第5章 大气系统的平均状态讲义.ppt

第五章 大气系统的平均状态,第一节 平均温度结构 第二节 平均大气环流 第三节 季风 第四节 气候的地理分布（气候带与气候型）,1,2,5.1 平均温度结构,5.1.1 全球温度分布,對流層,平流層,中間層,熱成層,臭氧層,溫度隨高度變化,,,,,年平均,纬向平均温度垂直剖面,5,1月份,7月份,5.2 平均大气环流,大气环流：一般是指具有世界规模的、大范围的大气运行现象，既包括平均状态，也包括瞬时现象，其水平尺度在数千公里以上，垂直尺度在10km以上，时间尺度在数天以上 大气大范围运动的状态 某一大范围的地区（如欧亚地区、半球、全球），某一大气层次（如对流层、平流层、中层、整个大气圈）在一个长时期（如月、季、年、多年）的大气运动的平均状态或某一个时段（如一周、梅雨期间）的大气运动的变化过程都可以称为大气环流一、海平面气压场（冬季）,阿留申低压、冰岛低压、蒙古高压和北美高压,赤道槽或赤道辐合带（ITCZ）：1月位于南半球，表现为由南非、澳大利亚和南美三个大陆热低压组成的低压带南半球40S以南，等压线几乎与纬圈平行，明显呈带状分布，在其北侧是南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋高压大气活动中心,,一、海平面气压场（夏季）,大气活动中心,北太平洋副高、大西洋副高（亚速尔高压）、南亚热低压、北美热低压和冰岛低压,赤道槽或赤道辐合带（ITCZ）：7月移至北半球，在南亚与大陆热低压合并，使这个地区出现强大的西南风。

南半球40S以南，等压线几乎与纬圈平行，明显呈带状分布，在其北侧是南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋高压大气活动中心有的长年都存在，仅范围和强度有所变化，永久性活动中心（多出现在海洋） ： 亚速尔高压、北太平洋副热带高压、冰岛低压、阿留申低压 有明显的季节变化，只在某些季节存在，称为 半永久性活动中心（多出现在大陆）： 蒙古高压（西伯利亚高压）、亚洲低压、北美高压、北美低压,10,冬夏季海平面气压的主要特征,北半球中高纬度：1月北半球中高纬海平面气压场的大气活动中心：阿留申低压、冰岛低压、蒙古高压和北美高压7月北半球的大气活动中心：太平洋副高、大西洋副高、南亚热低压、北美热低压和冰岛低压 低纬度：南北半球之间的赤道地区是一个低压带，称赤道槽或赤道辐合带（ITCZ） 南半球中高纬度：南半球40ºS以南，无论冬夏，等压线几乎与纬圈平行 它的北侧副热带的三个大洋上终年保持三个高压中心，它们就是南太平洋副高、南大西洋副高和印度洋高压二、对流层中部的平均环流（~5.5Km）,西风带平均槽脊（冬季）：北半球三槽三脊（槽：亚洲大陆东岸、北美大陆东岸和乌拉尔山以西；脊：阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖地区）。

南半球不明显西风带平均槽脊（夏季）：北半球四槽四脊（东亚大槽东移20个经度，引起季节性的长波调整）南半球不明显副热带高压：脊线冬季约位于15N副热带高压：脊线夏季向北推移到25-30N附近极涡,1月北半球两个中心； 南半球一个中心南、北半球7月一个中心,冬夏季对流层中部的平均环流 的主要特征,槽脊：冬季500hPa平均环流呈三槽三脊型 ；7月北半球西风带的平均槽脊增加到四个冬夏南半球西风带平均槽脊都不明显 极涡：极涡的中心都不在南北极 1月北半球的极涡有两个中心，7月只有一个中心南半球极涡无论冬夏都只有一个中心 急流：1月平均最大地转西风轴线比7月偏南 7月北半球最大平均地转西风轴线向北推移约20个纬度，强西风中心的风速显著减弱，仅及1月中心风速的一半 副高：7月副热带高压比冬季显著增强副高脊线冬季约位于15ºN，夏季则向北推移到25º-30ºN附近对流层高部,三、平流层底部的平均环流（~16Km）,,极涡：北半球1月两个中心；南半球一个中心 西风带平均槽脊： 北半球两波型（槽：亚洲和北美大陆东岸；脊：太平洋和大西洋的中部）南半球不明显极涡：南、北半球7月一个中心 西风带平均槽脊： 北半球西风环流显著减弱，准静止波的振幅显著变小。

南半球不明显南亚高压,,,平均纬向环流的剖面结构,年平均,1月,7月,,环流的垂直结构-----（1）平均纬向环流,正值：西风 负值：东风,东,东,东,东,东,东,东,东,东,西,西,西,西,西,西,,,,19,,哈德莱 环流,,费雷尔 环流,,极地环流,※,环流的垂直结构-----（2）平均经圈环流,经向上的三圈环流,20,近地面的风带和气压带,极地高压带,副极地低压带,西风带,副热带高压带,东北信风带,赤道低压带,极地东风带,东南信风带,赤道低压带,副热带高压带,西风带,副极地低压带,极地东风带,,平均经向环流圈,年平均,冬季,夏季,,环流的垂直结构-----（2）平均经圈环流,三圈环流,季风是大气环流的重要组成部分； 全球大约有四分之一的地区和二分之一的人口受到季风的影响； 尤其是亚洲低纬度地区，天气气候具有明显的季节性变化； 中国是最典型的季风区之一一、季风研究简介,5.3 季风,我国地处东亚季风区，东亚季风变异严重影响着我国东部的早涝等灾害性天气、气候的发生，从而给我国带来严重的经济损失气象灾害每年损失约2000亿元，占GDP 3%～6%而由季风变异引起的气象灾害占70%以上。

