气象学与气候学电子教材

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气象学和气候学课件

气象学和气候学课件

2019/10/6
26
Meteorology and Climatology
气候亚型 1.降水季节分配 夏雨型:夏季受海洋季风影响,加上夏季易发生
对流天气而多雨。 冬雨型:接近地中海气候区,冬雨偏多。 2.降水多少 干旱气候:又称温带沙漠气候,年降水量在200毫
和土壤水分收支平衡结合起来,界限清晰,干燥气候与 湿润气候的划分明确细致,在农业生产和农田水利建设上 又具有实用价值,是目前比较好的一种世界气候分类法。
斯查勒气候法也不足之处,他对季风气候没有足够的重视。 在东亚、南亚和澳大利亚北部是世界季风气候最发达的区 域,在应用动力方法进行世界气候分类时,季风这个因子 是不容忽视的。
2019/10/6
7
Meteorology and Climatology
三、气候分类法评议
柯本气候分类法的优点是
系统分明,各气候类型有明确的气温或雨量界限, 易于分辨;
符号简单,便于应用,便于借助计算机进行自动分 类和检索;
分类所依据的气温和降水资料是最基本的气候资料, 易于获得,且来源广泛,记录时间长,有利于在全球 范围内推广应用;
25
Meteorology and Climatology
Ⅱ-13 温带干旱与半干旱气候
分布与成因:分布在35°—50°N的亚洲 和北美大陆中心部分。终年受大陆气团控 制,深居内陆,离海遥远,降水较少。
南半球南美洲南端阿根廷的大西洋冷洋流 沿岸,正当西风带的雨影区域,因此全年 少雨。
特征:冬冷夏热,年温差大,降水集中, 四季分明,年雨量较少,大陆性强。
2019/10/6
9
Meteorology and Climatology
2.关于高度因素的问题

《气象学与气候学》第一讲38页PPT

《气象学与气候学》第一讲38页PPT
水文与水资源工程专业 朱君君
绪论
第三节 气象学的内容和分支
一、气象学的研究任务
1、掌握观测、分析、调查的方法,说明气候现象特性 2、解释天气演变和气候形成的发展规律 3、应用规律,充分利用气候资源 4、为相关及后续课程奠定基础
水文与水资源工程专业 朱君君
绪论
第三节 气象学的内容和分支——分支
水文与水资源工程专业 朱君君
等等
水文与水资源工程专业 朱君君
准备知识——考核方式
平时成绩40% (1)期刊网的使用,提交综述,10%。9月24日 (2)自动气象站观测数据处理,10%。第7周 (3)课程论文提纲,10%。第10周 (4)课程论文及其PPT演示,10%。15周初稿、17周成稿 注:全班分10小组,6-7位同学一组;考勤算平时成绩 期末考试成绩60%,闭卷。19周
绪论
第四节 气象学与水文学的关系
大气圈水循环示意图
水文与水资源工程专业 朱君君
2012年“3.23”世界气象日-第52个
主题: 世界气象组织——天气、气象和水为未来增添动力 (宣传片)
水文与水资源工程专业 朱君君
第一章 大气的基本特征
第一节 大气的成分
基本概念: 干洁空气(干空气) 大气中固态、液态微粒(气溶胶粒子) 大气的污染物质:粉尘、CO, SO2, H2S, NO, NO2, 碳氢化合物 ,
时的那个温度,简称露点 符号:Td 单位:同气温
问题:已知100C时E=12.3mb,180C时 E=20.6mb.某地第一天上午8时气温 T=230C,e=12.3mb;第二天8时 T=230C,e=20.6mb.求:1)两天8时的Td1和 Td2,以此说明Td高低直接与何因子有关?2)
哪一天的f较大?

