1、地球与空间复习,2012,12,自然地理学的性质,综合性 区域性 环境性 系统性,地外系统对地表环境的影响,能量的来源 引力的来源 陨石撞击的环境效应 其他宇宙因素的影响,地内系统对地表系统的影响,能量的来源 物质的交换 地内活动的其他环境效应,地球表层环境与系统,地球表层系统的组成： 五大圈层：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈、冰雪覆盖圈 固、液、气三态物质,垂直分层 水平分异 多级嵌套物质传输、能量流动,人类与地球表层环境,地球表层环境对人类有作用、影响 人类对地球表层环境有作用与影响 人类与环境的协调问题-和谐和可持续,宇宙中的地球 日地距离及其环境意义 地球的质量及其环境效应 地球的形状及
2、其地理意义 地球的运动及其环境效应,大气圈,大气圈是围绕地球的受地球引力作用的气体外壳，也称为大气层或地球大气。 大气是地球上生命活动的重要保障：它不仅对宇宙有害辐射或高能粒子起屏蔽作用，还为生命活动提供了适宜的气候环境。 大气是地球物质循环和能量转换的重要载体，是地表环境中非常活跃的组成部分。,大气的物质组成,地球大气的总质量估计为5.27*1015t，不到地球总重量的1%。 受地球引力的影响，大气密度随高度增加而减小，质量主要集中在大气圈的下层或底部。 大气是多种气体的混合物。 通常把大气中的主要成分分为干洁空气、水汽和大气杂质。,干洁空气和湿空气,干洁空气是除水汽及大气杂质外的空气总称，
3、干洁大气的分子量为28.966。 干洁大气的成分在自然状态下都是气体成分，主要成分是氮和氧，二者合占干洁大气总容积的99.9； 另外还有少量的氩、二氧化碳CO2、臭氧O3、各种氮氧化合物及其他一些惰性气体。,微量成分-大气杂质 大气中除气体成分外，还含有悬浮在空气中的固态、液态颗粒杂质，简称气溶胶。 气溶胶中的固体粒子为物质燃烧成的粉灰、风扬起的灰尘、火山喷发的烟尘以及海盐颗粒、孢子、花粉、细菌等杂质；液态颗粒主要是水滴、过冷水滴和冰晶等水汽凝结微粒。 气溶胶粒子可以吸附或溶解大气中某些微量气体，产生化学反应，污染大气。,空气污染-酸雨,酸雨 （acid rain）是指PH值小于5.65的酸性
4、降水。 雨水被大气中存在的酸性气体污染，pH小于5.65的酸性降水叫酸雨。,发现酸雨,酸雨不是一直都有的，而是随着工业发展随之而来的问题。 1872年英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成份，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大；郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性；市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。 于是史密斯首先在他的著作空气和降雨：化学气候学的开端中提出“酸雨”这一专有名词。,酸雨的形成,工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴； 又经过“云下冲
5、刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。,酸雨的原理图,全世界酸雨现况,美国地区酸雨现况,中国酸雨分布现况表,酸雨的影响,酸湖形成，鱼虾难存,酸雨危害，植物死亡,土壤酸化，作物减产,酸雨一下,死物也死,酸雨使非金属建筑材料如混凝土、砂浆和灰砂砖等的水泥溶解，出现裂缝，导致建筑物损坏。酸雨使古迹文物面目全非。 此外，桥梁以更快的速度被腐蚀，铁路工业和飞机工业同样的必须花费更多的钱来修补由酸雨造成的损害。 酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蚀，这造成文化资产的破坏，令许多人担忧。,收酸雨侵蚀的建筑物,空气污染-雾,雾形成的条
6、件一是冷却，二是加湿，三是有凝结核，增加水汽含量。 由辐射冷却形成的雾，多数出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间和清晨，气象上叫辐射雾； 暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，空气中的水蒸汽逐渐受冷液化而形成的雾，气象上叫做平流雾； 有时兼有两种原因形成的雾叫混合雾。 具备这些条件的就是深秋初冬，尤其是深秋初冬的早晨。,雾的影响,雾是对人类交通活动影响最大的天气之一。 有雾时能见度大大降低，很多交通工具都无法使用，如飞机等；或使用效率降低，如汽车、轮船等。 雾是空气中的小水珠附在空气中的灰尘形成的，所以，雾多就表示空气中灰尘变多，危害健康。,雾天，污染物与空
