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第九章 气候,本章主要阐述四个方面的内容:气候和气候系统的概念,气候系统的组成;气候的形成因素;世界气候的分类;中国气候。要求掌握气候、气候系统的概念，了解气候形成的因素、世界气候的带和型的划分、中国气候的主要特征等。,气候,气候和气候系统气候形成的因素世界气候及其分类中国气候,第一节气候和气候系统,传统的气候定义为一地多年某一时段内的大气统计状态。即某一地方地球 大气的温度、降水、气压、风、湿度等气象要素在较长时期内的平均值或统计量,以及它们以年为周期的振动。气候与天气的关系：,盖特 斯(Gates)把某一地区的气候状态定义为该地气候系统的全部成分在任一特 定时段内的平均统计特征。,一、气候的概念,1、天气和气候的区别：首先从系统上看：气候系统包括了大气、海洋、大陆、冰雪、生物圈等组成的庞大系统；而天气系统则可看作是单一的大气系统。其次天气是短时间内的各种气象要素的综合状况；而气候是长时间的天气特征。因此，天气具有瞬息多变的不稳定性，而气候在一定时间内，具有相对的稳定性。2、另一方面，天气和气候具有统计学联系，天气是气候的基础，气候是多年天气的概括和统计处理。3、天气和气候都具有地区性。,二、气候系统,气候系统是指包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的,能决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。,控制气候系统总体行为的两个重要的外强迫因子是 源于外空间能量输入的太阳辐射和源于地球本身的重力作用。,三、气候系统的组成,三、气候系统的组成,大气圈 在气候系统的五个子系统中，大气圈是主体部分，也是最可变的部分。水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈都可视为大气圈 的下垫面。水圈 包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液态水。海洋是水圈的主体，其在气候形成和变化中最重要。全球海表总面积为 3.6108km2，约占地球表面的70.8%。南半球的海洋面积远大于北半球。海洋为大气提供了 86%的水汽来源。到达地表的太阳辐射约有 80%为海洋表面所吸收。陆地表面 亦称为岩石圈，岩石圈的变化时间尺度甚长。陆地表面具有不同的海拔高度和起伏形势，它们对大气的影响主要有两个方面:动力学的和热力学的。,冰雪圈 指格陵兰和南极冰原、大陆冰川、海冰、永冻土及季节性雪盖。目前全球陆地约有 10.6%被冰覆盖着。冰雪圈对全球热量平衡起着重要的作用。生物圈 主要包括陆地上和海洋中的植物和动物。生物圈的各部分在变化的时间尺度上有显著的差异,但它们对气候的变化都很敏感,而且反过来又影响气候。生物对于大气和海洋的二氧化碳平衡,气溶胶粒子的产生,以及其他与气体成分和盐分有关的化学平衡都有重要的作用。,第二节 气候的形成因素,一、辐射因素 不同地区的气候差异和季节交替，主要是由于太阳辐射在地球表面分布不均匀及其随时间变化的结果。,气候形成和变化可归纳为以下因素:太阳辐射;宇宙地球物理因子;下垫面;大气环流;人类活动等五个方面。,(一)天文辐射和天文气候 1、太阳辐射在大气上界的分布，称天文辐射。天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度角和白昼长短。2、由天文辐射量所决定的气候称天文气候，它反映了世界气候分布的基本轮廓。天文辐射的时空分布最基本特点是太阳辐射量的分布因纬度而异，随季节而变化。这些特点构成了因纬度而异、随季节而变化的天文气候带。即热带、温带、寒带，和季节。,(二)地面辐射差额与热量平衡 1、地面辐射差额 地球表面的实际气候远较天文气候复杂，这是由于地面温度在很大程度上是由地面辐射差额和热量平衡所决定的。