气候的形成辐射因素讲解.ppt

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1、第一章 世界气候概述,气候变化：各个30年统计时段气候的统计平均之差。气候变率：30年内各个年份之间的差异称为。静态观点。仅限于大气。,气候概念：（气候的概念是和天气的概念紧密联系着的）气候是在太阳辐射、下垫面和大气环流的影响下形成的天气的多年综合状况。基本时段为30年。30年为一周期的统计时段就是表示气候特征的最短年限。几十上万年。,现代气候的发展提出了气候系统。盖特斯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意特定时段内的平均统计特征。,第七章 气候与农业气候,气候学,地理学,气象学,统计气候学天气气候学物理气候学动力气候学自由大气气候学卫星遥感气候学古气候学,普通气候学,应用气

2、候学,区域气候学,宏观气候学分洲气候学分国气候学分区气候学,小气候学医疗气候学航空气候学城市气候学海洋气候学高山气候学高原气候学森林气候学农业气候学生物气候学,气候学分科图,经典的气候概念:1、气候包括3个基本要素，即温(气温)、湿(降水)、压(地面气压)；2、如果有了30年3个基本要素的平均值，即可代表一个地区的气候。3、气候形成有3个要素；即太阳辐射(地理经纬度)、海陆分布及大气环流。随着科学的发展，这3个基本概念先后受到了严重挑战。,气候:气候是在太阳辐射、下垫面和大气环流的影响下形成的天气的多年综合状况。世界气象组织规定的基本时段为30年。30年为一周期的统计时段就是表示气候特征的最短

3、年限。,气候系统是气候概念发展的产物:经典的气候；现代气候,有三个因素推动了从经典气候到全球气候系统概念的发展。,第一，开展研究中期天气预报，,第二，20世纪60年代、70年代以来，世界上陆续出现了许多气候异常现象。,第三，人类活动对气候的影响已经达到了不可忽视的地步。显然，对这个问题的研究，也不可能只限于大气这一个成员，面必需扩展到整个气候系统。,气候系统是包括大气圈、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。盖特斯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意特定时段内的平均统计特征。,然而，近20年的科学发展，使得气候系统的概念逐渐

4、取代了经典气候的地位。因为，人们认识到要解释气候的形成，探讨气候变化的原因，并进而预测气候变化，就绝对不能仅限于研究地面气候这三个要素，甚至也不能仅限于研究大气本身，而是要研究包括大气、海洋、冰雪、陆面及生物图的整个系统。因此，就形成了全球气候系统的概念。,全球气候系统指的是一个由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈（陆面）和生物圈组成的高度复杂的系统，这些圈层之间发生着明显的相互作用。气候系统是地球系统（该系统还包括人类与生命系统、社会-经济方面等）的主要部分之一。它是一个完整的、相互关联的具有复杂代谢和自身调节机制的系统。,气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能决定气候

5、形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。太阳辐射是这个系统的能源。在太阳辐射的作用下，气候系统内部产生一系列的复杂过程，这些过程在不同时间和不同空间尺度上有着密切的相互作用，各个组成部分之间，通过物质交换和能量交换，紧密地结合成一个复杂的、有机联系的气候系统。（7）,现代气候学从概念上已经不再是气象学或地理学的一个分支的经典气候学，而是大气科学、海洋学、地球物理和地球化学、地理学、地质学、冰川学、天文学、生物学以至有关社会科学相互渗透，共同研究的交叉科学。,太阳（短波）辐射,陆地（长波）辐射,冰川和积雪,吸收反射发射,云,风,火山喷发：气体和火山颗粒,气冰相互作用,海 冰,海气相互作用,径流

6、,人类活动,陆面过程,湖泊与河流,洋 流,冰海洋相互作用,气 候 系 统,现代气候革命,1.气候学革命的前夜2.气候学革命的动力与条件3.世界气候计划（WCP）,现代气候革命的三个特点：1.从气候变化来研究气候。2.从气候系统来研究气候；3.从气候动力学来研究气候。因为从统计学的角度来研究气候，有助于认识气候的特征。但不能深入认识气候的形成过程和机制。,气候变化的原因：外部原因：太阳辐射变率：太阳活动、太阳自转。宇宙地球物理因子：地球轨道要素。火山活动：造成平流层气溶胶激烈增加。人类活动的影响：内部因素：主要指气候系统各成员之间的相互作用。环流因子（包括大气环流和洋流），下垫面因子（包括海陆分

7、布、地形与地面特性、冰雪覆盖）。负反馈；正反馈,太阳高度角为h,单位面积上所获得的太阳能为：,考虑日地距离，单位时间在大气上界任意地点的单位水平面积上的天文辐射能量为：,第一节 气候的形成辐射因子 一、太阳辐射在大气上界的分布（太阳辐射与天文辐射）（一）天文辐射的计算：1、日地距离b：大气上界的太阳辐射强度为：,上式中T/=458.4，,一天内：,由上式计算出的若干纬度上天文辐射的年变化如图所示。全球天文辐射的立体模式如图所示。北半球水平面,（二）天文气候,天文气候带由天文辐射所决定的气候称为天文气候，天文气候将全球气候按纬度分成的气候带称为天文气候带，它反映了全球气候的基本轮廓。,人们从天文

8、气候角度把地球划分为13个气候带，北半球：,到达地面的总辐射受纬度、大气水分、云的影响,辐射差额的影响因子,地理纬度、海陆分布、云量、海拔高度、地形,辐射差额的变化,辐射差额呈带状分布，随纬度的增加而增大辐射差额的年较差随纬度的增加而增大,辐射平衡才是地球上真正可利用的辐射能。是世界气候形成具有意义的一个量,因为纬度和海陆分布的不同，地面净辐射的地理分布形势比天文辐射复杂，其他因素更为复杂。,纬度：010 20 3040506070 80 90 辐射差额温度（不流动大气）39 36 32 22 8-6-20-32-41-44观测值（流动大气）26 27 25 20 14 6-1-9-18-22 温度差值-13-9-7-2 6 12 19 23 23 22,