1、气象学与气候学气象学与气候学12 教学基本要求 掌握气象、天气和气候的概念。了解气象学和气候学研究的对象、任务和简史。了解地球大气的组成和结构，几种大气成分对生态 和气象的重要意义，对流层的主要特征。第一章第一章 绪论绪论23 教学重点难点 气象、天气和气候的概念 地球大气的组成和结构 大气的状态方程。第一章第一章 绪论绪论3第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 气象学、气候学的研究对象、任务和简史气象学、气候学的研究对象、任务和简史第二节第二节 气候系统概述气候系统概述4第一节 气象学、气候学的研究对象、任务和简史 一、气象学与气候学的研究对象和任务一、气象学与气候学的研究对象和任务二、气象学
2、与气候学的发展简史二、气象学与气候学的发展简史5实况云图展示6 一 气象学、气候学的研究对象和任务 1、气象学、气候学的研究对象气象学、气候学的研究对象 舞台舞台 重要能源重要能源下垫面下垫面气象气象：大气圈中所发生的一切物理、化学现象和过程。这些大气圈中所发生的一切物理、化学现象和过程。这些物理现象和过程时刻发生变化物理现象和过程时刻发生变化气象学气象学：研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。（1 1）气象学气象学 太阳辐射太阳辐射大气圈大气圈水圈水圈
3、 陆面陆面 冰雪圈冰雪圈 生物圈生物圈7（2 2）气候学：）气候学：某一地区，在某一瞬时或某一短时间内大气中的大气某一地区，在某一瞬时或某一短时间内大气中的大气 状态（如气温、气压、温度）状态（如气温、气压、温度）和大气现象（风、云、和大气现象（风、云、雾、降水等）的综合。是瞬时的、多变的、不稳定的。雾、降水等）的综合。是瞬时的、多变的、不稳定的。在太阳辐射、大气环流（自身运动）、下垫面性质在太阳辐射、大气环流（自身运动）、下垫面性质 （海陆、平原、高山）和人类活动在长时间相互作用（海陆、平原、高山）和人类活动在长时间相互作用 下，在某一时段内大量天气过程的综合。下，在某一时段内大量天气过程的
4、综合。天气天气:气候：气候：8联系：联系：1 1、二者存在着统计上的联系。、二者存在着统计上的联系。2 2、气候不仅包括多年来经常发生的天气状况，而且也包、气候不仅包括多年来经常发生的天气状况，而且也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。括某些年份偶尔出现的极端天气状况。天气：周期短天气：周期短 天气系统单纯（气旋、反气旋天气系统单纯（气旋、反气旋)不稳定不稳定气候：周期长气候：周期长 气候系统庞大（一个能源、五个子系统）气候系统庞大（一个能源、五个子系统）稳定所以不能单纯将气候作为天气资料的多年统计的累积，稳定所以不能单纯将气候作为天气资料的多年统计的累积，他更强调它的成因，即大气环流、下垫面
5、性质、人类活动长他更强调它的成因，即大气环流、下垫面性质、人类活动长期作用下的某一时段内大量天气过程的总和。期作用下的某一时段内大量天气过程的总和。区别：区别：9气象学与气候学的任务（一）通过实践，掌握气象观测、气候统计分析和气候调查的方法，来记叙所观测到的气候现象，从定性和定量两方面说明它们的特性。（二）探讨它们的正确解释和研究它们的发展规律，特别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。（三）应用已发现的规律，采取有效措施，充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害
6、，为有关的生产建设服务。（四）气象学、气候学与自然地理学、环境生态学和区域地理等有密切的依存关系，在教学中还应注意为这些有关后续课程奠定必要的基础。10气象学与气候学在国民经济建设中的应用 1 1、天气预报：、天气预报：天气预报是重要的经济信息。为工业、农业、能源、交通运输天气预报是重要的经济信息。为工业、农业、能源、交通运输业、建筑、林业、水利、海洋开发、环境保护、旅游、保险、业、建筑、林业、水利、海洋开发、环境保护、旅游、保险、文化、体育、军事等文化、体育、军事等400400个行业进行有偿服务；还可以帮助减个行业进行有偿服务；还可以帮助减少经济损失，气象灾害（地质灾害）每年造成的损失少经济