《气象学与气候学》课件

《气象学与气候学》课件

气象学基本概念和定义
1 气象要素
介绍气温、湿度、气压等气象要素的基本概念。
2 气象现象
解释雷暴、云层和气象灾害等常见气象现象。
3 气象学方法
探讨气象数据收集和分析的方法与技术。
大气成分和结构
成分
描述大气中主要的气体成分, 如氮氧等。
层次结构
解释大气分为不同的层次, 如对流层、平流层等。
影响因素
探讨影响大气成分和结构的 因素,如人类活动与自然过 程。
《气象学与气候学》PPT 课件
本课件将介绍气象学与气候学的基本概念和应用,从大气成分到气候变化, 让您深入了解气象科学在我们生活中的重要性。
气象学与气候学的概述
1 定义与关系
2 历史演变
了解气象学与气候学的区别与联系。
探索气象学与气候学领域的发展历程。
3 现代应用
展示气象学与气候学在社会中的广泛应用。
人为因素
分析人类活动对气候变化产生的影响,如温室气体排放。
全球气候变化的趋势和研究进展
1
温度上升
解释全球变暖和气温上升的趋势。
2
海平面上升
探究冰川融化导致海平面上升的现象。
3
极端天气
讨论频繁发生的极端天气事件,如飓风和洪灾。
计进行观测。 使用湿度计进行观测。 采用气压计进行测量。
气象预报的基本原理和方法
1
气象观测
收集气象数据以了解当前天气状况。
2
气象模型
利用数学模型预测未来天气情况。
3
预报技术
介绍各种预报技术,如数值天气预报。
气候变化的原因和影响
自然因素
探讨太阳辐射、地球运动等自然因素对气候变化的影响。

气象学与气候学_第一章_1

气象学与气候学_第一章_1

b.白云 如果形成散射的粒子的形状 是球形的,而且其直径并不比阳 光的波长小,所有的波长都是平 均地被散射的,这种散射称迈耶 散射。因此,云是白色的。 c.风 有风就说明有物质的存在, 因为风是由于大气不同部位的压 力差别造成的。如果在真空中就 不会有风了。
d.流星 流星就是陨石穿过大气层时,由于其速度太快,与大气 摩擦产生热使陨石燃烧起来。 否则我们的地球也与月球一样“ 千疮百孔”。
物理现象
物理过程
CO2增加可使大气增温。
地球上的水汽循环
b. 气象学的研究对象
——地球上的大气
其中主要内容有:
(1)大气一般的组成、范围、结构及各种要素等;
(2)大气现象的发生、发展及能量来源; (3)探求大气现象的本质及其变化规律; (4)将大气现象中的规律应用于实践。
气象学因国民经济建设和人民生活要求,已形成
35
2.2 大气圈
大气圈是指因地球的引力而聚集在地表周围的气 体圈层。 大气圈无色无味,那么它是否真的存在呢?
大气圈存在的主要证据或现象
大气圈存在的主要证据或现象:
a.蓝色的天空 这是由于大气中的一些非常细小物质成分,如气体、粉尘等 非球形微粒,它们的直径较阳光的波长小得多,因此,蓝色的散射 量较之于其他任何一种颜色能更多地被选择散射。这种散射称瑞利 散射。
O2、N2 、 CO2 、O3

O2的作用 (1)用于呼吸作用维持生命,新陈代谢 (2)有机物燃烧、腐化、分解 (3)植物光合释放氧气
N2的作用 (1)冲淡氧气,控制氧化速率 (2)固氮,植物养料 CO2的来源及作用 来源:有机物燃烧,腐烂和生物呼吸 作用:温室气体,植物光合作用原料
一丝不苟——座右铭 排万难冒百死以求真知——做人原则 博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之——处世原则

气象学与气候学 第三章(1)

气象学与气候学  第三章(1)

有充足的凝结核:
1、来源:土壤微粒、风化岩石、火山微粒;工 业、失火烟尘;海水飞溅泡沫中的盐粒;流星、陨 石燃烧后的微尘。 2、作用: ①增大水滴的半径,降低饱和水汽压,快速饱和 ②增大水滴的体积,下降中不易蒸发掉 例:无核冰晶:3—5倍的饱和水汽压才能凝结;有 核冰晶:相对湿度小于100%也可以凝结
压 强 8 C K

