气象学与气候学第六章气候的形成课件.ppt

1、第六章第六章 气候的形成气候的形成第一节第一节 基本概念与属性基本概念与属性一、气候系统的概念一、气候系统的概念 是一个包括大气圈、水圈、陆是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统候分布和气候变化的统一的物理系统 气候系统是一个开放系统：气候系统与外空间的能量交气候系统是一个开放系统：气候系统与外空间的能量交换为主（物质交换微弱）换为主（物质交换微弱）气候系统是一个复杂系统：各种气候系统物理量在时间气候系统是一个复杂系统：各种气候系统物理量在时间和空间上多变、各种过程类型多变和

2、空间上多变、各种过程类型多变 气候系统是一个高度非线性系统：气候系统中的重要过气候系统是一个高度非线性系统：气候系统中的重要过程是气候系统各组成部分之间相互作用和相互影响的表现程是气候系统各组成部分之间相互作用和相互影响的表现 二、气候系统的属性二、气候系统的属性 热力与水分属性：温度特征、水分特征热力与水分属性：温度特征、水分特征 动力属性：环流运动动力属性：环流运动 静力属性：密度、压强、组成、边界等物理常数静力属性：密度、压强、组成、边界等物理常数 第六章第六章 气候的形成气候的形成第一节第一节 基本概念与属性基本概念与属性三、气候系统的反馈机制三、气候系统的反馈机制1、正反馈与负反馈、

3、正反馈与负反馈 正反馈正反馈 系统的输出促进系统的输入，使系统偏系统的输出促进系统的输入，使系统偏离原态强度愈来愈大，是不能维持原稳态的过程离原态强度愈来愈大，是不能维持原稳态的过程 负反馈负反馈 系统的输出影响系统的输入，在输出变系统的输出影响系统的输入，在输出变动时，所造成的影响和原来变动的趋势相反动时，所造成的影响和原来变动的趋势相反 正反馈正反馈正反馈正反馈负反馈负反馈2、气候系统的反馈：气候系统中各种物理过程相互作，、气候系统的反馈：气候系统中各种物理过程相互作，当某一个初始物理过程触发另一个过程变化、而这种变化当某一个初始物理过程触发另一个过程变化、而这种变化反过来又对初始过程产生

4、影响，这样的相互作用称为气候反过来又对初始过程产生影响，这样的相互作用称为气候反馈。正反馈增强最初的物理过程，负反馈则使之减弱反馈。正反馈增强最初的物理过程，负反馈则使之减弱第六章第六章 气候的形成气候的形成第一节第一节 基本概念与属性基本概念与属性三、气候系统的反馈机制三、气候系统的反馈机制1）冰雪反照率反馈）冰雪反照率反馈 强烈的正反馈放大作用：强烈的正反馈放大作用：温度降低温度降低冰雪覆盖增大冰雪覆盖增大反射率增大反射率增大太阳辐射减少太阳辐射减少温度降低温度降低 温度升高温度升高冰雪覆盖减小冰雪覆盖减小反射率减小反射率减小太阳辐射增多太阳辐射增多温度升高温度升高“雪球地球雪球地球”学学

5、说说第六章第六章 气候的形成气候的形成第一节第一节 基本概念与属性基本概念与属性三、气候系统的反馈机制三、气候系统的反馈机制2）水汽反馈）水汽反馈 正反馈作用：正反馈作用：水汽吸收红外辐射水汽吸收红外辐射 气温升高气温升高 蒸发加强蒸发加强 水汽增加水汽增加 温室效应温室效应 气温升高气温升高 加速蒸发过程加速蒸发过程 热效应热效应3）云反馈）云反馈 复杂反馈作用：复杂反馈作用：云反馈等于云量、云高和云反照率变化的共同结果云反馈等于云量、云高和云反照率变化的共同结果 云吸收和反射太阳辐射云吸收和反射太阳辐射 冷却地面（高层云）冷却地面（高层云）云吸收和放出长波辐射云吸收和放出长波辐射 增暖地面

