1、.工程技术大学气象气候学综合训练项目（一）论文题目: 全球降水量和蒸发量随纬度随纬度分布规律研究报告 .全球降水量与蒸发量随纬度变化规律摘要降水和蒸发是两个重要的气象要素，降水是指指空气中的水汽冷凝并降落到地表的现象，蒸发是指物质从液态转化为气态的相变过程。在气象学综合训练项目中，第一小组的成员们通过计算机上网和在图书馆查找资料，收集近十年来全球典型气候地区的降水量和蒸发量的具体历史数据，经过整理和分析，得出最后结论。在全球范围内，随维度升高，地球分为热带，温带和寒带，降水量随纬度整体为由赤道向两极递减，即热带最多，温带次之，寒带最少。蒸发量随着纬度的增大呈现出与降水量相似的规律，即随纬度增大
2、而减小。赤道的太阳辐射率最高，气温高，蒸发量大。热带靠近赤道，受太阳直射时间长，平均气温高，蒸发量大；温带与赤道的距离大于热带，平均气温低于热带，蒸发量小于热带；寒带与赤道距离最远，平均气温低，蒸发量最小。降雨总量和蒸发总量在全球范围内大体是趋于平衡的，蒸发总量小于降水总量，降水量大致等于蒸发量和径流量的和，是水量平衡的重要因素，实现了全球水量保持了动态平衡。关键词：全球；降水量；蒸发量；纬度；规律。.1.全球降水量随纬度变化规律1.关于降水的基本知识1.1 降水从云中降到地面上的液态和固态水。降水虽然主要来自云中，但有云不一定都有降水。这是因为云滴的体积很小（通常把半径小于 100m 的水滴
3、称为云滴，半径大于 100m的水滴称雨滴。标准云滴半径为 10m,标准雨滴半径为 1000m，从体积来说，半径 1mm的雨滴约相当于 100 万个半径为 10m 的云滴），不能克服空气阻力和上升气流的顶托。只有当云低增长到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并且在降落至地面的过程中不致被蒸发掉时，降水才形成 1 。1.2 降水量从天空降落到地面上的液态和固态（经融化后）降水，没有经过蒸发、渗透和流失而在水平面上积聚的深度 3 。1.3 降水的意义促进水分循环；净化空气，并实现了地表的水补给；调节地方的温差；有利于生物的生长，环境的绿化；调节空气的干湿度，对人体的健康有着重要影响；下雪对农业生产有积
4、极作用。1.4 人为因素对降水的影响由于全球变暖，降水量在高纬度地带和热带地区呈现增加的趋势，在原本比较干旱的副热带地区则呈现减少的趋势。然而目前学界对这种变化的幅度和详细区域性特征还存在很多争议。众所周知，厄尔尼诺现象表明跨热带太平洋表面的温度梯度对全球降雨量有强烈影响 2。有关古气候的变化证据表明，在过去的几个时期，随着地球由于太阳辐射增加而变暖，较暖的西太平洋和较冷的东太平洋的温度差异在增加，这与多数模型预测的随温度效应引起的全球气温升高跨热带太平洋表面的温度梯度会减小相矛盾；造成这一矛盾的原因，目前尚不明确。Liu 等基本气候模型的模拟结果表明，当全球气候变暖是由太阳辐射增加引起时跨热
5、带太平洋表面温度梯度增加 3。当变暖是由温室气体的辐射强迫增加引起时温度梯度减小；地球表面升高相同的温度，当由温室气体辐射强迫增加引起时会导致降水减少（尤其是在热带地区更为明显；这也解释了模型模拟结果中二十世纪晚期比中世纪暖期暖，但降水量却比中世纪暖期少这一现象），当由太阳辐射.增加引起时会导致降水增加。根据对流层能量收支平衡理论 4，对流层降水潜热释放和辐射冷却之间要保持平衡，增加的温室气体等于为对流层增加了辐射吸收体，而增加的太阳辐射集中在地球表面 ，与后者相比，前者减少了对流层对外辐射冷却，因而不需要增加降水释放能量来保持对流层能量收支平衡。因此，由温室气体增加引起的全球变暖与由太阳辐射