6
2 A 3 O
4 B’ B 2
1
水汽
-16
-12
-8
-4
0
4℃
二、饱和水汽压
蒸发、凝结、动态平衡状态,实有水汽压e 与对应的饱和水汽压E进行比较。 饱和水汽压和蒸发面的温度、性质(水面、 冰面,溶液面等)、形状(平面、凹面、凸 面)之间,有密切的关系。
1饱和水汽压与温度的关系
第二节 地表面和大气中的凝结物
要求
1、熟练掌握露、霜、雾淞、雨淞、雾、云等的概 念;雾的形成条件、云的形成条件、分类。 2.掌握各类雾的形成、云的特点。
一、地面的水汽凝结物
1.露与霜 2.雾凇与雨凇
露与霜

露:温度在0以上,水汽凝结为液态, 称为露;(夏季最多) 露的水量很小,但对植物生长却十分有 利,尤其在干旱地区和干热天气情况下, 露常有维持植物生命的功效;


霜:温度在0以下,水汽凝结为固态,称
为霜;(常见于冬季) 无霜期长短对农业有重要意义;一般说来, 纬度愈高,无霜期愈短;纬度相同,海拔愈 高,无霜期愈短.山地阳坡无霜期长于阴坡; 低洼地段无霜期比平坦开阔地段短;
农业上要预防的是霜冻而不是霜,霜和露都是好天气的标志: 露 水见晴天;霜重风晴天
露和霜的形成条件
1水相变化的物理过程
水汽浓度不大,单位时间内跑出水面 的水分子比落回水中的水汽分子多, 系统中的水就有一部分变成了水汽, 这就是蒸发过程,水分子落回水面的 过程叫凝结过程。

气象学与气候学_第四章

气象学与气候学_第四章
气象学与气候学
Meteorology and Climatology
地理科学学院:曹富强
2015.11.09
第四章 气候形成的下垫面因素
主要内容
4.1 海陆分布与气候 4.2 海气相互作用与气候 4.3 地形与气候 4.4 冰雪覆盖与气候 4.5 局地地面特性与气候
2
第四章 气候形成的下垫面因素
• 大气运动的直接能源:据估算,海洋占地球表70.8%的面 积,吸收进入地表太阳辐射能的80%,且将其中85%左右储存 在海洋表层,通过长波有效辐射、潜热和感热交换的形式输送 给大气。
随降纬,度垂增直高变而化降很低大;深水层表(层1(5000~m1)00垂m)直垂变直化变也化很很小小。 低合纬)海西把洋部热>增量东暖传部期人,深通层过;海海水洋斜化混减温很合温层大作期(用,1(0深0分~层1子5热0、0量m对上)流陡传及降。湍,流垂等直变混
中高纬度东部>西部
深水层(1500m)以下垂直变化很小
• 感热:决定于海面与大气的温度差和风速,一般数值较 小。暖海流区为正直,冷海流区为负值。
• 潜热:决定于海面温度和水汽压铅直梯度。黑潮海区最 大,副热带海区较大,冷流海区为负值。
海气总热量交换是暖流一带海区最大,冷流附近 海区是热汇。总体看,热源主要在太平洋西、北部; 热汇主要在低纬度太平洋的东部。 4. 海温分布规律
200米深以內的海 水。 成因:由于海流和波 浪的作用而使温度 混合均勻。 特性:光合作用最 旺盛
4000m
12
第四章 气候形成的下垫面因素
海水垂直温度
0
10
20
200m
800m
深 1000m 度
2000m
3000m
30 溫度