7、气中的水汽相结合，将变得不易扩散与沉降，这使得污染物大部分聚集在人们经常活动的高度。 一些有害物质与水汽结合，会变得毒性更大。 长时间滞留在这种环境中，人体会吸入大量有害物质，消耗营养，造成机体内损，极易诱发或加重疾病。 大雾天气应减少户外活动时间，在户外时戴上围巾、口罩，保护好皮肤、咽喉、关节等部位，中老年、儿童、身体虚弱的人更应重点防护。,大气的垂直分层,大气的热辐射特征(长短波辐射，散射) 大气的保温效应,气温,影响因素,太阳辐射,气温,低纬到高纬递减,等温线与纬线平行,下垫面状况,地形：,地势：,山地和盆地,闭合 平行等高线,阴阳坡,海拔同高热量不同导致气温差异,海陆分布：,大气运动,
8、冷气团气温降低,暖气团气温升高,洋 流：,暖流经过地区气温比寒流经过地区高,表示方法,等温线图,分析方法,抓特征：,夏季20 C 冬季0C,看疏密：,看走向：,纬线 海岸线 等高线,看弯曲：,地形 海陆分布 大气运动 洋流,我国冬夏气温分布特点,我国温度带,等温线密温差小 等温线疏温差大,地势越高气温越低,使气温变化复杂 等温线弯曲,其它因素：,地面其它状况 植被疏密等,等温线弯曲 （高高低低）,气象要素和天气现象,描述气象特征的主要要素： -T，P，R，RH，云、风、日照时数，辐射强度等 天气现象：雨、雹、雷电、雪、霜、露、雾、雨凇、雾凇,大气光学现象：虹、华、晕、海市蜃楼、佛光、极光 降水
9、特征：暴雨、暴雪、冰雹 天气过程：梅雨、寒潮、台风、龙卷 人工降水：消雹、增减雨,大气观测,观测天空,漠河气象站,南极气象站,泰罗斯2号（美）,雨云一号（美）,按云底高度把云划为3个云族,1.高云族:卷云，卷层云，卷积云； 2.中云族:高层云，高积云； 3.低云族:层积云，层云，雨层云，积云，积雨云。,图5-8 积雨云,大气运动 水平气压梯度力 地转偏向力（科里奥利力） 惯性离心力 大气的辐合与辐散 大气环流：3圈环流,气团和锋面,气团的定义,大团空气长时期停留在大块土地上，受到该地区影响，使温度，湿度有其大地区性质。气团形成地区称气团源地,气团的分类,依源地的冷热，气团可分为极圈气团，极地气
10、团，热带气团和赤道气团四种。,依源地的干湿可分为干燥的大陆性气团和潮湿的海洋性气团两种。,当气团移出源地之后，依行进方向所经过地表冷或热的比较，可分为冷气团和热气团。,冷气团向较温暖地区移动，会使经过地区的气温降低，而暖气团则会提高经过地区的气温。,极地大陆气团,热带海洋气团,影响亚洲地区的气团分布,西伯利亚气团,长江气团,鄂霍次克海气团,热带气团,西太平洋气团,锋面的形成,冷、暖气团相遇，在交界面形成一条温度、湿度、风向及天气显著变化的狭长地带，称为锋面。在锋面经过或停留的地区，云量较多，容易刮风下雨。,锋面的种类有四种,锢囚锋,静止锋,暖锋,冷锋,认识天气图上锋面的符号,冷锋,暖锋,静止锋
11、,锢囚锋,冷锋,锋面有密度大（冷）的气团移向密度小（暖）的气团时，则这个锋面称为冷锋。,暖锋,锋面有密度小（暖）的气团移向密度大（冷）的气团时，则这个锋面称为暖锋。,静止锋,当冷气团和暖气团威力相当时，两起团彼此停滞不前，形成一道锋面，此锋面即为静止锋。,当冷锋前进的速度比暖锋快，最后冷锋与暖锋相当，地面的暖空气全部被冷暖锋抬升至空中，就形成锢囚锋。,锢囚锋,锋面过境的情形,当锋面通过台湾时，台北和高雄的天气情况,晴时多云,2531,过境前,在汛期从5月中旬起到6月上旬，主要雨带摆动在南岭山脉和南岭以南地区。在个别年份，虽然在某一段时间内移到南岭以北地区，但是从一个候(五天为一候)或一个旬的多
12、年平均情况来看，它往往是维持在28N，29N以南。 6月中下旬，主要雨带北移到29N-33N范围内(即西自我国宜昌，东经长江口，然后越海到日本；南起我国两湖盆地北至淮河南岸)，稳定少动。,雨带,7月中旬开始，雨带再次北移，到了33N以北地区。先后在黄河、淮河流域以及华北、东北等地停滞、徘徊，造成一次又一次强降雨过程，分别称为“黄淮雨季“、“华北雨季“此时，长江中下游梅雨结束，骄阳高挂，进入了炎热的盛夏季节。 雨带的这种规律性变化，说明长江中下游的梅雨并不是孤立的、局部的天气气候现象，而是我国东部地区主要雨季活动的一个组成部分，是主要雨带向北移动过程中在长江中下游地区停滞的反映。,副热带高压移动