6、增加引起的暖化产生不同的气候变化特征. 52降水量随纬度的分布全球年降水量最大在赤道附近，最高年降水量可达 2000mm，从赤道向两级的年降水量依次递减，在两极时年降水量最小，且最小值小于 250mm。由此可以看出，全球年降水量在纬度最小时，即纬度为 0时，年降水量达到最大值，随着维度的增加，各个地区降水量随天气，环境等影响，降水量依次递减，当纬度达到 90时，即当达到南北极的时候，基本没有降水量，有的只有降雪。3不同地区年降水量随纬度的变化3.1 热带地区3.1.1 热带雨林气候 热带雨林气候主要分布在赤道附近，如马来群岛、亚马孙平原、刚果盆地和几内亚湾沿岸等地区，其特点为常年高温多雨，气温
7、年较差小，各月平均温在 2528之间，年降水量大多在 2000 毫米以上，全年分配比较均匀。3.1.2 热带草原气候热带草原气候主要分布在热带雨林气候区南北两侧，这里年平均气温高，但气温年较差略大于热带雨林气候，年降水量大多在 4001500 毫米之间，有明显的干湿季之分，离赤道越远，干季越长，因而降水量也越少。 .3.1.3 热带季风气候热带季风气候分布在南亚和中南半岛等地，其特点为全年高温，最冷月平均温也在18以上，降水与风向有密切关系，冬季盛行来自大陆的东北风，降水少，夏季盛行来自印度洋的西南风，降水丰沛，年降水量大部分地区为 15002000 毫米，但有些地区远多于此数。3.1.4 热
8、带沙漠气候热带沙漠气候分布在南北回归线附近的大陆内部或大陆西岸，其特点为年平均温高，年温差较大，日温差更大，降水稀少，年降水量普遍在 250 毫米以下，许多地区只有数十毫米，甚至数毫米，降水变率很大，常常连续数年不下雨。3.2 温带地区3.2.1 温带海洋性气候温带海洋性气候分布在大陆西岸的温带地区，其特点为冬季不冷（1 月平均温在 0以上），夏季不热（7 月平均温在 22以下），全年都有降水，年降水量一般在 1000 毫米左右，在地形有利的地方可达 2000 毫米以上或更多。3.2.2 温带季风气候温带季风气候分布在我国秦岭、淮河以北的东部地区，朝鲜和日本的北部，以及西伯利亚东部沿海地区，其
9、特点为夏季温暖，冬季较冷，年降水量 5001000 毫米，主要集中在夏季，冬夏温差由南向北增大，降水量由南向北减少。3.2.3 温带大陆性气候温带大陆性气候分布在亚欧大陆和北美大陆内部，由于全年在大陆气团控制下，冬冷夏热，气温年较差大，降水少，年降水量都在 500 毫米以下，在大陆中部形成干燥或半干燥气候；而大陆北部，则由于纬度偏高，冬季寒冷、漫长，夏季温凉、短促，蒸发不旺，降水虽少，但不干旱，形成特殊的亚寒带针叶林气候。3.3 寒带地区极地气候分布在亚欧大陆和北美大陆的北部边缘地区、格陵兰岛、北冰洋诸岛和南极洲。在大陆边缘地区，冬季长而寒，但夏季最热月平均温可达 10，苔藓、地衣是这里的典型
10、植物，故又称为苔原气候；格陵兰岛、北冰洋诸岛和南极洲等地的绝大部分地区，终年在冰雪覆盖下，最热月平均温也不超过 0，因此被称为冰原气候。4小结.全球年降水量在赤道居多，两级降水少，且大陆东岸从赤道向两级降水越来越少；温带沿海降水多，内陆降水少，从沿海向内陆降水越来越少；回归线大陆东岸降水多，中部西岸降水少。二 全球蒸发量随纬度的变化规律1关于蒸发量的基本知识1.1 蒸发水由液态或固态转变成气态，逸入大气中的过程1.2 蒸发量指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示，水面或土壤的水分蒸发量，分别用不同的蒸发器测定。一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则
