现代气候学 总结Word下载.docx
- 文档编号:14553214
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:97.80KB
现代气候学 总结Word下载.docx
《现代气候学 总结Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代气候学 总结Word下载.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
早期:
19世纪末~20世纪中叶
a)观测方面
地面观测内容更加丰富和精确,观测站网扩大。
气象观测从地面向高空发展。
b)理论研究方面
锋面气旋学说
长波理论
降雨学说
气候学方面:
创立了气候型的概念和几种气候分类法、出版了五卷《气候学手册》
(4)近期
先进的观测技术
常规气象观测网的加密
开展大规模的综合观测试验
建立数值模式,进行定量数值模拟试验,使气象学、气候学进入试验科学阶段。
气候学领域中的科学革命。
7、现代气候学阶段的三个特点(王绍武,2005):
Ø
从气候变化来研究气候;
从气候系统来研究气候;
从气候动力学来研究气候。
第二章气候系统
大气圈、水圈(海洋)、冰雪圈、岩石圈和生物圈相互作用的整体。
2、温室效应(大气的保温效应):
大气中的温室气体对太阳辐射的吸收很少,但却能强烈地吸收地面辐射,同时又向地面放射长波辐射,补偿地面因放射辐射而损失的能量,使地面气温升高的效应。
3、阳伞效应:
气溶胶对太阳辐射的散射和吸收,使到达地面的太阳辐射减弱,引起地面气温的下降,其效应类似于阳伞效果,故称为阳伞效应。
4、气候系统的基本特性
1)气候系统是一个复杂的、高度非线性的、开放的巨系统
a)开放的非孤立系统
b)响应时间差异很大,可分为内部系统和外部系统
c)不稳定的高度耗散系统
2)各个气候子系统之间显著的热力学和动力学属性差异
a)热力属性:
空气、水、陆地表面和冰雪面的温度
b)动力属性:
风、洋流及其垂直运动和冰体运动
c)水分属性:
空气湿度、云量、降水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等。
d)静力属性:
大气和海水的密度、压强、大气的组成、海水盐度及气候系统的几何边界和物理常数等。
3)气候系统的反馈过程
5、气候系统的反馈过程
反馈:
气候系统不同属性(变量)之间的相互作用,引起气候属性的变化,称为反馈。
包括正反馈过程和负反馈过程。
•正反馈:
反馈过程造成的气候变化与原变化同号,使气候变化加剧,产生气候不稳定称为正反馈。
•负反馈:
反馈过程造成的气候变化与原变化反号,抑制气候的变化和异常,使气候趋于稳定,称为负反馈。
冰雪——反射率——温度
水汽含量——红外逸出辐射——温度
(水蒸气增加→温室效应作用加强→陆地和海洋表面温度上升→产生更多水蒸气。
汽是最重要的反馈机制之一,也是唯一最大的正反馈作用。
)
CO2——海温
(海温升高→海洋中二氧化碳溶解度减小→部分二氧化碳逃逸到大气中→温室效应加剧→海温升高)
(中低)云量多——太阳辐射少——稳定度大——云量少
蒸发量大——水面温度低——蒸发量小
赤道、极地温差大——热量输送大——赤道、极地温差小
6、气候可预报性
第一类可预报性:
初始误差(扰动)随时间增长(确定性预报的时效问题);
第二类可预报性:
外强迫变化引起气候变化的模拟和预报能力(大气对外强迫的响应及敏感性)。
7、气候系统的研究
一、气候监测二、气候诊断三、气候重建四、气候模拟五、气候预测
一、气候监测
(1)大气常规观测
(2)海洋及系统其他成员的常规观测
CODAS
雪盖、海冰面积
土壤温度及湿度
全球植被
(3)非常规观测
太阳常数观测
大气中的微量气体(CO2,甲烷,氯氟碳化物(CFCs)观测;
平流层气溶胶观测(研究火山爆发对气候影响)
二、气候诊断
定义:
根据气候监测结果对气候变化与气候异常作出判断。
内容:
(1)气候异常的诊断:
(2)气候变化的诊断;
(3)气候异常事件的诊断;
(4)气候变化原因的检测
三、气候重建
最常用的代用资料:
(1)孢粉
(2)冰芯
(3)树木年轮
(4)珊瑚
(5)史料分析
四、气候模拟:
根据一定的大气或海洋动力学、热力学定律,在给定边界条件下,采用数值计算的方法研究气候。
五、气候预测
目前我国及世界上大多数国家均把月以上的预报称为短期气候预测。
气候预测分为两类:
一类采用统计方法,另一类采用动力学数值预报
第三章气候系统的能量平衡
1、辐射的基本定律
基尔荷夫(kirchoff)定律:
在一定温度下,任何物体对于某一波长的放射能力(eλ,T)与物体对该波长的吸收率(aλ,T)的比值,只是温度和波长的函数,而与物体的其它性质无关。
即:
斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律:
黑体的总放射能力(ET)与它本身绝对温度(T)的四次方成正比。
ET=σT4
维恩(Wien)位移定律:
绝对黑体的放射能力最大值对应的波长(λm)与其本身的绝对温度(T)成反比。
λmT=2897×
103nm·
K
2、太阳辐射
太阳常数:
大气上界、日地平均距离处、垂直于太阳光线方向、单位时间、单位面积接收到的所有波长的太阳辐射能。
太阳高度角:
是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。
天顶角:
即入射光线与当地天顶方向(地面法线)的夹角(与太阳高度角互余。
太阳赤纬:
又称赤纬角,是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。
3、太阳高度角计算公式
4、天文辐射(太阳辐射日总量)
大气上界,某一天,水平面单位面积接受的日辐射量。
公式:
任一时刻:
5、大气对太阳辐射的吸收、散射(瑞利散射、米散射)
1)大气光学路径:
为太阳辐射通过大气介质的质量。
2)大气质量(单位面积*光学路径):
光在大气中经过一定长度倾斜路径到达地表面时,其经历空间中所含大气物质的质量。
3)大气质量数(m):
实际投射条件下的大气质量与垂直投射下的大气质量的比值。
当h在30°
~90°
时,m可近似地表示为:
4)大气透明度P:
到达地面的单色辐射强度:
大气透明度:
是指透过一个大气质量数后的辐射强度与透过前的辐射强度之比,表示辐射通过大气后的削弱程度。
5)吸收:
大气分子被入射太阳辐射激发,由低能级跃迁到高能级的过程称为吸收。
两能级的差就是大气吸收的辐射能量值.