13、和中国天气,副热带高气压简称副高，是位于副热带地区的暖性高压系统。 它对中、高纬度地区和低纬度地区之间的水汽、热量、能量的输送和平衡起着重要的作用，是大气环流的一个重要系统。,副热带高压的形成,赤道低压属热力低压。 赤道低压使气流从赤道上升到高空，并向极地高压流动。 高空气流不考虑与地面的摩擦，在地转偏向力（北半球垂直气流方向向右，南半球相反）的影响下，最终，在纬度30度附近气流方向与纬线平行，阻碍了气流运动，导致空气发生聚集并下沉，使近地面气压升高，由此形成一个动力高压-副高。,气压带的周期性季节移动,由于太阳直射点随季节变化而南北移动，气压带也发生移动现象。 对于北半球来说，气压带大致夏季
14、北移，冬季南移。,副热带高压对我国天气的影响,一、副高西部的偏南气流是向我国大陆东部输送太平洋暖湿水汽的天然“传送带”。 副高是个巨大的反气旋，在北半球，气流在高压西部形成夏季盛行的偏南风-东南季风。 在夏半年，东南季风把形成于副热带太平洋上的热带海洋气团的湿热空气输送到我国大陆广大地区，为降水提供充足的“原料”； 同时，还把副热带海洋的一部分热量随着气流输入我国，使我国夏季气温较高。,西太平洋副热带高压的季节性活动，对我国天气有重要影响，表现在我国大陆上的主要雨带，呈季节性南北移动。 通常雨带位于西太平洋副热带高压脊线以北5-8个纬度处。 一般情况下：,副高脊线位置与我国天气的关系：,副热带
15、高压移动的规律：副热带高压脊线北上南撤的移动属于全球性，并且北进持续的时间长，速度慢；而南撤中时间短，速度快；并且北进与西伸相结合，南撤与东缩相结合。 西太平洋副热带高压进退时间的早晚、位置的偏北或偏南，停留时间的长短都使我国出现旱或涝灾害。 例：1959年6月：副热带高压在15N以南，10天后，跳到20N以北，长江出现空梅，干旱无雨。 1961年6月中旬：副高在30N稳定，江淮出现少雨及旱灾 1972年：副高位置偏东，则华西、华北出现干旱的天气。,二、副高的强弱和位置是直接影响我国夏季雨带分布的“指挥棒”。 东南季风带来的湿热气流只为降水提供了可能性，只有当它一旦与北方南下的冷空气交锋，才能
16、形成大范围的降雨带。 正是因为副高位置随季节而变化：冬季偏南，夏季偏北，使夏半年我国锋面雨带也自南而北渐次推进，因而南北雨季开始早迟也不同。,春末，南岭一带进入雨季。 夏初，副高势力增强向北、向西扩张，暖湿的偏南气流沿副高西部边缘北上，与来自北方的干冷空气交锋于江淮地区，形成梅雨天气。 盛夏季节，势力进一步增强的副高继续北跳，雨带也随之推到华北、东北地区。 入秋，副高南撤，雨带跟着南移。这就是我国南方雨季开始早结束迟持续时间长，北方雨季开始迟结束早持续时间短的原因。,三、副高中心盘踞的“营地”必然是个大“火炉”（高温现象）。 78月间，地处副高“营地”的江淮一带，在高压下沉气流影响下，气温升高
17、，水汽不易凝结，天气炎热干燥，形成伏旱天气。,四、反常的副高是造成我国大范围旱涝灾害天气的祸首。 副高的位置和强弱一旦异常，其西部表现为东南季风的偏南气流的位置和强弱也就随之变化。 夏季风强的年份，锋面很快就推进到北方；弱的年份，锋面就在南方徘徊。 锋面徘徊很久的地方，往往多雨，锋面滞留时间很短的地方，往往缺雨。 因此，我国各地降水量年际变化相当大，常常出现大范围的旱涝灾害天气。,例如，1991年副高失常，使锋面雨带不仅提前近1个月早早移到江淮一带，而且迟迟不肯北上，在那里“赖了”近2个月，这就造成苏、浙、皖一带持久性暴雨天气，酿成百年未遇特大洪涝灾害，不少地区很氏时间一片汪洋。 与此同时，南
18、岭一带却发生严重干旱。 1994年，由于副高势力强且长时间稳踞长江中下游地区，那里发生了几十年不遇的严重高温伏旱天气。,【我国江淮流域梅雨天气过程】,梅雨期的地面形势 长江中下游地区处在欧亚大陆东部的中纬度， 一方面受到从寒带南下的冷空气影响，另一方面又受到从热带海洋北上的暖湿空气影响。 每年从春季开始，暖湿空气势力逐渐加强，从海上进入大陆，先至华南地区，嗣后进一步增强北移，到了初夏常常伸展到长江中下游地区，有时还可到达淮河及其以北地区。 特别是在二、三千米的低空，常有一支来自海洋的非常潮湿的强偏南气流，风速达到每秒十几米到二十米左右。 当它进入我国大陆以后，就与从北方南下的冷空气相遇。冷暖空