由于地面净辐射的时空分布与天文辐射有相当大的差距，这是地球上的实际气候比天文气候复杂的原因之一。,可见，地球表面实际热量分布不象大气上界天文辐射那样简单，它不仅有纬度带的差异，而且还因地表性质的不均一，如有海面、陆面、距海远近不同等，因而形成各种不同的气候。,2、地面热量平衡 组成地面热量平衡的各分量（辐射差额、水相变化、乱流热交换、分子传导），随时空而变化。,二、大气环流因素 大气环流是指地球上各种尺度的有规律的空气流动。通过大气环流，使高低纬度之间和海陆之间发生热量交换和水分交换，使各地气候不仅受本地的太阳辐射和地理条件的作用。而且由于气团的运行，还受其他地区特性的影响。在不同纬度的不同环流形势下，形成不同的气候类型。,三、下垫面因素 下垫面是大气的直接热源和水源，它包括海陆、洋流、地形、植被、土壤等的性质及状况等，是形成地球多种多样气候的直接因子。(一)海陆分布 1、海陆之间温度的日较差和年较差不同：在通常情况下，大陆的增热、冷却较海洋剧烈些，所以，无论温度的日较差和年较差，大陆上均大于海洋面。温度年较差的大小，常作为区别大陆性气候和海洋性气候的重要指标之一。,2、高低气压活动中心的形成：由于季节的交替，海陆特性的差异，形成了夏季大陆是热源，海洋为冷源，冬季大陆为冷源，海洋为热源。热源有利于低压系统的出现和发展，冷源有利于高压系统的形成和加强。其结果可将气压带和行星风带分为若干个高低气压活动中心，这些活动中心在气候形成过程中起着重要作用。3、气象要素的差异：一般离海洋近，空气中水汽含量就多，湿度也大，必然云量和降水也多。离海洋远的大陆内部地区，则湿度小，降水稀少。同时，海陆分布对风向、风速也有影响。海岸附近具有以一日为周期的海陆风；有的地方还存在以一年为周期的季风。综上所述，形成了海洋性气候和大陆性气候不同的特点。,(二)地形条件 一般说来，它对气候的影响有两个方面：一是地形本身所具有的气候特点；二是高原和山脉对邻近地区气候的影响。1、地形本身所具有的气候特点：高山上的气温随着高度的增加而降低。山地的降水量在一定范围内，随着高度的增高而增加，特别是迎风坡更为明显。在迎风坡，气流被迫上升，雨量丰沛；背风坡，气流下沉，雨量稀少。,高山垂直气候带,2、高原和山脉对邻近地区气候的影响。山脉能阻滞气团和锋面移动。如东西走向的山脉，使北方冷空气不易南下，南方暖空气难以北上，结果虽是一山之隔，气候却很悬殊。例如，横贯我国中原地区的秦岭山脉，山南山北的温度和雨量相差很大。高大的山脉常常成为气候的重要分界线。,(三)洋流 1、洋流的概念 大规模的海水在水平方向上的定向流动，称为洋流。从洋流的性质来说，可分为暖流和寒流两种。暖流是指从低纬度流向高纬度的洋流，其温度较经过的洋面为暖，如黑潮和墨西哥暖流等。寒流是指从高纬度流向低纬度的洋流，其温度较经过的洋面为冷，如亲潮和加利福尼亚寒流等。,2、暖流可以携带大量热量到高纬度，使高纬度海水得到增热；寒流输送大量冷水到暖海中，使低纬度海水从而降温。这不仅使得高低纬度海水热量得到交换，而且可以调节海上空气温度，调节纬度间的温差。受暖洋流影响的地区，气候比同纬度的各地温暖湿润，雨量丰沛；受冷洋流影响，则气候较同纬度的各地寒冷、干燥。例如，西北欧地区因受墨西哥暖流影响，冬季特别温暖；而北美东岸因拉布拉多寒流的影响，冬季比同纬度的西北欧冷得多。可见，海陆分布，地形条件，洋流作用对一地气候的形成都有较大的影响。而土壤质地结构，覆盖物种类等对一地气候也有一定影响。,四、人类活动对气候的影响(一)改变下垫面性质 下垫面性质的改变，必然使相应范围的气候发生变化。例如，滥伐森林、盲日开荒等可以造成植被破坏，使这些地区的气候逐渐干旱。人类可以通过灌溉、植树造林、建造水库等改造干旱气候。,(二)改变大气成份 人类活动使大气中二氧化碳、水汽、尘埃逐渐增加，从而影响大气辐射热能的收支，导致气候变化。1、二氧化碳的温室效应,2、尘埃的阳伞效应,(三)释放热量,在进行气候带与气候型的划分时，由于目的任务不同，所采取的分类原则和依据不同，各气候学者所做的分类是多种多样的。这里所列举的气候带和气候型，基本上是综合通常使用的划分方法而介绍的。