自然地理学-第三章 大气和气候（下）

第三节 气候的形成,一 气候和气候系统,气候概念,气候：地区多年间大气的一般状态。它既反映平均情况，也反映极端情况，是多年间各种天气过程的综合表现。具有相对稳定的天气循环模式。 气候最主要评价指标水、热条件。 气候：长过程（最短年限30年）、相对稳定，时(四季、二十四节气、七十二候)空（低纬、高纬、陆地、海洋、高山、盆地）大尺度； 天气：短过程（时、日）、变动、时空小尺度；(阴晴、风雨、冷暖、气旋),按水平尺度分： 大气候全球性和大区域，如：热带雨林气候、地中海（型）气候、极地气候、高原气候等； 中气候小范围自然区域，如：森林气候、城市气候、山地气候以及湖泊等区域的气候； 小气候更小范围，如：贴地气层和小范围地方（如一个山头或一个谷地）内部的气候等。,气候系统的组成 大气、海洋、冰雪、陆地表面和生物圈 太阳辐射及其变化是气候系统的外部驱动力,提出这一概念的意义 认识气候变化的特征：从静态考察到动态考察 解释气候变化的原因：从要素分析到系统综合,现代气候概念气候系统,气候系统及气候与气候变化的物理过程实例,气候是由太阳辐射、下垫面性质，水气环流和人类活动等因子长期相互作用形成的。此外，由于火山喷发和人类活动等使大气中的气溶胶和二氧化碳含量逐渐增加，不断影响着大气的辐射过程,从而影响着气候。 太阳辐射行星气候带：赤道带、热带、亚热带、温带、亚寒带、寒带、极地带 水气环流 大气环流：行星风系、 海洋环流：暖流、冷流、上升流、下沉流 地理背景下垫面 海陆分布海洋型、大陆型 地形湿润的高山、干旱的盆地； 一山有四季，十里不同天,二 气候的形成,（一） 气候形成的辐射因子,太阳辐射强度 日地距离 地表反射率,地球的有效温度,日地距离 太阳高度 日照时间,天文气候,赤道带 热带 副热带 温带 副寒带 寒带 极地带,北半球太阳辐射和气温分布,热量 大气环流运动，将35°以南（北）中、低纬盈余热量送至中高纬，不但减小了中高纬的热量亏损，同时与全球气温、气压、风带的纬向地带性变化结合，形成从赤道向极地以纬度热量变化为主的基本气候带分布规律.,(二） 大气环流对气候的影响 大气环流调整了全球地气系统的热量和水分的分布。,例：同纬度大陆东西岸和大陆内部气温显著差异。 · W岸 法国波尔多45°N 1月海上暖湿SW气流，平均气温5 · E岸 俄罗斯符拉迪沃斯克43°N, 1月大陆干寒NW气流，平均气温-13.5。 另外，气旋、反气旋等不同气流运动方式，则形成不同的天气、气候特点。,水 分 大气环流运动，将海上较多水分送至大陆上空，经系列大气的物理变化成云致雨降至地面，不但缓解了海陆间水分差异，同时形成了大体与海岸线平行，以经向变化为主，干湿程度不同的若干气候类型（湿润、半湿润、半干旱、干旱）。,大气环流与海温异常,正常情况：在赤道太平洋地区，沃克环流东西向热成闭合环流，对应着势力强盛的秘鲁寒流。,非正常情况厄尔尼诺(EL Nino),正常,厄尔尼诺,又将赤道中、东太平洋海域平均海温出现正距平（暖位相海温较常规高）时称作“厄尔尼诺”；平均海温出现负距平（冷相位海温较常规低）时称作“拉尼娜” （La Nina）意为上帝之女。她使原冷洋流控制的海域的海温更低，冷洋流更强。 厄尔尼诺和拉尼娜的正、负海温变化，直接引起了赤道中、东太平洋海域近海面大气压相应出现“变低变高”上下波动变化，科学工作者将此气压变化称作“南方涛动” 。,厄尔尼诺、拉尼娜的海温变化和气压变化的南方涛动统称为“ENSO”（厄尔尼诺和南方涛动缩写）。 