19、气相遇，交界处形成锋面，锋面附近产生降水，梅雨就属于锋面降水的性质。,初夏时期，在长江中下游地区，一方面暖湿空气已经相当活跃，另一方面从北方南下的冷空气还有一定的力量，特别是在靠近地面的空气层里。 这样，冷、暖空气就在这个地区对峙，互相争雄，形成一条稳定的降雨带。这条雨带南北有二、三百公里，东西长却可达二千公里左右，横贯在长江中下游，向东一直可以伸展到日本。 这条降雨带也就是冷暖空气前锋所形成的交界面-即气象广播中通常说的“锋面”的产物。 这种锋面与一般的锋面有许多不同之处。第一，这种锋面特别稳定。第二，梅雨锋的南北两侧冷暖空气性质上的差异，主要表现在空气的湿度上，即南边来自海洋上的空气湿度较
20、大，与北边的干冷空气迥然不同。第三，它的降雨区在南北方向上很狭窄，不象冬春季节的锋面那样有十分宽广的雨区。 但其降水强度，却要比别的季节强烈得多。,（1）正常梅雨：长江中下游地区正常的梅雨约在6月中旬开始，7月中旬结束，也就是出现在“芒种“和“夏至“两个节气内。梅雨期长约20-30天，雨量在200-400毫米之间。“小暑“前后起，主要降雨带就北移到黄(河)、淮(河)流域，进而移到山东和华北一带。长江流域由阴雨绵绵、高温高湿的天气开始转为晴朗炎热的盛夏。据统计，这种正常梅雨，大约占总数的一半左右。,正常梅雨和异常梅雨,（2）早梅雨：,有的年份，梅雨开始的很早，在5月底6月初就会突然到来。在气象上
21、，通常把“芒种”以前开始的梅雨，统称为“早梅雨”。早梅雨会带来一些反常的现象。早梅雨的出现机会，大致上是十年一遇。这种早梅雨往往呈现两种情形。 一种是开始早，结束迟，甚至拖到7月下旬才结束，雨期长达四、五十天，个别年份长达二个月。另一种是开始早，结束也早，到6月下旬，长江中下游地区就进入了盛夏，由于盛夏提前到来，常常造成长江中下游地区不同程度的伏旱。,（3）迟梅雨：在气象上通常把6月下旬以后开始的梅雨称为迟梅雨。迟梅雨的出现机会比早梅雨多。由于迟梅雨开始时节气已经比较晚，暖湿空气一旦北上，其势力很强，同时，太阳辐射也比较强，空气受热后，容易出现激烈的对流，因而迟梅雨常常多雷雨阵雨天气。 迟梅雨
22、的持续时间一般不长，平均只有半个月左右。不过，这种梅雨的降雨量有时却相当集中。,（4）“短梅“和“空梅“：,有些年份梅雨非常不明显，在长江中下游地区停留十来天以后，就急急忙忙地向北去了。而且这段时间里雨量也不大，难得有一、二次大雨。 这种情况称为“短梅”。更有甚者，有些年份从初夏开始，长江流域一直没有出现连续的阴雨天气。多数日子是白天晴朗暖和，早晚非常凉爽，出现了“黄梅时节燥松松”的天气。 这段凉爽的天气一过。接着就转入了盛夏。这样的年份称为“空梅”。“短悔”和“空梅”的出现机会，平均为十年中l-2次。 “短梅“和“空梅“的年份，常常有伏旱发生，有些年份还可以造成大旱。,风暴的定义,指强烈天气
23、系统过境时出现的天气过程。特指伴有强风或强降水的天气系统。例如，雷暴、飑线、龙卷、热带气旋等。,龙卷风,旋风的原理图,世界气象组织（WMO）标准采用十分钟平均风速： 热带低气压 2233节 热带风暴 3447节 强烈热带风暴 4863节 台风 63节,热带气旋的等级,2005年8月29日飓风“卡特里娜”在墨西哥湾沿岸登陆，袭击了美国的路易斯安那、密西西比和阿拉巴马三个州，美国官方的死亡数字是1300人，另外有数千人依然流离失所。,“卡特里娜”飓风是美国历史上最严重的十大自然灾难之一，也是美国自1928年以来造成人员伤亡最为严重的一次飓风，同时被称为美国自“911”恐怖袭击事件以来遭遇到的最大灾
24、难。,2008年，热带风暴“纳尔吉斯（Nargis）”袭击缅甸。,据美国探索频道报道，缅甸政府已确认热带风暴“纳尔吉斯（Nargis）”已造成22500人死亡，另有41000人失踪。,寒 潮,（一）寒潮蓝色预警信号 标准： 48小时内最低气温将要下降8以上，最低气温小于等于4，陆地平均风力可达5级以上；或者已经下降8以上，最低气温小于等于4，平均风力达5级以上，并可能持续。防御指南：1.政府及有关部门按照职责做好防寒潮准备工作； 2.注意添衣保暖；3.对热带作物、水产品采取一定的防护措施；4.做好防风准备工作。,预警信号,（二）寒潮黄色预警信号标准： 24小时内最低气温将要下降10以上，最低气
25、温小于等于4，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降10以上，最低气温小于等于4，平均风力达6级以上，并可能持续。 （三）寒潮橙色预警信号 标准： 24小时内最低气温将要下降12以上，最低气温小于等于0，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降12以上，最低气温小于等于0，平均风力达6级以上，并可能持续。 （四）寒潮红色预警信号 标准： 24小时内最低气温将要下降16以上，最低气温小于等于0，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降16以上，最低气温小于等于0，平均风力达6级以上，并可能持续。防御指南：1.政府及相关部门按照职责做好防寒潮的应急和抢险工作；2.注意防寒保暖； 3.农业、水产业、畜牧