11、蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。土壤蒸发量和水面蒸发量的测定，在农业生产和水文工作上非常重要。雨量稀少、地下水源及流入径流水量不多的地区，如蒸发量很大，即易发生干旱 6。1.3 影响蒸发的因素水源：没有水源就不可能有蒸发，因此，开旷水域,雪面,冰面或潮湿土壤，植被是蒸发产生的基本条件。在沙漠中，几乎没有蒸发。热源：蒸发必须消耗能量，在蒸发过程中如果没有能量供给，蒸发面就会逐渐冷却，从而使蒸发面上的水汽压降低，于是蒸发减缓或逐渐停止。因此蒸发速度在很大程度上.决定于热量的供给。实际上常以蒸发耗热多少直接表示某地的蒸发速度。饱和差：蒸发速度与饱和差成正比。严格地说，此处的 E 应由蒸发面的温度算出
12、，但通常以一定气温下的饱和水汽压代替。饱和差愈大，蒸发速度也愈快。风速与湍流扩散：大气中的水汽垂直输送和水平扩散能加快蒸发速度。无风时，蒸发面上的水汽单靠分子扩散，水汽压减小的慢，饱和差小，因而蒸发缓慢。有风时，湍流加强，蒸发面上的水汽随风和湍流迅速散布到广大的空间，蒸发面上水汽压减小，饱和差增大，蒸发加快 7。1.4 蒸发的气象学意义各地气象站都有蒸发量资料，也经常被人们引用。人们往往用降水量和蒸发量的对比数据来说明一个地方是如何的干旱，事实上这种表述存在问题。不少地区提供的数据都表明，当地的蒸发量远远大于降水量。但如果果真如此，人类早就无法在那里生存了。地球表面地形复杂，在一个地区乃至一个
13、县，往往有荒漠、绿洲和山区多种地形。在山区，降水量远远大于蒸发量；在沙漠和荒漠中，基本上降多少水，就能蒸发多少；而在在绿洲，尽管蒸发量大于降水量，由于还有来自山区的地表径流补充，还是适宜人类生存。很湿润的地区，气象站测量的蒸发量大约是自然蒸发量的 60%。所以利用它粗略分析蒸发量的差别还是可以的。但是在干旱地区气象站测量到的蒸发量与实际蒸发量就有非常严重的偏差。例如新疆吐鲁番盆地的托克逊，气象站测量的年蒸发量是 3.7 米。有人就说那里的蒸发量大得惊人。然而实际情况是那里的年降水量不足 1 厘米厚。所以当地自然条件下可以提供的蒸发量最多也就是 1 厘米。这与 3.7 米就差了 370 倍。把气
14、象站测量的蒸发量作为干旱地区的实际蒸发量来描写显然是扭曲了事实。蒸发量实际上是在蒸发皿中测得的数据，只说明这一地区的蒸发能力，而不是实际蒸发量。气象部门应当把气象站的蒸发量改称为蒸发能力就会减少人们的误会。人们在引用蒸发量数据时首先弄明白它的准确含义也会避免这种误解。蒸发与降雨降雪等是两个相互依存的过程，并且与地面河流有关 8.2蒸发量随纬度变化规律2.1 气候变化对蒸发能力的可能影响近百年来全球气候变暖已经成为人们公认的事实。根据 IPCC 第四次评估报告：最近.100a（19962005 年）全球平均地表温度上升了 0.74.在全球变暖背景下，近百年来中国年平均地表气温明显增加，近 50
15、年尤其显著，增温速率明显高于全球或北半球同期平均增温速度。气候变化影响到全球的水文循环变化，如降水时空的重新分布,雪的积累,融化和蒸发,地表水和地下水相互转化等。气温升高将使水循环更加激烈，对水文循环及水文循环要素产生重要的影响 9。日照辐射作为另外一个影响蒸发能力的重要因素，其变化对蒸发能力的影响机制与气温对蒸发能力的影响机制类似。风速作为影响蒸发能力的重要动力条件，其变化对蒸发能力的影响不可忽略。一般认为，亚洲纬向环流指数增强,经向环流指数减弱将可能引起的亚洲冬季风减弱，从而导致平均风速有所减小。江滢等根据新一代气候模式及 IPCCAR4 的 19 个气候模式集成对我国未来风速变化进行了评
