气象与气候学0绪论.ppt
气象与气候学,张圣微,绪 论,气象与气象学,气象学的历史、现状及发展趋势,气象学与水文学的关系（水文气象学）,第一节 气象与气象学,一、气象与气象学的定义,气象：在地球大气中每时每刻都在发生着风、云、雨、雪、雷电、旱涝、寒暑等等各种各样的自然现象，这些现象统称为大气现象，简称为气象。,气象学：研究大气中各种现象的成因和演变规律及如何利用 这些规律为人类服务的科学。,二、气象学的研究对象、气象与社会经济发展的关系,研究对象：,大气圈及大气圈与水土岩石圈、生物圈之间的相互 作用。,系统地、科学地解释这些现象、作用和效应，阐 明它们的发生和演变规律；,研究任务：,观测和研究各种各样的大气现象、大气层与下垫 面之间的相互作用及人类活动所产生的气象效应；,根据所认识的规律分析、诊断和预测过去、现在 和未来的天气、气候，为国民经济和人们的日常 生活服务；,从理论和实践上探索和模拟人为天气过程、人为 气候环境，为人工影响天气和气候提供科学依据。,气象与社会经济发展的关系：,气象与水文,气象与林业,气象与工业,气象与渔业、海盐生产,气象与航空,气象对人类健康的影响,气象与军事,气象与农业,古气象史时代（萌芽期）从人类有文字记载的历史时期开始到十六世纪中叶。,气象史的两个时代：,一、气象学的发展历史与现状,第二节 气象学的历史、现状及发展趋势,近现代气象史时代（发展初期）从十六世纪中叶至十九世纪末。,近现代气象科学的四次飞跃：,第一次飞跃:（大约17001859年）,气象仪器如温度表、雨量器、气压表等相继发明，导致对信风和全球大气环流的研究。,无线电探空仪发明，高空观测网迅速建立，Rossby提出了长波动力学，创立了长波理论。Lorenz提出奇异吸引子与混沌理论、准地转理论、适应理论、突变理论和不稳定理论等并相继得到应用，大尺度天气学进入成熟阶段。,第二次飞跃:（18601940）,无线电报发明，地面气象观测网产生，天气图诞生，V.Bjerknes创立了锋面学说，提出了著名的斜压概念和环流理论，从此天气学和动力气象学形成并得到发展。,第三次飞跃:（大约19411980年）,空间和地面大气遥感探测与气象信息技术系统日趋完善，大气科学试验正从局部的专业试验向全球的综合性试验过渡，气候研究正朝着更加广泛、更加综合的方向发展。,第四次飞跃:（大约1980）,第三节、气象学的内容与分支学科,气象学的研究内容：（1）、研究大气的特征和状态（如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等）（2）、研究导致大气现象发生、发展的能量来源、物质及其转化（3）、研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发 生、发展和变化的规律（4）、讨论如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大 气环境服务（如人工降雨），使之能适合于人类生活好生产的需要。,气候系统示意图,气象学的主要分支学科,普通气象学：研究气象学的基本理论和一般问题；,大气探测与遥感学：研究对大气进行观测的方法与观测数据的计算，应用 各种气象仪器设备和技术对地球大气层及地表浅层进行观 测与探测，包括定期观测、运载仪器和常规仪器观测、地 基遥感、空基遥感等；,大气物理学：研究大气结构、大气热力学特征、大气光电声现象、云物理及人工影响天气等；,气候与气候变化学：研究不同时期和不同区域的气候与气候变化、气候 系统的年际变化预报、地球物理因子对气候的影响、气候 影响评估、气候与气候变化预测的方法等；,天气与天气预报学：研究短期预报、中期预报、长期预报，一般天气学原 理与方法、天气诊断等；,大气化学：研究酸雨、气溶胶、碳循环、降水化学、大气成分、大气中化学过程等；,动力气象学：研究数值预报、大尺度大气动力学、气候数值模拟、非线性大气动力学等；,边界层气象学：研究海上边界层、陆地边界层、大气湍流、边界层 数值模拟、大气扩散与空气污染等；,大气环流学：研究不同纬度的大气环流系统、热带大气环流与季 风、海气相互作用、大气环流与遥相关等；,应用气象学：研究水文气象、农业气象、林业气象、医疗气象、局地气候与小气候、应用气候等；,灾害气象学：研究灾害性天气（如气旋、台风、雷暴、阵雨、暴 雨、龙卷、沙尘暴及积云对流、锋、飑线、中尺度对流 等其他扰动产生的灾害效应）、灾害性气候及其损失评 估等。,第四节、气象学与水文学的关系,水文气象 是研究水文循环和水分平衡中同降水、蒸发有关气象问题的一门学科。它是气象学与水文学之间的边缘学科，既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分，其研究成果主要用于河道、水库的防洪兴利，以及水资源的开发利用和水利水电工程的规划设计。,水文气象研究简史20世纪30年代，美国天气局成立水文气象处，从气象资料推算可能最大降水（PMP）和可能最大洪水(PMF)，以满足防洪建筑设计的需要，这是水文和气象相结合的开始。随着气象雷达、气象卫星等探测技术的发展，从60年代以来，降水监测的水平有了很大提高，为降水水文气象学短时预报与洪水预报的结合创造了条件，使水文气象学得到了新的发展。,研究内容在水文循环中，下渗、地下水及地面径流等，纯属水文学的研究范畴；而降水和蒸发，则为水文学和气象学共同关注的问题。从水文气象学的角度研究降水和蒸发主要有以下三个问题：降水的监测和预报除通过水文和气象部门的水文站、气象站和雨量站用雨（雪）量器直接测量雨（雪）量和降水强度外，对于无测站的广大地区，采用天气雷达估算降水及卫星云图估算降水与实测降水量相结合的办法进行监测。水文气象学的降水预报，重点是将降雨的预报模型与洪水模型结合起来，针对防洪要求作出未来暴雨、洪水可能发生地区的预报；鉴别和判断流域发生非常洪水的可能性；洪水发生后，预测洪水发展趋势，以及库区来水预报等。可能最大降水（PMP）指特定流域范围内一定历时（为50年一遇、100年一遇）可能的理论最大降水量。这是大型水利工程枢纽设计的重要参数。计算可能最大降水量的方法一般有：统计学方法，气象成因法和暴雨移置法。流域总蒸发指流域或区域内水体（江、河、湖、库）蒸发、土壤蒸发、植物蒸散、冰雪蒸发和潜水蒸发的总和。通常由流域多年平均降水量与径流量的差值求得。,