26、业等要积极采取防霜冻、冰冻等防寒措施，尽量减少损失； 4.做好防风工作。,青藏高原大地形对大气环流的影响,青藏高原 总面积250万平方公里，境内面积240万平方公里，平均海拔40005000米，有“世界屋脊”和“第三极”之称。 大部在中国西南部，包括西藏自治区和青海省的全部、四川省西部、新疆维吾尔自治区南部,以及甘肃、云南的一部分。 整个青藏高原还包括不丹、尼泊尔、印度、巴基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦的部分。,是中国最大的高原，也是世界平均海拔最高的高原。 是亚洲许多大河的发源地。 由于其高度,青藏高原上空的空气干燥,稀薄,太阳辐射强,气温低，素有高原无夏之称。 由于其地形的复杂和
27、多变,青藏高原上气候随地区的不同变化很大。,大地隆升对大气环流的影响,在高原持续隆升的过程中,不仅其冷热源作用随着高原的抬高而增大,以至形成高原季风体系,而且其动力作用在不断加强。 青藏高原主体位于西风带,当西风急流越过高原时将在其迎风坡被迫抬升,产生分支和绕流,而在高原下风方常常形成背风波。 大地形对西风带强迫抬升和摩擦作用造成大气的定常扰动。 另一方面，从冬到夏海陆热力对比发生了根本性变化，但大地形的影响使得对流层中部平均槽脊的位置无相应的改变 。 因此地形与非绝热加热都是形成准定常行星波。,当高原隆起的垂直高度大于影响气候的临界高度(15002000m)时,纬向气流明显受到地形阻挡,并从
28、以爬坡分量为主,转变成以绕流分量为主。 冬季高原大气相对于周围的冷源作用增强,夏季地面净辐射开始增加,水汽的相对凝结高度降低,高原上大气浑浊度大大减小。 当高原大气因感热加热变得不稳定时,便导致积云对流活跃,大量的凝结潜热随上升气流被输送到对流层高层,并在那里建立起青藏高压,于是深厚而稳定的高原季风从此建立。 高原季风稳定出现的时间大约在上新世末和第四纪初期。,高原隆起与亚洲季风系统的形成和发展,亚洲季风区是世界上最显著的季风区。 季风区雨热同季,利于植物的生长,养育着众多的人口(中国和印度两个人口最多的国家)。 亚洲季风系统中存在着三个相对独立的子系统：南亚季风、东亚季风和高原季风。,南亚季
29、风的形成,青藏高原大地形不仅直接控制着冬季西伯利亚高压的位置和强度,而且决定着夏季风的建立与发展。 由于从早渐新世到晚中新世,欧亚大陆的古地理环境发生了巨大的变化,Paratethys海的退缩导致欧亚大陆面积扩大,从而使亚洲季风及其降水(主要指30N以南地区)显著增强。,Paratethys海退缩引起的海陆分布变化在对亚洲季风的驱动作用比较高原隆升的作用同等重要。 综合各种模拟及地质记录的分析结果来看,即使在高原强烈隆起之前、地形高度还很低的情况下,南亚季风就已经存在,这几乎是可以肯定的。 随着高原隆升加大了南亚地区由海陆分布所奠定的经向热力对比, 使南亚季风进一步加强。,高原季风的出现与稳定
30、,高原季风是大气环流对高原与其周围平原地区热力差异季节性改变的响应在风场上的反映。 冬季高原上大气是个冷源，在高原近地面为反气旋式环流，这样高原邻近地区的大气环流就呈现出冬季风。 夏季高原上大气是个热源，在高原近地面为气旋式环流，这样高原邻近地区的大气环流就呈现出夏季盛行风。,在高原隆起过程中,高原季风逐步发展,当高原隆起水平尺度超过斜压大气地转适应的临界尺度时,高原热力作用形成的气压场才能维持,风场向气压场调整。 由于冬、夏季高原大气具有反向的热力作用,于是形成一种浅薄的高原季风,当时气候的纬向性显著,而不具有现代季风气候的特征。,东亚季风形成与高原隆升的关系,过去对东亚季风形成的研究较少,
31、至今尚缺乏清晰和全面的认识。这里首先澄清几个概念。 有人曾经认为,在地质时期东亚冬、夏季风形成的时代不同。 一种说法认为夏季风早就存在,而冬季风是上新世或第四纪以来才开始出现的。 这种提法未必合适,因为季风的基本定义是指盛行风向冬夏反向的现象,所以冬夏季风必然是相伴相随的。在一个没有冬季风的时代谈不上夏季风,反之亦然。,东亚季风的存在以什么为标志？ 以前有人发现第三纪甚至更早我国东部已有较好的植被,即认为当时有较多的降水,因此判定必然存在夏季风; 还有一些人仅从反映风成沉积的某些记录来推断东亚季风的形成等看来都有失全面。,事实上,一个完整的季风系统应当包含“季风风系”和“季风雨系”两个方面。