以此将海洋大气作为一个耦合的整体系统分析他（她）们出现时，全球大气环流变异带来的气候灾难，故厄尔尼诺拉尼娜的称谓，已失去“上帝恩赐”福音的原意，而成为全球气候异常或灾害的不祥征兆。（褒贬）,厄尔尼诺和拉尼娜期的气候灾变 自18641998年100多年时间，共发生31次厄尔尼诺现象，19971998年被世界公认为20世纪气候异常最严重的一次。1988年-1989年，1998年-2001年都发生了强烈的拉尼娜现象。它们打乱亚洲季风规律，甚至高纬度部分国家出现异常灾害性天气。 · 不该下雨地方下雨 · 该下雨地方不下雨,· 该冷地方不冷反而变热 地中海区域的国家和东欧地区及亚洲一些国家，一向比较凉爽的气候变得热浪滚滚。 例：意大利西西里岛上的锡拉库萨，1998年7月上旬T46.6。匈牙利首都布达佩斯电车输电线因高温变形无法运行。 例：乌克兰等东欧国家，空调、电扇被抢购一空。亚洲土耳其、塞浦路斯日Tmax分别达40、43。日本最热地T40.3，较常年高10以上。,· 创气象极值 墨西哥出现自1881年2月8日1998年12月13日116年中的最大暴风雪（积雪40cm）。俄罗斯的莫斯科1997年12月15日气温降至33，打破了115年来同期27.3的最低值；同日俄罗斯的阿尔奴格斯克极端Tmin42，其北部客米斯共和国低达45。 南非的约翰内斯堡市、比勒陀利市9月气温常年为25以下，1997年9月29日高达30.3、35.2，造成游泳池人满为患和汽车爆胎等交通事故猛增。 巴基斯坦西北边境省的拉瓦尔品第地区，1997年8月26日27日24h暴雨量为320mm。,厄尔尼诺和拉尼娜期的自然灾害 · 厄尔尼诺带来海洋生物和食物链破坏 厄尔尼诺南美沿岸海域因温度异常升高而使原生存在冷洋流中的海水性生物（海草、鱼类）大量死亡，腐败鱼类（或海草）尸体使海水变色，形成大量硫化氢，成为海面和空气污染严重的海洋之灾。 海洋鸟类因海洋生物的重新分布出现大量死亡而影响整个食物链。如。秘鲁鳀（Engraulis ringens）数量明显减少使鸟类缺鱼少食而大批死亡。以鸟粪作为工业的企业遭受致命打击；以秘鲁鳀鱼粉作为动物饲料的企业，改用涨价的黄豆（鱼粉代用品）而遭受莫大经济损失；饲料涨价又使鸡售价增加。,· 厄尔尼诺带来饥荒 1998年1月，联合国粮农组织（UNFAO）在罗马发表“粮食展望”报告指出：1997年强厄尔尼诺，造成太平洋地区、东南亚、加勒比海、南美等部分粮食产地大幅度减产，粮食总产量比1996年下滑15，世界粮食储备下滑2个百分点，并引起了粮价上涨。 南半球的干旱和酷热，导致粮食大饥荒 现象，首先出现在贫穷落后国家。 如：1997年世界29个受饥荒国家中， 18个在非洲，亚洲、东欧各5个，拉美1 个。致使众多南非人在干旱蝗虫增多之 时，壮胆以蝗虫充饥救命。,· 厄尔尼诺与中国气候 带来自1986年以来（除1997年外）的17次暖冬气候。暖冬不一定由厄尔尼诺现象引起，但暖冬发生时一般出现厄尔尼诺现象（1983年初，1998年初，2002年初春季出现新一轮厄尔尼诺）。 带来夏季北热南凉气候现象三大火炉的南京、武汉日Tmax36（常年日Tmax40），火炉二个熄火；广州、香港1997年7月13日日Tmax22.8 （凉气袭人，西瓜无人问津）。酷热中心移至冀中南、鲁西、豫北、晋南、陕西关中等黄河一线日Tmax3941，济南 7月4日日Tmax38，北京月13日日Tmax38.2 ，天津39.9 ，冰城哈尔滨3536 。,带来南涝北旱天气1997年华南春季雨季，广州北部的从化、花都、清远三市发生暴雨，5月8日10h雨量400mm以上，清远市915mm（接近江南、苏南年总量），迄今1400多年历史的“岭南三大古刹”飞来禅寺5分钟内倒塌为一片废墟。 