《气象学与气候学》PPT课件

《气象学与气候学》PPT课件

T' T0 dT'
T T0 dT
将 d
dT' dZ

dT dZ
代入上式有:
T' T0 d dZ ,T T0 dZ (对于未饱和空气干空气按 γd 变化)
∴T T' ( d )dZ ………………………………………③
将③代入②式,得
2006-9-30
F1
G
d
T
dZm' g 精选ppt
3) 地形(geographical relief):凸地变幅小,凹地 变幅大,因为凹地白天散热慢,夜间有效辐射强
4) 下垫面性质(features of underlying surface): 水面上日较差小,陆地上大
5) 天气(weather):晴天日较差大于阴天
2006-9-30
精选ppt
16
• (2)气温的年变化(annual variation)
特点:
回归线以外的地区为单波型:最高为7月, 最低为1月,海上落后一个月;
回归线之间赤道附近地区为双波型:最高 为4、10月,最低为7,1月。
原因:太阳直射点的季节变化,在赤道附 近地区,一年有两次太阳直射。
2006-9-30
精选ppt
17
2006-9-30
精选ppt
9
稳定度的综合判定方法:
综合干空气和未饱和湿空气的判定方法,可归纳如下:
<m 绝对稳定 m < <d 对干空气稳定,湿空气不稳定,此为条件性
不稳定;
>d 绝对不稳定。
以上判定方法可用如下的数轴表示:
m 条件性不稳定 d
绝对稳定 干稳湿中性
干中性 绝对不稳定 湿不稳

《气象学与气候学教学课件》0-绪论

《气象学与气候学教学课件》0-绪论

02
气象学与气候学概述
气象学定义
气象学是一门研究地球大气圈中发生的各种气象现象、大气 过程的学科。它涉及到大气圈中的风、云、雨、雪、雷电、 雾、霾等天气现象的形成、演变和预测,以及大气圈与其他 圈层相互作用对地球气候的影响。
气象学的研究方法包括观测、实验、数值模拟和理论研究等 ,它为天气预报、气候预测和环境监测等领域提供了重要的 科学依据。
掌握气象学与气候学的基本概念、原理和方法。
了解地球气候系统的组成、结构和功能,理解气 候变化的原因、机制和影响。
掌握气象观测和数据分析的基本技能,培养解决 实际问题的能力。
本课程的学习方法
注重理论与实践相结合
在学习基本理论的同时,关注实际应用和案 例分析,通过实践加深对理论的理解。
跨学科学习
结合地理学、环境科学、物理学等相关学科的知识 ,全面理解地球气候系统的复杂性和相互关联性。
气候变化研究
总结词
气候变化研究是气象学与气候学的核心任务之一,通过对历史气候数据的分析以及对未来气候变化的 预测,为全球环境保护和可持续发展提供科学依据。
详细描述
气候变化研究是当前全球面临的重要问题之一。通过对长时间尺度的气候数据进行分析,气象学家和 气候学家能够了解地球气候系统的演变规律,探究气候变化的成因和机制。同时,预测未来气候变化 对于制定应对策略、减少温室气体排放、保护生态环境等方面具有重要意义。
02
通过实验设计和操作,探究气象 学与气候学的原理和规律,培养 科学探究的能力和精神。
培养分析和解决问题的能力
分析和解决问题的能力是气象学与气 候学学习中必不可少的能力,学生应 在学习过程中注重培养。
通过案例分析和实际问题解决,提高 分析问题的能力和解决实际问题的能 力,为未来的学习和工作打下坚实的 基础。

气象学与气候学电子教材

气象学与气候学电子教材

气象学与气候学电子教材第一章引论第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史一、气象学与气候学的研究对象和任务由于地球的引力作用,地球周围聚集着一个气体圈层,构成了所谓大气圈。

大气的分布是如此之广,以致地球表面没有任何地点不在大气的笼罩之下;它又是如此之厚,以致地球表面没有任何山峰能穿过大气层,而且就以地球最高峰珠穆朗玛峰的高度来和大气层的厚度相比,也只能算是“沧海之一粟”。