32、有学者认为现代意义上的东亚季风建立应满足以下两个条件: 第一,在东亚30N以北地区存在季节性交替的夏季偏南而冬季偏北的盛行风; 第二,冬夏反向的气流来自物理性质不同的气团,因而造成冬季干冷、夏季相对湿热的气候。,只有青藏高原达到足够的高度才能真正维持现代的东亚季风形势。 所以在高原隆起过程中南亚季风与东亚季风可能是非同步发展的，这一看法还有待更多数值模拟和地质证据的检验。 关于东亚季风形成的具体时代也需要进一步的研究来确定。,高原隆升引起的气候突变与渐变,高原隆升是地质气候变化的重要驱动力。 高原隆升的形式不同,则对气候的影响也不一样。 在线性驱动的情况下,当高原逐步地缓速隆起时,将导致气候逐
33、渐而缓慢地变化； 但当高原跳跃式阶段性隆起时,则会引起气候突变。,然而，实际情况并非如此简单。由于气候系统中的非线性作用，在某些气候突变点附近，渐变式的高原隆起却可以导致气候突变。 在无地形条件下北半球平均的地面气温随太阳辐射增强基本上呈线性增加；但当中纬度存在高原时，在某个临界值附近，当太阳辐射略有变化即可导致气候突变。 最近完成的数值试验表明，在高原隆升达到现代高度的一半之前，东亚大约30N以北地区近地面风冬夏反向意义下的季风现象是不存在的。 因此在高原高度超过现代的一半左右时，东亚北方季风可能经历了一次从量变到质变的飞跃。,综上所述,青藏高原是全球构造运动的产物,而高原隆起又对现代大气环
34、流格局的构成，亚洲季风体系的建立，区域及全球气候的变化,高原冰雪、湖河水系及生态系统的发展、演化，以至人类的起源与进化都造成了深刻的影响，因此青藏高原隆升是过去全球变化研究中一个极为重要的课题。,在与高原隆升相关的诸多问题中,研究高原隆升对大气环流与气候的影响可能更为重要,这是理解环境演化的基础。 虽然近年来对此已取得了不少新的认识，但其中许多问题仍不明确，例如，东亚季风的形成，高原隆升对气候突变的影响，地质气候记录与古气候模拟结果的可比性等，这些在今后的工作中值得深入研究。,1.东虹日头西虹雨,2.天上有了钩钩云,三日五日雨淋淋,3.为什么气象谚语能够预报天气?,天气谚语,气象谚语为什么能够
35、预报天气？,民间天气谚语是老百姓长期生活和生产经验的总结。 在各地的天气预报中,天气谚语有着重要的作用。 应看到,不同地方,不同季节,常常有不同的天气谚语。 把天气谚语和天气形势图结合起来,有助于获得比较好的预报结果。,虹,形成-虹是由于阳光射到空中的水滴里，发生发射与折射造成的。 原理-下过雨后，有许多微小的水滴漂浮在空中，当阳光照射到小水滴上时会发生折射，分散成7种颜色的光。很多小水滴同时把阳光折射出来，再反射到眼睛里，就会看到一条半圆形的彩虹。,我国大部分地区位于北温带,高空盛行的是西风气流. 受高空西风气流的影响,降雨的云系一般是自西向东移动的.因此,若傍晚看到东方有虹,则表明雨区已经
36、东移,当地天气将转晴;若早上看到西方有虹,则表明空气中水底比较多,雨区即将以来,天气快要变坏。,东虹日头 西虹雨,在我国东部沿海地区,夏秋季节常受台风的影响. 台风常常是东南向西北移动的. 因此,若台风向西运动，在天空中形成虹时,则不会出现东虹日头西虹雨的现象,而是成了东虹有雨了.,钩钩云气象上叫做钩卷云，它一般出现在暖锋面和低压的前面，钩卷云出现，说明锋面或低压即将到来，是雨淋淋的先兆。,原理: 暖锋上常常出现广阔的系统的云系,当一暖锋向某地移动过来时,常一次出现卷云,卷层云,高层云和雨层云.其中雨层云厚度大,降水主要发生在受雨层云控制的地区.卷云和卷层云不引起降水,但它们的出现,往往于是着
37、紧接着要出现高层云和雨层云. 也就是说,预示着将有可能出现连续性降水.,气候-气候系统,天气是指瞬时或一定时段内风、云、降水、温度、湿度、气压等气象要素的综合状况。也有人把影响人类正常生产、生活的大气现象和状态，例如阴、晴、冷、暖、干、湿等作为天气的。 气候是指某较长时期（30年）内气象要素和天气过程的平均特征和综合统计状况。,气候是受太阳辐射、海、陆地形、大气环流等因子影响下的大气平均状况，是本地天气的平均，是某时期天气的平均状态。 描述气候不仅有平均值，更包含综合统计特征，诸如气候要素的极值、出现几率、变率等。,气候要素,是表征气候特征和变化的各种气象统计量，也称气候统计量。 包括常规气象
