)計平均值及其季節(jié)變化，并與自然界的植物分布、土壤水分平衡、水文情況及自然景觀等相對照來劃分氣候類型.柯本、桑斯威特、沃耶伊柯夫和杜庫恰耶夫等分別為這一分類法的代表

成因分類法

:根據(jù)氣候形成的輻射因子、環(huán)流因子和下墊面因子來劃分氣候類型。

柯本氣候分類法柯本氣候分類法是以氣溫和降水兩個氣候要素為基礎，并參照自然植被的分布而確定的。

優(yōu)點:1、系統(tǒng)分明，各氣候類型有明確的氣溫或雨量界限，易于分辨2、用符號表示，簡單明了，便于應用和借助計算機進行自動分類和檢索3、所用的氣溫和降水量指標是經(jīng)過大量實測資料的統(tǒng)計分析，聯(lián)系自然植被而制定的，與自然景觀森林、草原、沙漠、苔原等對照比較符合。缺點:1、只注意氣候要素值的分析和氣候表面特征的描述，忽視了氣候的發(fā)生、發(fā)展和形成過程2、其次是干燥帶的劃分并不合理。3、忽視高度的影響，只注意氣溫和降水量等數(shù)值的比較，————表柯本氣候分類法

分布于南北緯１０度。終年高溫，各月平均溫度在２５℃以上。終年為上升氣流，雨量充沛。熱帶雨林氣候地處熱帶，終年高溫。常年受副高和信風帶影響，干燥少雨。熱帶沙漠氣候位于溫帶大陸西側(cè)（南北緯４０－６０）。受盛行西風影響，氣候的海洋性明顯。終年溫暖濕潤。溫帶海洋性氣候熱帶季風氣候地處熱帶，終年高溫。受季風環(huán)流控制，七月（西南風）雨量充沛，一月干燥少雨。地處亞熱帶大陸東側(cè)（南北緯２５°－３５°）。受季風環(huán)流影響。夏季高溫多雨，冬季溫和