我们人类就生活在大气圈底部的“下垫面”上。

大气圈是人类地理环境的重要组成部分。

地球是太阳系的一个行星,强大的太阳辐射是地球上最重要的能源。

这个能源首先经过大气圈而后到达下垫面,大气中所发生的一切物理(化学)现象和过程,除决定于大气本身的性质外,都直接或间接与太阳辐射和下垫面有关。

这些现象和过程对人类的生活和生产活动关系至为密切。

人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结,从感性认识提高到理性认识,再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高,这就产生了专门研究大气现象和过程,探讨其演变规律和变化,并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学——气象学。

气象学的领域很广,其基本内容是:(1)把大气当作研究的物质客体来探讨其特性和状态,如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等等;(2)研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化;(3)研究大气现象的本质,从而能解释大气现象,寻求控制其发生、发展和变化的规律;(4)探讨如何应用这些规律,通过一定的措施,为预测和改善大气环境服务(如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等),使之能更适合于人类的生活和生产的需要。

由于生产实践对气象学所提出的要求范围很广,气象学所涉及的问题很多,在气象学上用以解决这些问题的方法差异很大,再加上随着科学技术发展的日新月异,气象学乃分成许多部门。

例如有专门研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学;有着重讨论天气现象及其演变规律,并据以预报未来天气变化的天气学等,而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学。

《气象学与气候学》第三版课件1

《气象学与气候学》第三版课件1
• 研究成果: • 关于海平面上风压关系定律、气旋模
式和结构、大气中光电现象和云雨形成 的初步解释等。世界气温、气压、降水 量等气候图的出版。1983年,德国学者 汉恩出版了世界上最早的气候学巨著 《气候学手册》。
五、气象学与气候学的发展简史
• 我国:半殖民地性质的气象事业。
五、气象学与气候学的发展简史
一、基本概念
• 5、气候 • 气候是指在太阳辐射、大气环流、下
垫面性质和人类活动长时间相互作用下, 在某一时段内大量天气过程的综合。
一、基本概念
• 6、天气 • 天气是指某一地区在某一瞬间或某一
短时间内大气状态(如气温、气压、湿 度等)和大气现象(如风、云、雾、降 水等)的综合。
二、气象学与气候学的研究对象
第一章、引论
• 第一节、气象学、气候学的研 究对象、任务和简史
一、基本概念
• 1、大气圈: • 由于地球的引力作用,地球周围聚集
着的一个气体圈层,称为大气圈。 • 2、下垫面: • 一个事物的下伏表面。
一、基本概念
• 3、气象学 • 专门研究大气现象和过程,探讨其演
变规律和变化,并直接或间接用之于指 导生产实践为人类服务的科学。 • 4、气候学 • 简单来说,气候学就是研究地球上气 候的科学。
五、气象学与气候学的发展简史
• 2)近期 • 时间: • 20世纪50年代以后 • 特点: • a、开展了大规模的观测试验 • b、对大气物理现象进行数值模拟试验 • c、把大气作为一个整体来研究
五、气象学与气候学的发展简史
• d、气候学领域中的科学革命 • 国际上的一系列气候学会议; • 提出气候系统的概念和世界气候计划
• 3、发展时期: • 时间:20世纪初至今 • 特点: • 不但进行地面气象观测,

气象学与气候学电子教材

气象学与气候学电子教材

气象学与气候学电子教材第一章引论第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史一、气象学与气候学的研究对象和任务由于地球的引力作用,地球周围聚集着一个气体圈层,构成了所谓大气圈。

大气的分布是如此之广,以致地球外表没有任何地点不在大气的笼罩之下;它又是如此之厚,以致地球外表没有任何山峰能穿过大气层,而且就以地球最顶峰珠穆朗玛峰的高度来和大气层的厚度相比,也只能算是“沧海之一粟〞。