38、要素如温、压、湿、云、雨、风、光照等的平均值、距平、极值、频率、变率、总量等，也包括有气候代表意义的天气特征，如每年霜、雷暴等的初、终日，雪线、湖面、冰川纪录，以及其他能帮助推断气候热力、动力状态的广义气候要素，如边界层的各种物理量通量等。,也有把各气候要素分别组成热量、水分类指标，有时也称气候指标。 要得到稳定的气候统计量，必须要有较长的、通常至少十年以上的连续观测纪录，世界气象组织曾建议把19011930、19311960和19611990三个30年的时段作为统一的参照统计年代，并建议每过十年后（如19712000）再重新计算一次30年的统计值，以做比较研究。,归纳海洋性气候和大陆性气候,
39、深受海洋或大陆影响的气候（温、湿） 气温：表现在气温较差、相时、春秋温差。 原因： 水分：海 陆 海： 冬雨多 、气旋雨多、变率 小 陆： 夏 雨多、对流雨多、变率大 定量表示大陆度指标 构造因子： 年较差、 气温的纬度距平降水多少和分配还要消除纬度影响 总之， 在热量平衡中显露了温度和湿度分布,气候季节,气候季节是以气候要素特征划分的季节。 我国常采用温度为划分依据，如以候（5天）平均气温低于10为冬季，高于22为夏季，1022间分别为春、秋季的划分法，此法一直被广泛使用。 平均气温10 被称为大多作物生长界线温度，有较大的实用意义。,在低纬度有的地区长年高温，就依降水量划分为干季与雨季。
40、北半球温带地区的天文季节通常以35月为春季，68月为夏季，911月为秋季，12月至次年2月为冬季。 我国历史上则常以立春、立夏、立秋、立冬节气为四季的开始。,气候系统,1970年代末在深层次地研究土地荒漠化、全球性变暖、臭氧层破坏等环境问题的内在联系时，开始建立气候系统的概念和理论，被认为是大气科学发展中的里程碑之一。 由大气圈、水圈、生物圈、冰雪圈和岩石圈五个子系统组成高度复杂耦合的物理系统-气候系统。,气候系统：强调5个圈层的系统性 各子系统物理性质差异很大，热力、动力、惯性等各不相同，它们在不同的时间和空间尺度上相互联系、相互作用，系统的动态变化决定了全球气候过程和气候环境变化。能量和水
41、循环、海洋物理以及内部反馈（如云过程、陆面过程和平流层过程等）等诸多过程是控制系统状态的主要过程。,气候分异： 以T、R为指标，结合自然植被,气温分异：纬度带、垂直带 湿度和降水的分异：山脉阻隔，迎风坡、背风坡,大陆性气候与海洋性气候比较,气压带和风带位置的季节移动，也是形成季风的一个原因。 在南亚及我国西南部分地区，夏季由于赤道低气压带北移(可移至赤道与北纬10度之间)，低压带南侧的东南信风带也随之北移。 东南信风越过赤道后，受地球自转的影响，偏转成从低纬度海面吹向陆地的湿热的西南季风；冬季，赤道低气压带南移，南亚盛行亚洲大陆吹来的东北季风(东北信风)。,气候变化,泛指各种长短时间尺度的气候
42、演变。 变化着的气候，时间尺度从年际变化直到几十亿年计不等。 科学上，当指定时间尺度内的气候平均状态和距平中的一个、或几个同时出现统计意义上的变化时，称气候变化。 气候变化：地质时期、历史时期、近现代,习惯上，气候变率特指世界气象组织规定的能表现气候状态的基本时段（30年）内的气候振动；气候变化常用来表征历史时期数千年间的变化；而气候变迁多用来表述百万年为单位的地质时期演变。 在认识到气候变化和气候系统对气候形成的意义后，科学家认识到天气和气候变化的原因不只是孤立的存在于大气内，它的影响也波及其它圈层。,气候变化的原因,造成气候变化的原因大体分为自然因素和人类活动因素两类，科学家认为，它们都是
43、通过气候系统的内部过程，包括在太阳能热强迫下各圈层间的热力、动力过程而形成的全球气候变化，这些过程大多是非线性的，有时候还会发生突变，因此准确的预测气候变化将是漫长而艰巨的任务。 全球性的气候变化大多是由自然因素造成的，如大陆漂移、造山运动和火山喷发等。,气候变迁,气候变迁的史实：化石、土壤、沧海桑田等。 研究方法：C14，孢子分析，化石，树木年轮，沉积物，珊瑚及考古发现。,气候变迁,地质时期冰期、间冰期： 震旦纪大冰期，石炭-二叠纪大冰期，第四纪冰期。 冰期 亚冰期 副冰期 第四纪冰期：小冰期 中国：鄱阳、大姑、庐山、大理； 欧洲：多瑙、群智、民德、里斯、武木。 上下五千年现在是什么期？,历