7月东北、华北雨量较正常少59成，造成黄河断流时间早、持续时间长、断流区域上溯至河南开封市附近。长江梅雨不突出，苏北梅雨量减少79成，苏南偏少57成，淮河以南偏少26成。,永定土楼,带来台风减少和异常台风天气1997年厄尔尼诺使登陆影响我国的台风仅4个，较常年少一半（常年台风形成28个以上，登陆影响只是其中一部分）。但迟来的台风一般路径复杂，易形成异常台风天气并造成较大损失。 例：9711号台风恰逢农历天文大潮，风、雨、潮“三碰头”，在浙江台州温岭市登陆，带来12级以上大风和200400mm暴雨，造成江海和江堤大多漫顶、海塘决口、山洪暴发、海潮猛涨，椒江、临海、黄岩、三门等城区进水（有的达2m）。,厄尔尼诺出现时间与成因 出现时间厄尔尼诺约每2年7年不规则出现。出现时的一般持续时间为数月，长者可一年多。拉尼娜现象大约每3年5年发生一次，但也有时间间隔达10年以上的。 成因十分复杂、迄今仍未解开真正的谜团，是当前大气科学、海洋科学研究的重点课题。,热量 海洋热容量大。白天和暖季将大量太阳辐射热能通过海水自身上下运动，及内部热交换过程储存于海洋内部；晚上（和冷季）又将其储存的能量释放出来。 使海洋和沿海大陆上空，气温日较差、年较差减小。因此海洋既是巨大热能储存器，又是温度调节器。,据统计：1cm3海水降温1，可使3000cm3空气增温1。其巨大能量使得与同纬度大陆相比具有冬暖夏凉，十分湿润的海洋性气候特征，大陆则相反（冬冷夏热，干旱、半干旱、半湿润大陆性气候）。,（三） 海陆分布对气候的影响,水分 海上空气湿度大、大陆空气湿度小。,干旱性气候,半干旱气候,大陆性气候与海洋性气候特征比较,大陆度（K） 海洋性气候与大陆性气候的差别。 波兰学者 焦金斯 经验公式为: K =（1.7A/sin） 20.4 式中：A 气温年较差（）， 地理纬度，1.7和20.4 经验系数。 表达式消除了大陆中心地带气温年较差大和高纬度地带纬度对气温年较差的影响，并据实地资料计算给出经验系数的修正值，保持计算值的准确性。 大陆度变化于0100之间。 0 最强海洋性气候， 100 最强大陆性气候， 50 海洋性与大陆性气候之分界。 K50 受大陆影响明显， K50 受海洋影响明显。,例： 地点 纬度（N） 大陆度（K） 恒春 22° 18.2 广州 23°08´ 45.4 海洋性气候 上海 31°10 38.2 北京 39°57´ 61.1 吐鲁番 42°56´ 88.0 大陆性气候 海拉尔 49°13´ 89.8,表明：我国气候的大陆度从南向北，从东南沿海向西北内陆呈逐渐增大态势。 我国海洋性气候地区面积少（仅为沿海区域或大水域沿岸），大部分地区受大陆性气候影响和控制（面积大）。,洋流对气候影响十分明显，有时则改变一个地方的大气环流和气候。 受暖洋流影响的大陆沿岸，降水大增，冬季相当温暖，改善了那里气候生态环境。相反冷洋流则使受影响区较同纬度寒冷。,（四）洋流对气候的影响,例：A、摩尔曼斯克港（70°N ），受北大西洋暖流影响，成为全球最著名高纬度不冻港。据计算：给这里1m长海岸带来相当于6万吨煤燃烧后释放的热量。 B、挪威（70°N 以南）成为同纬度冬季最温暖国家，分布大片常绿针叶林。,大洋暖流、寒流影响局地气候,（五） 地形对气候的影响,特殊大地形（坡向、海拔高度）对一个地方的热量和水分起着重新分配作用。,例 A：西安 T（1月）0.5 R年518mm 暖温带气候带 （半湿润型） N 秦岭 S