我们人类就生活在大气圈底部的“下垫面〞上。

大气圈是人类地理环境的重要组成局部。

地球是太阳系的一个行星,强大的太阳辐射是地球上最重要的能源。

这个能源首先经过大气圈而后到达下垫面,大气中所发生的一切物理〔化学〕现象和过程,除决定于大气本身的性质外,都直接或间接与太阳辐射和下垫面有关。

这些现象和过程对人类的生活和生产活动关系至为密切。

人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结,从感性认识提高到理性认识,再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高,这就产生了专门研究大气现象和过程,探讨其演变规律和变化,并直接或间接用之于指导生产实践为人类效劳的科学——气象学。

气象学的领域很广,其根本内容是:〔1〕把大气当作研究的物质客体来探讨其特性和状态,如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等等;〔2〕研究导致大气现象发生、开展的能量来源、性质及其转化;〔3〕研究大气现象的本质,从而能解释大气现象,寻求控制其发生、开展和变化的规律;〔4〕探讨如何应用这些规律,通过一定的措施,为预测和改善大气环境效劳〔如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等〕,使之能更适合于人类的生活和生产的需要。

由于生产实践对气象学所提出的要求范围很广,气象学所涉及的问题很多,在气象学上用以解决这些问题的方法差异很大,再加上随着科学技术开展的日新月异,气象学乃分成许多部门。

例如有专门研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学;有着重讨论天气现象及其演变规律,并据以预报未来天气变化的天气学等,而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学。

气象学与气候学第7章

气象学与气候学第7章

2013-6-28
城环学院
7

评价(优缺点)
1) 柯本气候分类优缺点: 优:系统分明,指标界限明确; 符号简单,便于地图应用和自动检索; 与自然景观符合; 数据来源长时广泛,便于应用比较. 缺:干燥带与蒸散量的关系未考虑,干燥气候 应为多气候带下的气候型; 未考虑地形影响; 忽略了气候发生过程。
L/O/G/O
第七章
气候带和气候型

第七章
(一)气候带和气候型的划分
气候带和气候型
(二)世界气候类型
1 2 3 4 低纬度气候 低纬度气候
气候带和气候型的划分 气候带和气候型的划分 陆地主要气候带和气候型 中纬度气候 陆地主要气候带和气候型 水平地带性与垂直地带性 水平地带性与垂直地带性
2013-6-28
城环学院
16

2013-6-28
城环学院
17

气 温 ( 摄 氏 度 )
热带雨林气候
2013-6-28
1 伊基托斯
城环学院
全赤 年道 雨地 量区 充气 沛流 ,以 如辐 合 上 升 为 主 ,
18

2013-6-28
城环学院
13

温带(最热月均温大于10°)
• 亚热带季风:最冷月均温大于0°,年降水量1000-1500mm, 降水集中夏季 • 亚热带湿润:最冷月均温大于0°,年降水量1000-1500mm, 降水分配均匀,40°N以南东岸 • 亚热带干旱半干旱:最冷月均温大于0°,年降水量小于 250mm和250mm-750mm • 亚热带夏干(地中海气候):最冷月均温大于0°,年降水 量300-1000mm(注意南北半球差异) • 温带海洋性:最冷月均温大于0°,年降水量1000mm,降水分 配均匀, 40°N以北西岸