44、史时期的气候变化,历史上1万年前最后一次冰期结束后，气候总趋势是变暖，但期间至少有过四次寒冷时期，每次降温不过12C，之后又是暖期，其中公元前55003000和公元9001300年时段气候温和宜人，被称为气候适宜期，第一次适宜期的温度比现代高出23。 最后一次寒冷期通常称为小冰河期，温度约比现代约低11.5C。研究气候变化主要依据地质、树木年轮、冰芯及湖泊沉积物和历史记载的分析。,近代气候变化,由18661998年地球表面平均温度曲线图看出，1886年至今，温度脉动式变化，时高时低，但总的趋势是升温，1998年比1866年升高了1.3度。 1998年升至最高温，从曲线变化规律看，未来还应该是脉
45、动式变化，短期内升至最高后可能又有一个短时期降低，然后又会升降，但未来一段时间温度仍然维持在较高水平。,人类活动与气候-天气、气候与人类 小气候：山区、湖区、森林；城市气候：5岛效应,小气候的定义,一般指近地面几米气层内、土壤表层和植被层内的气候。泛指由于下垫面性质以及人类和生物活动而形成的较小范围内的特殊气候。,小气候的形成因素,小气候形成和变化的因素有两个：一个是辐射因素，另一个是局地平流或湍流因素，而局地平流因素是小气候形成和变化的动力基础。,草地调节小气候 城市小气候 森林小气候,小气候与大气候的差异,它与大气候不同，其差异可用“范围小、差别大、很稳定”来概括。 所谓范围小，是指小气候
46、现象的垂直和水平尺度都很小（垂直尺度主要限于2米以下薄气层内；水平尺度可从几毫米到几十公里或更大一些）； 所谓差别大，是指气象要素在垂直和水平方向的差异都很大（如在沙漠地区贴地气层2毫米内，温差可达十几度或更大）； 所谓很稳定，是指各种小气候现象的差异比较稳定，几乎天天如此。,影响小气候的因素,地表是人类活动、动植物生存的主要场所，中小地形、森林、湖泊和人类活动集中的城市、耕地等，对贴地气层的小气候影响很大。不同的下垫面上就形成各种小气候，农田中有农田小气候，城市里有城市小气候，森林中有森林小气候等。中小地形造成的小气候的差异，主要是通过小的地形起伏、坡向和坡度的不同，来影响辐射状况、温度分布
47、、湿润状况和局部风的变化。,小气候的主要特点,小气候的主要特点是温度、湿度与风等气象要素的时间变化、垂直变化和水平变化都很大。愈接近地面，变化愈大。例如,当离地面2米处温度日较差10时，地面温度日较差可达20以上；在沙漠地面，高差几厘米，温差甚至可达几十度；室内室外，气候可以完全不同。,小气候特征和天气条件的关系,小气候特征和天气条件有密切关系，在晴朗和干燥的天气下表现得最明显。例如，沙漠地区近地层的温度晴天变化最剧烈，阴天变化缓和甚至消失。此外,小气候特征的表现程度还随时间、季节而不同,一般在白天和夏季表现强烈，在夜间和冬季表现弱些。,小气候对人类和自然界的影响,小气候对人类和自然界的影响很
48、大。因为人类绝大多数活动都在近地面层内进行，与人类生活有密切关系的动物和植物也生长在这一层，而这里的气候又最容易按照人类需要的方向变更。例如，绿化、灌溉、改变土壤性状、改造小地形、营造防护林和设置风障等都可以改变地表附近的水热状况，从而改变当地的小气候，使其符合人类的需要。,小气候观测仪,小气候因其特殊性，在观测时不能沿用一般气象台站的常规仪器和观测方法，必须利用专门的仪器和方法进行研究。为了不破坏产生小气候的环境条件并能反映小气候的微细结构，所用仪器要求感应部件小、灵敏度高、能隔测和自记等。,TRM-ZS3型移动式自动气象站采用一体化设计，专门为学校科研教学，小气候观测，流动气象观测哨、短期
49、科学考察、季节性生态监测等开发生产的多要素自动气象站。该气象站已成为目前为止国内测量气象要素最全面的。,案例：新疆自治区尼勒克县出现百年罕见天气,2008年入春，伊犁河谷一直持续干旱，夏季农牧区数十万亩小麦绝收，草原草场较往年下降了70%；入冬以来，干旱仍在加剧，地处河谷东部地区的尼勒克县，旱情尤为严重，在北疆地区几次强降雪过程中，尼勒克县都没有下过一场雪，12月18日的天气过程造成伊宁市机场因大雪停航，而百里之外的尼勒克县却依然片雪未下，这在该县百年历史上是极为罕见的，以往年份十月份就开始大雪纷飞。,图一：尼勒克县的冬小麦已经全部枯死。,图二：尼勒克县县城街道两边树木出现枯死,草地调节小气候,草地调节小气候的功能，主要有三方面作用： 第一，草地可截留降水，且比空旷地有较高的渗透率，对涵养土壤中的水分有积极作用。 据试验冰草的降水截留量可达50%。 第二，由于草地的蒸腾作用，具有调节气温和空气中湿度的能力，与裸地相比，草地上湿度一般较裸地高20%左右。 第三，由于草地可吸收辐射外地表的热量，故夏季地表温度比裸地低3-5，而冬季相反，草地比裸地高6-6.5。 这些就使得草坪在调节小气候方面起着十分积极的作用。,