以纬度、气温、降水为基础，并参照自然植被的分布而确定的气候带。,一、气候带,第三节 世界气候及其分类,1、赤道气候带 它位跨赤道两侧南北纬10之间。赤道气候终年高温，年平均气温在2530 之间，最冷月月平均气温18，气温年较差小于日较差，晴朗夜晚可低达14，故夜晚有“热带之冬”的称呼。赤道气候带为地球上平均降水最多的地带，年降水量一般在10002000毫米或更多，地形雨发达的地方，可达10000毫米。赤道气候带植物生机终年不断，它们的开花、结实、播种、生长、死亡，常同时进行，没有季节更替现象。自然植被极为繁茂，具有多层林相，乔木，灌木，匍匐植物，攀缘植物，附生植物和寄生植物等。土壤是红壤。,2、热带气候带 本气候带位于纬度10到回归线之间。热带气候带的温度接近赤道气候，但气温年较差较大，最热月之温度超过赤道气候带，冷季可有霜。雨季之前为热季，雨季之后可以出现第二个热季，但较前一热季温度为低，故称凉季。所以本气候带有热，雨，凉三个季节。热带气候带年降水量一般在10001500毫米之间，愈近赤道愈多，愈远赤道愈少，全年具有明显的干季，并且愈远赤道愈长。雨量年际变化超过赤道气候，故易出现旱涝。热带气候自然植被为疏林草原。因为本气候带夏季为雨季，致宜发展农业，盛产稻棉等喜温作物。,3、副热带气候带 大体在回归线至纬度33之间。因为它处于副热带高压和信风控制下，致高温少雨，地面缺乏植被而多沙漠。世界最大的沙漠如北非的撒哈拉，西南亚的阿拉伯等，都是副热带沙漠。副热带气候的气温年较差和气温日较差均较赤道气候和热带气候为大。副热带气候年降水量大多在100毫米以下。在沙漠气候条件下，因受水分限制，植物或具贮水组织，或改变叶态以减少蒸发，或缩短其生长期。土壤碱性很高。,副热带气候年降水量大多在100毫米以下，沙漠边缘则较多，可达250毫米以上，具有显著的年变化 生长在热带沙漠气候条件下的植物，因为受到水分供应的限制，或具贮水组织，或则改变叶态以减少蒸发，或缩短其生活过程。当雨水降落后，即迅速恢复生机，形成降雨之后，遍地花草，但历时甚短即结实枯槁。随着沙漠气候区降水条件的不同，有些地区为没有植被的纯沙漠，而在最有利条件下，则是灌木荒漠。,4、暖温带气候带 暖温带一般指纬度3345之间的地带。暖温带气候就是以柯本的暖温多雨气候为主的气候。夏季，它在副热带高压控制和影响之下，具有副热带气候的特点，冬季在盛行西风控制之下，气旋过境频繁，具有冷温带气候的特点。这样，使得这一气候带的大陆西岸气候在夏干冬湿的特点，并以地中海周围表现得最明显和最典型，故通称为“地中海气候”。暖温带大陆东海岸的气候，一股均具有季风性，以夏季降水为多，而且南扩到纬度33以南，如我国的华中华南即是如此。,暖温带大陆东西两岸，自然植被显著不同，农业生产也不一样。西岸地中海气候，夏温虽高，但失之于旱，冬雨虽多，但失之于冷，所以不宜于乔木的生长，仅为矮小林木和灌木的混交林。因为冬温不过低(10)，灌木多常绿，副热带果树如柑桔，柠檬可繁殖，再加夏季干燥对葡萄等生长很有利。大陆东岸，夏湿而漫长，自然植被为阔叶树与针叶树的混交林。有些阔叶树为落叶的，很适于落叶果树的生长，副热带果树也可生长，惟冬季偶受冻害。在农业上，大陆西岸夏季具备灌溉条件的，虽可种植水稻等作物，但不及大陆东岸为优越。惟东岸由于高温和相对多雨，化学作用和淋溶作用都较快，土壤多属红壤和黄壤的森林土，比较瘠薄。,5、冷温带气候带 本气候带指的是纬度45 到极圈的西风盛行带。在大陆西岸为常年盛行西风的向岸风，并受暖洋流的影响，气候具有海洋性，为柯本的常湿温和气候。由此向东，海洋性渐趋不显，逐渐变为大陆性，为柯本的干燥气候。在亚欧大陆的东岸，冬季盛吹干冷的离岸风，大陆性尤显，为柯本的冬干寒冷气候。土壤以灰土或灰棕色灰化土为主。冷温带气候表现为海洋性的，有加拿大的西海岸，智利南部的西海岸等，它的特点是湿润多云，夏不热，冬温和，全年各季降水都比较充足，冬半年常较夏半年为多。一般说来，这种气候因云雾多，日照少，对农业生产是不理想的。