6、增暖地面（低层云）（低层云）4）陆面反馈）陆面反馈 人为影响陆面状况（如土壤湿度、反照人为影响陆面状况（如土壤湿度、反照率、粗糙度、热交换和植被）使地表反照率和水热条件发率、粗糙度、热交换和植被）使地表反照率和水热条件发生改变，陆面反馈有正有负，如生物地球化学正反馈生改变，陆面反馈有正有负，如生物地球化学正反馈第六章第六章 气候的形成气候的形成第一节第一节 基本概念与属性基本概念与属性三、气候系统的反馈机制三、气候系统的反馈机制5）洋环的复杂反馈）洋环的复杂反馈 海洋环流（如热盐环流）重新分海洋环流（如热盐环流）重新分配整个气候系统内的热量，对气候敏感性产生很大影响，配整个气候系统内的热量，对

7、气候敏感性产生很大影响，如如“后天后天”中的反馈中的反馈6）CO2海洋大气的复杂反馈海洋大气的复杂反馈 正反馈：正反馈：CO2增多增多 海温升高海温升高 海水酸度增大海水酸度增大 CO2吸收能力下降吸收能力下降 大气大气CO2增多增多 气温进一步升高气温进一步升高 负反馈：负反馈：CO2增多增多 气候变暖气候变暖 极地冰体消融干旱极地冰体消融干旱加剧尘暴加强加剧尘暴加强 大洋大洋 Fe 质颗粒增多质颗粒增多 藻类繁殖藻类繁殖 海洋海洋吸收吸收CO2能力增强能力增强 大气大气CO2减少减少 气温进一步下降气温进一步下降（远日点）（远日点）（近日点）（近日点）第六章第六章 气候的形成气候的形成第二

8、节第二节气候形成的辐射因子气候形成的辐射因子 一、太阳辐射与天文气候一、太阳辐射与天文气候1、天文辐射的计算、天文辐射的计算 日地距离日地距离 地球接受太阳辐射量与日地距离的平方地球接受太阳辐射量与日地距离的平方成反比；近日点附近地球接受太阳辐射量较成反比；近日点附近地球接受太阳辐射量较多、远日点附近地球接受太阳辐射量较少多、远日点附近地球接受太阳辐射量较少 1.47 亿亿km b 0 时，地面升温，多余热量向上向下输出时，地面升温，多余热量向上向下输出 地面辐射差地面辐射差 Rg 0，东太平洋海面温度异常偏高，厄尔尼诺或发生，东太平洋海面温度异常偏高，厄尔尼诺或发生 SSTA 0，塔希提比达

9、尔文气压偏高程度超过了正常情况，塔希提比达尔文气压偏高程度超过了正常情况，东西太平洋气压差增大，此时东太平洋海面温度偏低东西太平洋气压差增大，此时东太平洋海面温度偏低（SSTA0），沃克环流（信风）偏强，拉尼娜或发生），沃克环流（信风）偏强，拉尼娜或发生 SOI 0），沃），沃克环流（信风）偏弱甚至反沃克环流出现，厄尔尼诺或发生克环流（信风）偏弱甚至反沃克环流出现，厄尔尼诺或发生 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 3、SOI 指数指数：SOI=Southern Oscillation Inde

10、x，南方涛动指数，南方涛动指数 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 3、SOI 指数指数：SOI=Southern Oscillation Index，南方涛动指数，南方涛动指数 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 3、SOI 指数指数：SOI=Southern Oscillation Index，南方涛动指数，南方涛动指数 SSTASOI反反相相位位 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候

11、的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 4、TWI 指数指数：TWI=Trade Wind Index，信风指数，信风指数 TWI 0，赤道东南信风较为强劲，赤道东南信风较为强劲 TWI 0 SSTA 0相应相应 SOI 0SOI 指数指数TWI 指数指数SSTA指数指数 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 ENSO事件事件ENSO暖事件暖事件 El Nio常常 态态ENSO冷事件冷事件 La Nia沃克环流正常沃克环流正常 SSTA0 SOI

12、0西西0赤道低压赤道低压高压高压0东东涌升流正常涌升流正常沃克环流弱或反向沃克环流弱或反向 SSTA0 SOI0赤道低压赤道低压 赤道低压赤道低压西西00东东涌升流弱或无涌升流弱或无高高 压压沃克环流过强沃克环流过强 SSTA0西西00东东赤道低压赤道低压涌升流过强涌升流过强第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 5、涛动周期的建立、涛动周期的建立 哈德莱环流的调节作用哈德莱环流的调节作用：三大涛动：北大西洋涛动；北太平洋涛动；南方涛动三大涛动：北大西洋涛动；北太平洋涛动；南方涛动SO高高低低高高低低NPO高高低低