7、损失，气象灾害（地质灾害）每年造成的损失20002000亿元。亿元。台风、暴雨、洪涝、干旱、龙卷、寒潮、霜冻、沙尘暴等都属台风、暴雨、洪涝、干旱、龙卷、寒潮、霜冻、沙尘暴等都属于气象灾害。于气象灾害。2 2、人工影响天气服务、人工影响天气服务 人工增雨、人工消雹、消雨、消雾人工增雨、人工消雹、消雨、消雾11q 农业与气象、气候关系最为密切农业与气象、气候关系最为密切q 沿海的渔业生产和气象条件关系也十分密切。沿海的渔业生产和气象条件关系也十分密切。q 城市建设城市建设 风的荷载力、雪压使建筑物既安全又节省材料，风的荷载力、雪压使建筑物既安全又节省材料，公路、桥梁、水库、地下管道都需要当地降水强
8、度来确定。公路、桥梁、水库、地下管道都需要当地降水强度来确定。q 国防战争如三国的三次以少胜多的著名战役都是利用风国防战争如三国的三次以少胜多的著名战役都是利用风来实施火攻。来实施火攻。官渡之战、赤壁之战、吴蜀小亭之战（彝官渡之战、赤壁之战、吴蜀小亭之战（彝陵之战）。二战时的偷袭珍珠港、利用西风带的定高气球。陵之战）。二战时的偷袭珍珠港、利用西风带的定高气球。气候分析应用在服务上气候分析应用在服务上12气象学的发展简史气象学与气候学是来源于生产实践，又服务于生产实践，并随气象学与气候学是来源于生产实践，又服务于生产实践，并随着社会生产的发展，运用愈来愈进步的方法和技术而逐步提高着社会生产的发展
9、，运用愈来愈进步的方法和技术而逐步提高的。综观三千多年来气象学、气候学发展的历史，源远流长。的。综观三千多年来气象学、气候学发展的历史，源远流长。可以概括为以下三个时期：可以概括为以下三个时期：1、萌芽时期、萌芽时期 2、发展初期、发展初期3、发展时期、发展时期13第二节 气候系统概述一、大气圈概述一、大气圈概述二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述14一、一、大气圈概述大气圈概述 气候系统是一个包括气候系统是一个包括大气圈（主体部分）、水圈、大气圈（主体部分）、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈（下垫面部分）陆地表面、冰雪圈和生物圈（下垫面部分）在内的，能在内的，能
10、够决定气候形成、分布、变化的统一的物理系统。够决定气候形成、分布、变化的统一的物理系统。15(一)大气各组成成分及其作用一、大气圈概述一、大气圈概述16成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽 固体杂质固体杂质生物体的基本成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成大气组成主主 要要 作用作用干干洁洁空空气气O3N2O2
11、CO217 地球大气由三个部分组成地球大气由三个部分组成:18 成分变化：成分变化：各种成分介绍：各种成分介绍：19。自然条件下自然条件下,氮气只能通过闪电雷暴作成形成氮气只能通过闪电雷暴作成形成,通过降通过降水过程被植物和土壤吸收利用。水过程被植物和土壤吸收利用。2021（二）大气的结构（二）大气的结构1、大气的上界、大气的上界 A:极光是大气中出现的最高的物理现象极光是大气中出现的最高的物理现象,1200km B:人造卫星探测资料，按大气密度定为人造卫星探测资料，按大气密度定为20003000km2、大气的垂直分层（大气温度、成分、垂直运动、电离）、大气的垂直分层（大气温度、成分、垂直运动
12、、电离）对流层对流层平流层平流层中间层中间层热层热层散逸层散逸层五五 层层22对流层平流层对流旺盛近地面，对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；纬度不同厚度变；高度增来温度减，高度增来温度减，只因热源是地面；只因热源是地面；天气复杂且多变，天气复杂且多变，风云雨雪较常见风云雨雪较常见气温初稳后升热气温初稳后升热只因层中臭氧多只因层中臭氧多水平流动天气好水平流动天气好高空飞行很适合高空飞行很适合上冷下热上冷下热高空对流高空对流电电离离层层电离层能反射电离层能反射无线电波，对无线电波，对无线电通讯有无线电通讯有重要作用重要作用中间层热层23（二）大气的结构（二）大气的结构气温湿度在垂直方向上的分布；气温
13、湿度在垂直方向上的分布；大气的垂直分层的依据大气中的扰动程度；大气中的扰动程度；不同程度上的电离现象。不同程度上的电离现象。2425对流层特点对流层特点 对流层对流层是大气的最下层，它的下界为地面，集是大气的最下层，它的下界为地面，集中中3/4大气，大气，90%水汽，日常所见的大气现象均发生水汽，日常所见的大气现象均发生在此层，也是对人类生活、产生最有影响的层次。在此层，也是对人类生活、产生最有影响的层次。r 气温随着高度而降低气温随着高度而降低r 空气具有强烈的对流、乱流运动空气具有强烈的对流、乱流运动r 气象要素水平分布不均匀气象要素水平分布不均匀26上层上层：从：从6km高度到对流层顶。