所以, 季风问题一直受到国内外的重视古代的季风知识,世界上第一篇关于季风的文献，即见于《史记》等古籍的帝舜《南风》歌,歌词是那样明白, 没有半点歧义, 只26 个字, 东亚夏季风的性状和对社会民生的影响已概括无遗: 夏季风依“ 时”从“南”吹来, 温“熏”多雨, 使农业收成丰“阜”, “民”“ 财”充足, 免受饥寒( “解” “ 愠”) 古代的季风知识,竺可桢. 东南季风与中国之雨量. 地理学报, 1934, 1(1): 1～27,从公元1405到公元1433年，他受明成祖派遣，先后七次率领庞大的船队进行远航，写下了人类进行大规模远洋航行的壮丽篇章,郑和（公元1371-1435）,郑和就是巧妙地利用了不同时间的风向和洋流流向，从而完成了七下西洋的史诗般壮举,二、季风概念与季风环流,（一） 季风定义 1、季风的定义：一般地说，季风指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象，是大气环流季节变化的一种最典型的情况 所谓典型，即： （1） 冬、夏季盛行风向接近相反 （2） 夏季：从凉的海洋吹向热大陆； 冬季：从冷大陆吹向暖的海洋 （3） 夏季风必须潮湿，冬季风必须干燥28,季风区：热带季风区、副热带季风区、温寒带季风区,（二）季 风 的 分 布,季风气候区：西非、南亚、东南亚、澳洲、南美、中美,三、季风的形成因素,（1）海、陆分布作用,海陆间的热力差异以及这种差异的季节变化,30,海陆风与季风，时间尺度和空间尺度都不同。

海陆风 白天风从海洋吹向陆地，夜间风从陆地吹向海洋，这种风称为海陆风 海陆风是由海陆间气压日变化不同而引起的 沿海地区的风向转变现象，而季风是由海、陆 之间气压的季节变化而引起的风向转变，规模 很大，且一年为周期的现象三、季风的形成因素 （2）行星风带季节位移的作用 在表面均匀的地球，行星风带基本上是纬向的即热带为东风带，中高纬西风带冬夏之间，这些行星风带有显著的南北位移，强度也有很大变化在两支行星风带交替的区域，行星环流发生季节性转移，盛行风向往往近于相反北半球夏季,北半球冬季,由于太阳辐射的变化，夏季太阳直射点北移，风带北进，冬季相反而南撤这样在两个风带相接的地区便会形成风向随季节而显著改变的季风现象30S-30N)最为显著北半球夏季,北半球冬季,,,,三、季风的形成因素 （3）青藏高原作用,① 热力作用 夏季：热源（低层形成强大热低压，盛行气旋性环流）有助于高层南亚高压和东风急流的形成和维持，这与印度西南季风的爆发有直接的关系 冬季：冷源 ② 动力作用 a:对气流的分支、绕流和汇合作用 b:对气流的爬越作用 c:对气流的屏障作用,四、亚洲季风分区,,亚洲季风区分区示意图（引自丁一汇，2005）,印度夏季风环流系统,Krishnamurti (1976) 最早指出： 印度夏季风环流系统：印度季风槽、南亚高空反气旋、高空自北半球向南半球的越赤道气流、南半球低空马斯克林反气旋以及索马里低空越赤道气流。

印度夏季风环流系统,40,南亚季风（印度季风、西南季风）,东亚季风环流系统成员： 低空包括：澳大利亚低空冷反气旋，东亚地区低空越赤道气流（105E或125-130E），南海—西太平洋ITCZ（南海部分常称为南海季风槽）、西太平洋副热带高压、梅雨锋及西风带槽 高空则包括：南亚高压在东亚的部分、南北两支东风急流、南支东风急流形成的自北到南越赤道气流 从经圈环流看包括有自ITCZ上升气流向副高区下沉的Hadley环流及自ITCZ上升到南半球反气旋下沉的季风经圈环流东亚夏季风环流系统,,,,,东亚夏季风主要系统的示意图,亚洲季风推进的时间,,44,850hPa 340K等位温线平均位置的时间变化 1971－1980年的平均位置,华南北部（5月第4侯到6月第2侯）,长江流域（6月第4侯到7月第1侯）,黄淮流域（7月第2 侯到7月第4侯）,华北（7月第5侯到8月第2侯）,4月初（盛期在 5－6月），华南前汛期降水开始 每年6月中、下旬到7月上半月的初夏，出现梅雨，又俗称”霉雨” 7月上、中旬，江淮流域梅雨期结束，华北雨季开始季风指数定义方法,46,,(Wang et al. ,2008),47,降水,东亚夏季风指数,5.4 气候的地理分布,气候的区域性分布的原因： 太阳辐射、地球重力作用、各个系统之间相互作用的结果,气候的地带性：气候系统中的能量、大气运动及气候要素在空间上的分布都具有一定带状特征。

这种带状分布近似于与纬圈一致，因此气候的差异也具有一定的带状特征太阳辐射在地球上投影角不同造成气候差异——天文气候带,50,51,5.4.2 气候的非地带性 原因：水平方向的海陆分布、垂直方向随海拔高度的变化 植被生长的关键：温度和降水,长白山,52,53,54,高黎贡山,喜马拉雅山南坡比北坡垂直自然带显著的主要原因：南坡相对高度大、迎风坡,55,长白山、天山的垂直气候带,长白山,天山,同纬度（42N附近)，但经度不同，不仅在气候与植被的垂直分层不同，而且还表现在相似的气候带所处的高度不一致随经度的递减（由东向西），大陆性气候增强因而不同经度上山地的垂直气候分层表现出不同的气候类型,,,。