13、NAOHadley Cell ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 5、涛动周期的建立、涛动周期的建立 哈德莱环流的调节作用哈德莱环流的调节作用：当东太平洋赤道海温偏高、东南信风偏弱、当东太平洋赤道海温偏高、东南信风偏弱、SOI 为负时为负时（厄尔尼诺）（厄尔尼诺）东太平洋赤道低压渐强东太平洋赤道低压渐强 哈德莱环流渐哈德莱环流渐强强 导致副高强度渐强；副高增强后导致副高强度渐强；副高增强后 东南信风开始渐强、东南信风开始渐强、厄尔尼诺程度开始减弱厄尔尼诺程度开始减弱 当东太平洋赤道海温偏低、东南

14、信风偏强、当东太平洋赤道海温偏低、东南信风偏强、SOI为正时为正时（拉尼娜）（拉尼娜）东太平洋赤道低压渐弱东太平洋赤道低压渐弱 哈德莱环流减哈德莱环流减弱弱 导致副高强度减弱；副高减弱后导致副高强度减弱；副高减弱后 东南信风开始减弱、东南信风开始减弱、拉尼娜的程度开始减弱拉尼娜的程度开始减弱 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 5、涛动周期的建立、涛动周期的建立 哈德莱环流的调节作用哈德莱环流的调节作用：El nioLa nia哈德莱哈德莱环流开环流开始渐强始渐强副高弱副高弱副高强副高强副高开副

15、高开始偏强始偏强副高开副高开始偏弱始偏弱哈德莱哈德莱环流开环流开始渐弱始渐弱 ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 6、ENSO事件对气候的影响事件对气候的影响：ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 El nino正常正常La ninaSSTA异常偏高（正）异常偏高（正）异常偏低（负）异常偏低（负）SOI偏低（负）偏低（负）偏低（正）偏低（正）TWI偏低（信风弱）偏低（信风弱）偏高（信风强）偏高（信风

16、强）赤道太平洋东海水赤道太平洋东海水斜温层斜温层增厚增厚减薄减薄赤道太平洋东海水赤道太平洋东海水冷水涌升流冷水涌升流偏弱偏弱偏强偏强北太平洋副高强度北太平洋副高强度偏弱（转向偏强）偏弱（转向偏强）偏强（转向偏弱）偏强（转向偏弱）哈德莱环流强度哈德莱环流强度偏弱（转向偏强）偏弱（转向偏强）偏强（转向偏强）偏强（转向偏强）气候影响气候影响“东雨西干东雨西干”“东干西雨东干西雨”“东旱西涝东旱西涝”ENSO事件事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 拉马德雷事件拉马德雷事件拉马德雷（拉马德雷（la Madre）北太平

17、洋十年涛动北太平洋十年涛动 PDO（Pacific decadal oscillation）：一种处于大气层较高位置）：一种处于大气层较高位置的低温高压气流，分别以的低温高压气流，分别以“暖位相暖位相”和和“冷位相冷位相”两种形两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续式交替在太平洋上空出现，每种现象持续 2030 年年 海海 温温海面高度海面高度环流环流拉马德雷拉马德雷暖位相暖位相北太平海温北太平海温异常下降异常下降北美大陆北美大陆附近海温附近海温异常升高异常升高太平洋海面太平洋海面高度降低高度降低高空气流高空气流指向向太指向向太平洋中心平洋中心拉马德雷拉马德雷冷位相冷位相北太平海温北太平海

18、温异常升高异常升高北美大陆北美大陆附近海温附近海温异常降低异常降低太平洋海面太平洋海面高度升高高度升高高空气流高空气流由太平洋由太平洋中心向外中心向外PDO暖位相暖位相PDO冷位相冷位相第六章第六章 气候的形成气候的形成第三节第三节气候形成的环流因子气候形成的环流因子二、环流变异与气候二、环流变异与气候 拉马德雷事件拉马德雷事件PDO 暖位相暖位相PDO 冷位相冷位相ENSO暖事件暖事件ENSO冷事件冷事件第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、海陆分布与气温 相同天文辐射量下，海洋和陆地的增温与冷却差别巨大相同天文辐射量下

19、，海洋和陆地的增温与冷却差别巨大北半球北半球 海洋占海洋占 61，陆地占，陆地占 39南半球南半球 海洋占海洋占 81，陆地占，陆地占 19 陆地影响较大陆地影响较大 海洋影响较大海洋影响较大海洋海洋热惰性热惰性陆地陆地热敏性热敏性潜热潜热29.3万万 J/cm2a显热显热 5.0万万 J/cm2a对流层大气对流层大气潜热潜热10.4万万 J/cm2a显热显热10.4万万 J/cm2a水的比热：水的比热：4200 J/kg 砂石比热：砂石比热：920 J/kg 第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、海陆分布与气温 1、海洋