16、估，表明在三种排放情境下，中国年平均风速均将比 20 世纪末期风俗小。因此，未来风速的可能减少将抑制蒸发能力的增加。区域性降水量的增加毋庸置疑将会在较大程度上增加空气含水量，进而对蒸发能力起到抑制作用。但不可否认，中国北方绝大部分地区蒸发能力均显著大于区域降水量，尽管降水增加对蒸发能力具有一定的抑制作用，由于区域水分条件改善，流域实际蒸发损失可能会较大幅度增加 10。2.2 蒸发量随纬度的规律在全球范围内,随着纬度增大,太阳辐射强度增大,平均气温增加,蒸发量减少. 赤道的太阳辐射率最高，气温高，蒸发量大。热带靠近赤道，受太阳直射时间长，平均气温高，蒸发量大；温带与赤道的距离大于热带，平均气温低
17、于热带，蒸发量小于热带；寒.带与赤道距离最远，平均气温低，蒸发量最小。同纬度陆地上高海拔地区蒸发量小于低海拔地区,如青藏高原、蒙古高原、伊朗高原、阿拉伯高原、东非高原、落基山及墨西哥高原、安第斯山脉等,这可能是由于大气温度随海拔增高递减,蒸发需要消耗大量能量,高海拔区蒸发能够吸收的能量较少,蒸发量便相对较小;最后,赤道地区海洋蒸发量要小于其两侧地区,而陆地与此相反,这也体现出下垫面条件对蒸发的重要影响. 11三 总结通过这次对全球降水量与蒸发量随纬度的变化规律探讨和总结，我们了解到了降水量随全球气候的变化以及随纬度的变化规律和蒸发量随纬度的变化规律：在全球范围内，降水量随纬度整体为由赤道向两极
18、递减，即热带最多，温带次之，寒带最少。热带长年受上升的赤道低压控制,降水丰富,所以植被茂盛,多热带雨林；在热带和寒带的交界附近由于长年受下沉的副热带高压控制,降水稀少,多热带沙漠；在温带由于副极地低压影响,降水稍多；寒带受极地高压控制,降水稀少,但由于温度极低,蒸发量小,所以仍旧有丰富的冰雪存在。蒸发量随着纬度的增大呈现出与降水量相似的规律，即随纬度增大而减小。赤道的太阳辐射率最高，气温高，蒸发量大。热带靠近赤道，受太阳直射时间长，平均气温高，蒸发量大；温带与赤道的距离大于热带，平均气温低于热带，蒸发量小于热带；寒带与赤道距离最远，平均气温低，蒸发量最小。降雨总量和蒸发总量在全球范围内大体是趋
19、于平衡的，蒸发总量小于降水总量，降水量大致等于蒸发量和径流量的和，是水量平衡的重要因素，实现了全球水量保持了动态平衡。参考文献.1周淑贞 气质学与气象学 高等教育出版社2邓彦阁. 自然和人为强迫诱发不同的全球降水量变化,中国环境科学,2013.033 Liu, Z., J. Zhu, Y. Rosenthal, X. Zhang, B. L. Otto-Bliesner, A. Timmermann, R. S. Smith, G. Lohmann, W. Zheng, and O. Elison Timm (2014), The Holocene temperature conundrum,
20、Proceedings of the National Academy of Sciences, In press, doi:10.1073/pnas.1407229111.4何金海等,大气科学概论,2012.4 7-5029-5471-05京都议定书,2005,2,166刘小玲,蒸发量,自然科学,2014.10.157张家诚,天气分析和预报,科学出版社,1979,第一版8苏涛,封国林,基于不同再分析资料的全球蒸发量时空变化特征分析,中国科学,2015,43 期,351-3659刘翠善 南京水利科学研究院 我国不同气候区蒸发能力模拟及其对气候变化的响应10江滢，罗勇，赵宗慈 中国及世界风资源变化研究进展，科技导报，2009（13）96-10411IPCC.IPCC Fourth Assessment Report(AR4)M.Cambridge:Cambridge University Press,2007