14、由于这一层离地面更远，受高度到对流层顶。由于这一层离地面更远，受 地表影响更小，水汽含量极少，气温常在地表影响更小，水汽含量极少，气温常在0以下，各种云多由以下，各种云多由冰晶和过冷水滴组成。在中、低纬度地区上层，常有风速冰晶和过冷水滴组成。在中、低纬度地区上层，常有风速30m/s的强风带出现。的强风带出现。中层中层：从摩擦层顶到：从摩擦层顶到6km左右高度。这一层受地表影响较小，左右高度。这一层受地表影响较小，气流的状况基本上可以表征整个对流层空气运动的趋势。大气气流的状况基本上可以表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水现象大都产生在这一层。中的云和降水现象大都产生在这一层。下层下层
15、：又称摩擦层或扰动层。它的范围自地面到：又称摩擦层或扰动层。它的范围自地面到2km高度。下高度。下层受地面强烈影响摩擦作用、湍流交换十分明显，各气象要素层受地面强烈影响摩擦作用、湍流交换十分明显，各气象要素具有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量多，因而低云、具有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量多，因而低云、雾、霾、浮尘等出现频繁。雾、霾、浮尘等出现频繁。27v 温度随高度升高而增加温度随高度升高而增加v 没有强烈的对流运动没有强烈的对流运动v 水汽、尘埃含量很少水汽、尘埃含量很少28r 气温随高度增加迅速降低气温随高度增加迅速降低：顶界温度可降至：顶界温度可降至-83-113，几乎成
16、为大气层中的最低温。其原因是这里没有臭氧，几乎成为大气层中的最低温。其原因是这里没有臭氧吸收太阳紫外辐射，而氮和氧等气体所能吸收的波长更短的吸收太阳紫外辐射，而氮和氧等气体所能吸收的波长更短的太阳辐射又大部分被更上层的大气吸收了。因此，这里的气太阳辐射又大部分被更上层的大气吸收了。因此，这里的气温随高度是递减的。温随高度是递减的。r 有相当强烈的垂直运动有相当强烈的垂直运动：这种下暖上凉的气温垂直分：这种下暖上凉的气温垂直分 布，布，有利于导致空气的垂直运动，又称有利于导致空气的垂直运动，又称“高空对流层高空对流层”。该层的。该层的80-90km高度上有一个只在白天出现的电离层，叫做高度上有一
17、个只在白天出现的电离层，叫做D层。层。（平流层顶到85km）29 温度随高度增加迅速上升温度随高度增加迅速上升：据探测，在：据探测，在300km高度上，高度上，气温可达气温可达1000以上，这是因为所有波长以上，这是因为所有波长0.175m的紫的紫外线辐射，都被该层中的大气物质所吸收的缘故。外线辐射，都被该层中的大气物质所吸收的缘故。空气处于高度电离状态空气处于高度电离状态：因而这层也称为电离层。由：因而这层也称为电离层。由于空气密度极少，暖层中的于空气密度极少，暖层中的N2、O2、O等气体成分在强烈等气体成分在强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态。的太阳紫外线和宇宙射线的作用
18、下，处于高度电离状态。即即E层和层和F层。它们都能反射无线电波，对无线电通讯具有层。它们都能反射无线电波，对无线电通讯具有重要意义。重要意义。（中间层顶到800km）30 整个大气层的最外一层，是大气圈与星际空间的整个大气层的最外一层，是大气圈与星际空间的过渡地带，没有明显的边界。这一层的气温也随高度过渡地带，没有明显的边界。这一层的气温也随高度的增加而升高。由于气温高，且距地较远，受地球引的增加而升高。由于气温高，且距地较远，受地球引力作用很小，所以大气质点中某些高速运动的分子不力作用很小，所以大气质点中某些高速运动的分子不断地向星际空间散逸，散逸层也由此而得名。断地向星际空间散逸，散逸层也
19、由此而得名。（800km高度以上的大气层）31列表归纳列表归纳32小小 结结气象学、气候学的研究对象、任务和简史气象学、气候学的研究对象、任务和简史气候系统概述气候系统概述33练习巩固练习巩固1、下列是关于大气对流层特点的描述：气温随高度增加而递增；空气对流运动显著；低纬地区厚度大于高纬地区；天气现象复杂多变。其中全部正确的一组叙述是（）A、B、C、D、C2、关于平流层的叙述，正确的是（）A、平流层上冷下热，大气稳定，不易形成对流 B、气温基本上不受地面影响 C、在平流层中存在一个电离层，能反射无线电波 D、平流层有利于高空飞行，与人类的关系最为密切B3、有时地面无线电短波通讯突然中断，这可能是（）A、对流层出现云、雨、雾、雪等天气 B、臭氧层的存在 C、电离层受到耀斑爆发的干扰 D、空气对流运动所致C34