20、和陆地的热交换差异、海洋和陆地的热交换差异：海洋向大气输送的热量远远大于陆地海洋向大气输送的热量远远大于陆地 海洋与陆地对大气热交换作用有季节性差异海洋与陆地对大气热交换作用有季节性差异 陆地：冬季为大气冷源，陆地：冬季为大气冷源，夏季为大气热源夏季为大气热源海洋：冬季为大气热海洋：冬季为大气热源，夏季为大气冷源源，夏季为大气冷源第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、海陆分布与气温 2、海洋和陆地的气温比较、海洋和陆地的气温比较：亚非大陆亚非大陆 1月月 9.2 7月月 31.0海平面气温比较海平面气温比较太平洋太平洋 1

21、月月 12.5 7月月 24.7陆地：冬季为大气冷源，陆地：冬季为大气冷源，夏季为大气热源夏季为大气热源海洋：冬季为大气热海洋：冬季为大气热源，夏季为大气冷源源，夏季为大气冷源北半球中高纬度大陆西岸与大陆内部北半球中高纬度大陆西岸与大陆内部1月气温相差月气温相差 50最大正距平最大正距平24最大负距平最大负距平24第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、海陆分布与气温 2、海洋和陆地的气温比较、海洋和陆地的气温比较：第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、

22、海陆分布与气温 2、海洋和陆地的气温比较、海洋和陆地的气温比较：副热带大陆内部与大陆西岸副热带大陆内部与大陆西岸 7 月气温相差约月气温相差约20正距平正距平12负距平负距平8 受海陆热力差异影响，冬季，高纬地区海陆气温差异最大；受海陆热力差异影响，冬季，高纬地区海陆气温差异最大；夏季，副热带地区海陆差异最大夏季，副热带地区海陆差异最大 全球看，北半球陆地面积较大，受海陆分布对气温的影响，全球看，北半球陆地面积较大，受海陆分布对气温的影响，北半球冬季比南半球冬季较冷、夏季则较热北半球冬季比南半球冬季较冷、夏季则较热对比：对比：“仅考虑日地距离导致的天文辐射量差异，北半球仅考虑日地距离导致的天文

23、辐射量差异，北半球夏季较南半球凉，冬季较南半球暖夏季较南半球凉，冬季较南半球暖”？第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响一、海陆分布与气温一、海陆分布与气温 2、海洋和陆地的气温比较、海洋和陆地的气温比较：第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响二、海陆分布与大气水分二、海陆分布与大气水分 北半球冬季：亚非大陆湿度最小，大洋湿度较高北半球冬季：亚非大陆湿度最小，大洋湿度较高北半球夏季：东亚、南亚湿度最大，太平洋为相对干区北半球夏季：东亚、南亚湿度最大，太平洋为相对干区第六章第六章 气候的形成气候的

24、形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响二、海陆分布与大气水分二、海陆分布与大气水分 雾雾冷洋流海域及近岸为多雾（平流雾）区冷洋流海域及近岸为多雾（平流雾）区雾雾雾雾雾雾雾雾雾雾洋面对流雨洋面对流雨比陆面较少比陆面较少陆面地形雨陆面地形雨（迎风坡）（迎风坡）洋面多锋面洋面多锋面雨和气旋雨雨和气旋雨海洋表面大气水汽含量多，但形成降水还需气流抬海洋表面大气水汽含量多，但形成降水还需气流抬升作用，因此海陆分布对降水的影响较为复杂升作用，因此海陆分布对降水的影响较为复杂陆面午后易陆面午后易形成对流雨形成对流雨第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布

25、对气候的影响二、海陆分布与大气水分二、海陆分布与大气水分 第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响三、海陆分布与周期性风系三、海陆分布与周期性风系 1、海陆风、海陆风：热力环流热力环流 陆地与海洋的热力差异陆地与海洋的热力差异 导致温度梯度导致温度梯度 导致气压梯度导致气压梯度 导致气流形成与变化导致气流形成与变化 尺度：水平尺度尺度：水平尺度 2050 km；垂直高度；垂直高度 12 km 上午上午 910 时后，陆热海冷（温差出现），地表时后，陆热海冷（温差出现），地表海风渐起，午后最强；夜间海风渐起，午后最强；夜间 2122 时后，陆冷海热