《气象学与气候学教学课件》3周一

《气象学与气候学教学课件》3周一
辐射逆温:由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温
2021/7/9
6
湍流混合逆温:由于低层空气的湍流混合而形成的逆温 平流逆温:暖空气平流到冷的地面或冷的水面上,形成逆温
2021/7/9
7
下沉逆温:某层空气下沉,气压增大,厚度减小,这样气 层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大,顶部绝热增温多, 形成逆温。
平流变化 垂直运动 非绝热加热
对于短期、大尺度天气过程,可以忽略垂直运动和非绝热加 热带来的温度变化
¶T ¶t
» -V iÑ2T
= V | -Ñ2T | cosa
α为风向与水平温度梯度之间的夹角
2021/7/9
5
逆温:对流层中出现气温随高度增加而升高的现象——大气 层结稳定
造成逆温的条件有:辐射冷却、空气湍流混合、空气平流 冷却、空气下沉增温、锋面逆温
2021/7/9
10
气压梯度力:周围空气介质作用在空气块表面上压力的合力G
G = - 1 Ñp = - 1 (¶ p i + ¶ p j + ¶ p k)
r
r ¶x ¶y ¶z
水平方向
-
1
r
Ñh
p
垂直方向
- 1 ¶p
r ¶z
水平方向 - 1 ¶ p » - 1 Dp 等压线越密集,气压梯度力越大
r ¶n r Dn
上节课重点回顾: 1、假绝热过程及焚风的形成原理
2、大气稳定度的判定
d d
d
则 d w 0 不稳定 dt

dw 0 dt
中性
则 d w 0 稳定 dt
2021/7/9
d ' 0 dz d ' 0 dz d ' 0 dz

B1气象学与气候学第二章1

B1气象学与气候学第二章1

I / I0 p
I0:为大气上界太阳辐射通量,I为到达地面后的太阳辐射量
和式第二章 大气的热能和温度
第一节 太阳辐射
太阳辐射——到达地面的太阳辐射——直接辐射 (3)变化规律:Q随太阳高度角加大(日变化,年变化)而增大,随纬度变化而 变化。
见图2.10
其中: σ =5.67×10-8 w/ m2.k4 为斯玻兹曼常数 根据上式,可计算出黑体在温度T 时的辐射强度E,或由黑体的辐射强度 求得其表面的温度T。
第二章 大气的热能和温度
第一节 太阳辐射——辐射的基本知识 3、维恩(Wein)位移定律

黑体单色辐射极大值所对应的波长是 随温度的升高而逐渐向波长较短的方 向移动。
第二章 大气的热能和温度
第一节 太阳辐射
2、散射辐射q (1)影响因素:太阳高度h、大气透明度p (2)变化规律:随太阳高度h加大(日变化,年变化)而增大,随大气透明系数p 减少而增强,随云量变化而变化。 问题:1、为什么一年内夏季和一日内中午前后,散射辐射最强?阴天又比晴天 散射辐射大得多? 2、 阴天白天的光亮由何种光构成? 散射辐射容易被植物吸收,故茶叶中的 云雾茶为茶中极品

太阳常数:就日地平均距离而言,在大气上界,垂直于太阳光线的
1cm2面积内,1分钟内获得的太阳辐射能量,即太阳常数,用I0表示, 其有周期变化,可能与太阳黑子活动周期有关,一般黑子活动越多,越 大。多数文献上取值1370W/m2
第二章 大气的热能和温度
第一节 太阳辐射
第二章 大气的热能和温度
第一节 太阳辐射 (二)太阳辐射在大气中的减弱 主要变化有: (1)总辐射能有明显地减弱; (2)辐射能随波长的分布变得极不规则; (3)波长短的辐射能减弱得更为显著。
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气象学与气候学电子教材第一章引论第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史一、气象学与气候学的研究对象和任务由于地球的引力作用,地球周围聚集着一个气体圈层,构成了所谓大气圈。

大气的分布是如此之广,以致地球表面没有任何地点不在大气的笼罩之下;它又是如此之厚,以致地球表面没有任何山峰能穿过大气层,而且就以地球最高峰珠穆朗玛峰的高度来和大气层的厚度相比,也只能算是“沧海之一粟”。

我们人类就生活在大气圈底部的“下垫面”上。

大气圈是人类地理环境的重要组成部分。

地球是太阳系的一个行星,强大的太阳辐射是地球上最重要的能源。

这个能源首先经过大气圈而后到达下垫面,大气中所发生的一切物理(化学)现象和过程,除决定于大气本身的性质外,都直接或间接与太阳辐射和下垫面有关。

这些现象和过程对人类的生活和生产活动关系至为密切。

人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结,从感性认识提高到理性认识,再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高,这就产生了专门研究大气现象和过程,探讨其演变规律和变化,并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学——气象学。