6)散射:
当太阳辐射通过大气时,遇到大气中的各种质点,太阳辐射能的一部分散向四面八方,称为散射。
✓r<
<
波长时,瑞利散射。
✓r~波长时,米散射。
7)米散射:
尘埃或灰尘(气溶胶)直径比波长大,各种波长的散射能力相等。
8)瑞利分子散射定律:
当大气干洁,质点半径小于200nm时,散射值与入射光波长的四次方成反比。
即:
意义:
入射光波长愈短,散射能力愈强。
9)漫射:
当大气混浊,质点半径>10,000nm时,入射光的各种波长具有同等散射能力,散射系数不再随波长改变,称之为漫射。
6、大气窗:
位于地面辐射波段最强处,大气的吸收率最小,透射率最大,这一波段能量透过大气射向宇宙空间,将这一波段称为大气窗.
7、地球面的辐射平衡
S=太阳直接辐射(经过大气吸收和散射)
D=散射辐射
Q=地表总辐射
A=地表反射辐射
F=地面长波有效辐射
R=地表净辐射(吸收的短波-放出的长波)
R=Q–A–F=(S+D)–A–F=Q(1–a)–F
U=地面辐射(地面向上放射的长波辐射)
G=大气逆辐射(大气向下放射的长波辐射)
ε=大气相对辐射率
εG=地面吸收的大气逆辐射
F=U-εG
8、地—气系统的辐射平衡
Q=地表总辐射;
a=地表反射率
Q(1–a)=地表吸收的短波辐射
Qa=大气吸收的短波辐射
as=行星反照率
Fs=F∞=地-气系统向外宇宙逸出的长波辐射
Rs=Q(1–a)+Qa–F∞(地吸收+气吸收-放出长波)
=S0(1–as)–Fs(地气系统吸收-放出长波)
9、大气系统的辐射平衡
Ua=大气吸收的长波辐射
Ga=大气逆辐射(长波辐射,向地面方向)
U∞=大气向外宇宙逸出的长波辐射
F∞=地-气系统向外宇宙逸出的长波辐射
Ra=Qa+Ua–(Ga+U∞)
=Qa+(F–F∞)(大气短波吸收+放出长波)
10、太阳直接辐射:
(1)定义:
太阳辐射经过大气的吸收和散射的消弱后,沿投射方向直接到达地表面的那部分太阳辐射能量称为太阳直接辐射。
(2)影响因子:
1)太阳高度角愈小,等量的太阳辐射散布的面积就愈大,因而地表单位面积上所获得的太阳辐射就愈小
2)太阳高度角愈小,太阳辐射穿过的大气层愈厚
3)气候特征:
日、年变化和随纬度的变化
11、散射辐射:
当太阳辐射通过大气时,受到大气中的气体分子、尘埃、气溶胶、水汽等的散射作用,使太阳辐射的一部分以漫射形式从天空的各个角度到达地表,这一部分辐射量成为散射辐射。
12、地表总辐射----到达地面的太阳总辐射:
实际大气条件下到达地表的太阳直接辐射与散射辐射之和,是地表面得到的太阳辐射的总能量,称为地表总辐射。
13、天文辐射:
14、地表反射辐射:
投射到地面的太阳辐射,并非完全被地面所吸收,其中一部分被地面所反射。
地表对太阳辐射的反射率,决定于地表面的性质和状态。
15、行星反照率:
地球-大气系统的反照率称为行星反照率,它表示地球作为行星对入射的太阳辐射的反射能力。
全球取0.3
16、地表辐射差额:
某段时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射的差值。
17、地表热量平衡方程
Qs:
地表与下层的热量交换
St:
地表与上层生物体的化学生物过程有关的能量通量
18、大气的热量平衡
自地面伸展到大气顶的单位截面积垂直空气柱内所有热通量的代数和。
Da:
大气柱热含量变化
Ca:
热平流引起的热交换
Lr:
降水的潜热释放
19、地-气系统的热量平衡
下垫面及其以下活动层(温度日变化波及的深度)和大气柱内的热量收支状况。
大洋上:
陆地上:
Qw:
水体的平流输送
Ds:
地气系统内气柱、水柱、土柱热含量的变化
20、地面冷、热源
某一地区地表有湍流热量向大气输送,称该地区为热源,反之为地面冷源(热汇)。
>
0热源
<
0冷源
第四章气候系统的水循环
1、气候系统中的水
海洋水:
海洋是水圈的主体,是地球上水的最大源地。
约占地球总水量的96%~97%。
陆地水:
河流;
湖泊;
沼泽;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代气候学 总结 现代 气候学