26、（温差时后，陆冷海热（温差倒置），地表陆风渐起，子夜后最强倒置），地表陆风渐起，子夜后最强 第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响三、海陆分布与周期性风系三、海陆分布与周期性风系 2、季风、季风：季风指标季风指标 1 月与月与 7 月的盛行风风向变移至少有月的盛行风风向变移至少有120，1 月与月与 7 月盛行风向的频率分别超过月盛行风向的频率分别超过 40；1 月或月或 7 月中月中至少一个月的盛行风平均风速大于至少一个月的盛行风平均风速大于 3 m/s 成因成因 海陆热力差异海陆热力差异 气压带移动气压带移动 地形影响地形影响 第六章第六章

27、 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响三、海陆分布与周期性风系三、海陆分布与周期性风系 2、季风、季风：1）南亚季风）南亚季风 南亚（印度半岛、东南半岛及中国西南亚（印度半岛、东南半岛及中国西南），主要由气压带（风带）的季节移动所南），主要由气压带（风带）的季节移动所致，同时有海陆热力差异和地形因素的影响致，同时有海陆热力差异和地形因素的影响 2）东亚季风）东亚季风 东亚（中国南海至西北太平洋沿岸地区：东亚（中国南海至西北太平洋沿岸地区：中南半岛东岸、中国东部和南部、菲律宾群岛、中南半岛东岸、中国东部和南部、菲律宾群岛、台湾、琉球群岛、日本）地区，热力环流

28、台湾、琉球群岛、日本）地区，热力环流 第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响三、海陆分布与周期性风系三、海陆分布与周期性风系 2、季风、季风：3）高原季风）高原季风冬季原面出现冷高压、气流由高原向四周辐散；夏季原面出冬季原面出现冷高压、气流由高原向四周辐散；夏季原面出现热低压、气流从四周向高原辐合，如此形成热力环流季风现热低压、气流从四周向高原辐合，如此形成热力环流季风冬季高原面冷高压冬季高原面冷高压夏季高原面热低压夏季高原面热低压哈德莱环流哈德莱环流反哈德莱环流反哈德莱环流青藏高原季风叠加青藏高原季风叠加在东亚季风和南亚在东亚季风和南亚季风之

29、上，使原有季风之上，使原有季风强度得以加大季风强度得以加大第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响四、海洋性气候和大陆性气候四、海洋性气候和大陆性气候 气温日气温日较差较差气温年气温年较差较差年温相时年温相时春秋温差春秋温差大陆度大陆度海洋性气候海洋性气候小小小小2月最高月最高8月最低月最低春来迟、夏去迟春来迟、夏去迟T4月月 T10月月大大第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响四、海洋性气候和大陆性气候四、海洋性气候和大陆性气候 大陆度大陆度大陆度指数，气候受大陆影响的程度大陆度指数，气候受大陆

30、影响的程度 以气温年较差为基础计算以气温年较差为基础计算 用用 1 月、月、7 月温度距平值表征月温度距平值表征 用气团出现频率计算用气团出现频率计算或或大陆性气团出现频率大陆性气团出现频率海洋性气团出现频率海洋性气团出现频率北纬北纬52凡伦西亚凡伦西亚 柏林柏林 华沙华沙伊尔库茨克伊尔库茨克亚欧大陆自西向东平均气温和降水变化：亚欧大陆自西向东平均气温和降水变化：气温年较差从沿海向内陆增大：凡伦西亚气温年较差从沿海向内陆增大：凡伦西亚7.9，伊尔库茨克，伊尔库茨克38.1；气温日较差亦从沿海向内陆增大；气温日较差亦从沿海向内陆增大 气温相时从沿海向内陆落后：凡伦西亚为气温相时从沿海向内陆落后：

31、凡伦西亚为“冷冷 2 月月/热热 8月月”，伊尔库茨克为，伊尔库茨克为“冷冷 1 月月/热热 7 月月”春温与秋温比差从沿海向内陆变化：凡伦西亚春温与秋温比差从沿海向内陆变化：凡伦西亚 T4月月 T10月月 降水量从沿海向内陆增大，降水季节性分布差异增大降水量从沿海向内陆增大，降水季节性分布差异增大第六章第六章 气候的形成气候的形成第四节第四节 海陆分布对气候的影响海陆分布对气候的影响四、海洋性气候和大陆性气候四、海洋性气候和大陆性气候 第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 动