,表现为大陆性的冷温带气候，在内陆与暖温带，副热带干燥气候区相联接，如中亚细亚和我国蒙新地区，它的气候特点是气温年较差和日较差均大，夏可以很热，冬可出现严寒，降水均稀少。在南部天然植被以落叶林为主，农业以玉米为主，故有人称这种气候为“玉米气候”。在北部植被为针叶林，林木丰富仅次于赤道雨林气候。大多种植春小麦，也有人称这种气候为“春小麦气候”。,6、极地气候带 本气候带在亚欧和北美大陆限于北极圈以北，在海洋上偏南10个纬度。在南半球因为大陆面积小，它在低纬方向的界限在南纬4550之间。本气候带最热月月平均气温在10以下，其中最热月月平均气温不足0者，为冻原气候，在010之间者，可以生长苔原植物，称为“苔原气候”。这两种气候分类和名称都和柯本的分类相同。冻原气候的年平均气温是世界上最低的。正是由于冷的关系，空气下沉，降水稀少，降下冰雪全年不融，缺乏植被。,二、气候型 在同一气候带里，常由于地理环境的不同，出现不同的气候型，相反，在不同的气候带里，由于地理环境近似，可以出现同类的气候型。下面我们介绍几种主要的气候型及其气候特点。,(一)海洋气候与大陆气候 这两个不同型的气候，在气候特点上几乎完全相反。1、海洋性气候的特点是夏季凉爽，冬季温和，秋温高于春温，气温日、年较差均较小。一年间最热月和最冷月出现时间较迟，最热月出现在8月，最冷出现在2月。相对湿度大，且年变化小。云雾多，日照少；降水丰沛，且季节分配比较均匀，冬半年略多于夏半年。2、大陆性气候夏季炎热，冬季寒冷，春温高于秋温。最冷月出现在1月，最热月出现在7月，气温日较差和年较差均大。相对湿度小，且年变幅大。云雾少，晴天多，日照丰富，降水量多集中在夏季，冬季干燥，降水变率较大。,(二)草原气候与沙漠气候 这两种气候型在性质上都属大陆性气候，只是大陆性程度不同。它们的共同特点是气温日、年较差大，降水量少且集中在夏季，蒸发量大，日照充足，风沙多，尤其春、冬两季为甚。草原气候分为温带草原气候和热带草原气候。1、温带草原气候冬寒夏暖，年降水量不超过450mm，有些地方在250mm以下。2、热带草原气候夏季湿热，冬季温暖干燥，年降水量在200750mm 之间，干湿季节分明。3、沙漠气候是极端干燥的大陆性气候。它的特点是空气中水汽少，太阳辐射强，昼夜温差大，降水少，蒸发旺盛，蒸发量远远大于降水量，年平均相对湿度在40以下，气候极其干燥。因此，自然植被缺乏。,(三)季风气候与地中海气候 1、季风气候的特点是夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。夏季具有海洋性，冬季具有大陆性。季风气候由于夏季热而多雨，所以森林繁茂，盛产稻、棉、麻、茶、竹和油桐。冬季冷而干燥，所以林木以落叶为主，越冬作物要能抵抗低温。2、地中海气候则不同，夏季高温干旱，冬季温和多雨。夏季具有大陆性，冬季具有海洋性。地中海气候由于夏热而干，冬温而湿，故植物可以常绿不凋，副热带果树如柑桔、柠檬可以生长良好，越冬少受冻害。,(四)高山气候与高原气候 高山与高原的海拔高度高，对于气象要素的影响是有共同之点的。但就气候来说，它们异多而同少。如果我们说高山气候具有海洋性，则高原气候具有大陆性。1、高原上，由于陆地面积大，夏季和白昼，在强烈的太阳直接辐射下增热。成为同一高度大气层的热源。冬季和夜晚，由于地面有效辐射强烈，成为同高度大气的冷源。因此，高原上温差较大。2、高山山巅因为陆地面积小，增热冷却比较暖和，所以温差较小些。,(三)柯本气候分类法 柯本气候分类法是以气温和降水两个气候要素作为基础，并参照自然植被分布，将全球气候分为五 个气候带。1、A热带多雨气候带 全年炎热，最冷月平均温度18，年雨量在750mm以上，生长高大的热带植物。2、B干燥气候带 气候干旱，蒸发量超过降水量。3、C暖温气候带 夏季热，冬季不太冷。最冷月平均气温在一318之间。降水量不少于干燥气候带。4、D冷温气候带 夏季凉爽，冬季严寒而漫长，最热月平均气温在10以上，最冷月平均气温在一3以下。5、E极地气候带 全年寒冷，最热月平均气温在10以下，降水量很少。,