32、力作用动力作用 热力作用热力作用高地面与同高度自由大气相比有热力性高地面与同高度自由大气相比有热力性质差异：冬季高地面快速降温、夏季迅速增质差异：冬季高地面快速降温、夏季迅速增温，冬季高地面是相对冷源、从周围大气吸温，冬季高地面是相对冷源、从周围大气吸取热量，夏季是相对热源、向周围大气释放取热量，夏季是相对热源、向周围大气释放热量，改变原有自由大气上的气温分布状况热量，改变原有自由大气上的气温分布状况 机械阻挡抬升作用：大气运动发生停滞、机械阻挡抬升作用：大气运动发生停滞、分流、绕行等变化，改变气温地域分布分流、绕行等变化，改变气温地域分布第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、

33、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 青藏高原对气温的动力作用影响青藏高原对气温的动力作用影响DEFACB寒潮寒潮暖舌暖舌第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 青藏高原对气温的动力作用影响青藏高原对气温的动力作用影响西风气流受青西风气流受青藏高原阻障而藏高原阻障而发生分支绕流发生分支绕流西北侧暖平西北侧暖平流气温较暖流气温较暖东北侧冷平东北侧冷平流气温较冷流气温较冷西南侧冷平西南侧冷平流气温较冷流气温较冷东南侧暖平

34、东南侧暖平流气温较暖流气温较暖青藏高原青藏高原第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 青藏高原对气温的动力作用影响青藏高原对气温的动力作用影响西南低涡西南低涡河套高压河套高压孟加拉暖湿气流孟加拉暖湿气流锋锋第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 青藏高原对气温的热力作用影响青藏高原对气温的热力作用影响冷源冷源冷源冷源热源热源总总体体看看全全年年为为大大气气的的热热源

35、源海拔高，大气对海拔高，大气对太阳辐射损失小太阳辐射损失小温度低，地气长温度低，地气长波辐射损失小波辐射损失小南部降水多，潜南部降水多，潜热释放大热释放大第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 1、高大地形的影响、高大地形的影响 青藏高原原面气温特点青藏高原原面气温特点 年均温低年均温低：比同纬度东部平原地区低：比同纬度东部平原地区低 1820 年较差和日较差大：白天接受强太阳辐射、夜间释放年较差和日较差大：白天接受强太阳辐射、夜间释放强地面辐射，气温波动剧烈；年较差比同纬度东部平原的强地面辐射，气温波动剧烈；年较

36、差比同纬度东部平原的较小、比同高度自由大气的较大较小、比同高度自由大气的较大 气温季节变化大，春温大于秋温：大陆性因素控制气温季节变化大，春温大于秋温：大陆性因素控制第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 2、中小地形的影响、中小地形的影响 坡地方位坡地方位 影响日照和辐射状况，导致地温和气温的影响日照和辐射状况，导致地温和气温的差异。如南坡接受日照强，气温高差异。如南坡接受日照强，气温高 地形凹凸地形凹凸 凸起地形气温日较差、年较差均小、凹陷凸起地形气温日较差、年较差均小、凹陷地形气温日较差、年较差均较大，冬季最

37、明显地形气温日较差、年较差均较大，冬季最明显 地势高度地势高度 通常气温遂海拔高度增大而下降，我国的通常气温遂海拔高度增大而下降，我国的山地气温递减率是夏季大、冬季小山地气温递减率是夏季大、冬季小第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 一、地形与气温一、地形与气温 2、中小地形的影响、中小地形的影响第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 二、地形与水分二、地形与水分 1、对降水形成的影响、对降水形成的影响 促进作用促进作用 原发性的原发性的 原大气层结状况为对流性不稳定和条件原大气层结状况为对流

38、性不稳定和条件性不稳定时，地形抬升促进对流性不稳定时，地形抬升促进对流 加强型的加强型的 原低压系统或锋面受地形阻碍而移动速原低压系统或锋面受地形阻碍而移动速度缓慢，导致降水过程延长、强度增大度缓慢，导致降水过程延长、强度增大 间接抬升型间接抬升型 地形约束下气流辐合而抬升，凝结致地形约束下气流辐合而抬升，凝结致雨；气流平流至崎岖地表，因摩擦力作用产生湍流，形成雨；气流平流至崎岖地表，因摩擦力作用产生湍流，形成小尺度降水小尺度降水 热力抬升型热力抬升型 山地不同坡向接受太阳辐射量的差异、山地不同坡向接受太阳辐射量的差异、山地坡面近地表大气与同高度大气增热速度差异等，产生山地坡面近地表大气与同高

39、度大气增热速度差异等，产生热力对流，形成对流性降水热力对流，形成对流性降水 第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 二、地形与水分二、地形与水分 1、对降水分布的影响、对降水分布的影响北加利福尼亚的年平均降水量与地形之间的关系北加利福尼亚的年平均降水量与地形之间的关系雨雨坡坡雨雨影影第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 二、地形与水分二、地形与水分 1、对降水分布的影响、对降水分布的影响干旱干旱湿润湿润第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 三

40、、地形与风系三、地形与风系 1、大尺度地形的影响、大尺度地形的影响 形成自身的高原季风形成自身的高原季风 干扰对流层下部风场干扰对流层下部风场2、中小尺度地形的影响、中小尺度地形的影响 山谷风、山谷风、峡谷风、峡谷风、焚风焚风 日出后日出后 23 小时开始，小时开始，至午后最大；夏季较强至午后最大；夏季较强日落前日落前 12 小时开始，小时开始，至凌晨最强；冬季较强至凌晨最强；冬季较强第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 1、地面特征、地面特征 地表覆盖物状况（土壤、岩石、植被）地表覆盖物状况（土壤、

41、岩石、植被）2、小气候、小气候 在大范围气候区域内，由于局部地区的地形、在大范围气候区域内，由于局部地区的地形、植被、土壤性质、建筑群等以及人类（生物）活动的特殊植被、土壤性质、建筑群等以及人类（生物）活动的特殊性而形成的小范围的特殊气候。如农田小气候、森林小气性而形成的小范围的特殊气候。如农田小气候、森林小气候、城市小气候、住宅区小气候等候、城市小气候、住宅区小气候等 3、小气候的特征、小气候的特征 范围小：铅直方向范围小：铅直方向 2100米；水平方向几米；水平方向几mm几十几十km 差别大：气象要素在水平和垂直方向上差异都很大差别大：气象要素在水平和垂直方向上差异都很大 变化快：小气候的

42、温度、湿度或风速随时间的变化都比大气变化快：小气候的温度、湿度或风速随时间的变化都比大气候快，具有脉动性候快，具有脉动性 日变化剧烈：接近下垫面，温度、湿度、风速日变化越大日变化剧烈：接近下垫面，温度、湿度、风速日变化越大 小气候规律较稳定：形成小气候的下垫面物理性质不变，小小气候规律较稳定：形成小气候的下垫面物理性质不变，小气候差异规律可维持气候差异规律可维持第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 农田小气候中气温的变化农田小气候中气温的变化第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特

43、征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 4、小气候的形成机制、小气候的形成机制 活动面的辐射差额不同是主因活动面的辐射差额不同是主因 活动面：在辐射作用的吸热和放热影响下，物质层（包括活动面：在辐射作用的吸热和放热影响下，物质层（包括气层、土层、水层、作物层等）热状况特征的表面气层、土层、水层、作物层等）热状况特征的表面 裸土地活动面裸土地活动面水体活动面水体活动面作物层活动面作物层活动面外活动面外活动面内活动面内活动面第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 4、小气候的

44、形成机制、小气候的形成机制 活动面的辐射差额不同是主因活动面的辐射差额不同是主因 地面能量平衡方程：地面能量平衡方程：Rg LE Qp A 0 Rg 为活动面的辐射差额：为活动面的辐射差额：Rg（Q q）（）（1a）F直接辐射直接辐射 Q 会因地面坡度、斜坡方位变化而不同会因地面坡度、斜坡方位变化而不同反射率反射率 a 因土壤性质差异而不同（湿土的较干土的小）因土壤性质差异而不同（湿土的较干土的小）有效辐射有效辐射 F 因土壤性质差异而不同（湿土的较干土的小）因土壤性质差异而不同（湿土的较干土的小）活动面辐射差额活动面辐射差额 Rg差异是造成小气候差异基本因子差异是造成小气候差异基本因子湿土获

45、得净辐射能量比干土的多湿土获得净辐射能量比干土的多 本身本身增温、上下传热增温、上下传热第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 4、小气候的形成机制、小气候的形成机制 活动面的辐射差额不同是主因活动面的辐射差额不同是主因 地面能量平衡方程：地面能量平衡方程：Rg LE Qp A 0 QP 为活动面与近地大气的湍流显热交换量，为活动面与近地大气的湍流显热交换量，LE为潜热交换为潜热交换 白天土温比气温高，活动面向大气输送显热，白天土温比气温高，活动面向大气输送显热，QP 为负；为负；夜间土温比气温低，大气

46、向土表输送显热，夜间土温比气温低，大气向土表输送显热，QP 为正；为正；湿润土壤和有植被覆盖的活动动面释放潜热较多，湿润土壤和有植被覆盖的活动动面释放潜热较多，LE 为为负，活动面增温；干燥或裸露的活动面则释放潜热少，负，活动面增温；干燥或裸露的活动面则释放潜热少，LE或为正，活动面降温或为正，活动面降温 贴近地面层湍流作用通常较弱，气温垂直差异较显著。贴近地面层湍流作用通常较弱，气温垂直差异较显著。第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 4、小气候的形成机制、小气候的形成机制 活动面的辐射差额不同是主

47、因活动面的辐射差额不同是主因 地面能量平衡方程：地面能量平衡方程：Rg LE Qp A 0 干沙土表层增温降温均快，气温日较差年较差均大，下层不变干沙土表层增温降温均快，气温日较差年较差均大，下层不变湿沙土表层增温降温均慢，温度日较差年较差均小，下层变化湿沙土表层增温降温均慢，温度日较差年较差均小，下层变化A 为活动面通过土壤内部热交换向下层传递的热量，与土为活动面通过土壤内部热交换向下层传递的热量，与土壤热容量和导温系数有关壤热容量和导温系数有关总之，小气候反映了地面特性对气候形成的重要影响。总之，小气候反映了地面特性对气候形成的重要影响。小气候机制可借正反馈过程对大区域气候变化产生影响小气

48、候机制可借正反馈过程对大区域气候变化产生影响例如例如：副热带沙漠地区受：副热带沙漠地区受 Hadley环流下沉气流控制干旱环流下沉气流控制干旱少雨，若过渡放牧等过程少雨，若过渡放牧等过程 地面反照率增大地面反照率增大 减少地减少地面对太阳辐射吸收；天空少云面对太阳辐射吸收；天空少云 大气逆辐射弱大气逆辐射弱 地面地面损失更多热量损失更多热量 形成辐射热的汇形成辐射热的汇 空气压缩下沉空气压缩下沉 加加强了原环流的下沉气流强了原环流的下沉气流 加剧当地干旱加剧当地干旱 植被进一步植被进一步退化造成土地沙漠化加剧，即形成通过辐射过程加剧干退化造成土地沙漠化加剧，即形成通过辐射过程加剧干旱化的自感反

49、馈旱化的自感反馈 “生物一地球物理反馈生物一地球物理反馈”。沙漠地。沙漠地区地面反照率由区地面反照率由 14 增至增至 35，平均降水量可减少，平均降水量可减少 54第六章第六章 气候的形成气候的形成第五节第五节 地形、地面特征与气候地形、地面特征与气候 四、地面特征与小气候四、地面特征与小气候 第六章第六章 气候的形成气候的形成第六节第六节 冰雪覆盖与气候冰雪覆盖与气候 一、冰雪与地球一、冰雪与地球 1、冰雪地球、冰雪地球“Snowball Earth”全球多出发现全球多出发现 8 亿亿5.5 亿年前的冰期沉积物且陆块相连亿年前的冰期沉积物且陆块相连（B.W.Harland，1964）冰雪反

50、照率的正反馈机制（冰雪反照率的正反馈机制（Mikhail Budyko，1964）导致）导致初期冰雪覆盖扩散至全球初期冰雪覆盖扩散至全球 地层学、地层年代学、古地磁学证据表明赤道、低纬度地层学、地层年代学、古地磁学证据表明赤道、低纬度地区有过大规模冰雪活动（地区有过大规模冰雪活动（J.L.Kirschvink，1987）“冰雪地球冰雪地球”假说，即假说，即 7.5 亿亿 5.8 亿年前全球有过大规亿年前全球有过大规模冰川运动模冰川运动（Joseph Kirschvink，1992）“Rodinia”超大陆分裂，陆地海岸线增加，生物光合作用和超大陆分裂，陆地海岸线增加，生物光合作用和大陆硅酸岩风