气象学的领域很广,其基本内容是:(1)把大气当作研究的物质客体来探讨其特性和状态,如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等等;(2)研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化;(3)研究大气现象的本质,从而能解释大气现象,寻求控制其发生、发展和变化的规律;(4)探讨如何应用这些规律,通过一定的措施,为预测和改善大气环境服务(如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等),使之能更适合于人类的生活和生产的需要。

由于生产实践对气象学所提出的要求范围很广,气象学所涉及的问题很多,在气象学上用以解决这些问题的方法差异很大,再加上随着科学技术发展的日新月异,气象学乃分成许多部门。

例如有专门研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学;有着重讨论天气现象及其演变规律,并据以预报未来天气变化的天气学等,而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学。

气候学研究的对象是地球上的气候。

气候和天气是两个既有联系又有区别的概念。

从时间尺度上讲,天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态(如气温、湿度、压强等)和大气现象(如风、云、雾、降水等)的综合。

天气过程是大气中的短期过程。

而气候指的是在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下,在某一时段内大量天气过程的综合。

它不仅包括该地多年来经常发生的天气状况,而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。

例如从上海近百年的长期观测中总结出,上海在6月中旬到7月中旬,经常会出现阴雨连绵、闷热、风小、潮湿的梅雨天气,但是有的年份(如1958年)会出现少雨的“空梅”,也有的年份(如1954年)6—7月连续阴雨50—60天,出现“丰梅”。

“开梅”和“断梅”的迟早也历年不同,这是上海初夏时的气候特征。

由此可见,要了解一地的气候,必须作长时期的观测,才能总结出当地多年天气变化的情况,决不能单凭1958年一年的观测资料,来说上海初夏的气候是干旱无雨,也不能凭1954年一年的情况,就说上海的初夏气候有持续50—60天的阴雨,那都是个别年份出现的具体天气现象,而气候是在多年观测到的天气基础上所得出的总结和概括。

也就是说气候过程是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期大气过程,二者之间存在着统计联系,从时间上反映出微观与宏观的关系。

天气变化快,变化的周期短。

天气过程的时间分段一般以5天以下为短期天气过程,5—10天为中期天气过程,10天—3个月为长期天气过程。

气候变化的周期相对于天气来讲是较长的,它的时间变化尺度有季际、年际、十年际、百年际、千年际、万年际等等。

而决定气候变化的因子不仅是大气内部的种种过程,还决定于发生在大气上边界和下边界处的各种物理过程和化学过程。

这就是要考虑其上边界处的太阳辐射,下垫面及大气内部的成分和环流的变化等对气候的影响。

一个完整的气候系统应包括对气候形成分布和变化有直接或间接影响的各个环节,除太阳辐射这个主要能源之外,气候系统包括大气圈、水圈、冰雪圈、陆地表面和生物圈(动、植物和人类)等5个子系统。

各个子系统内部以及各子系统彼此之间的各种物理、化学乃至生物过程的相互作用决定着气候的长期平均状态以及各种时间尺度的变化。

气候系统是庞大的,而天气系统则可看作单纯的大气系统(如气旋、反气旋等等)。

气候所包含的内容要比天气复杂得多。

例如,对农作物来说,气候的干旱与否不仅决定于大气状况(降水量、空气湿度等),还取决于土壤状况和作物本身的耐旱性等等,这就不能用天气的总和来概括。

由此可见,天气和气候这两个概念是有区别的。

盖斯特(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。

这个定义的可取之处在于:(1)它指出气候的物质基础是气候系统,而不仅仅是大气,这和天气系统是有区别的;(2)气候是一个历史的概念,它和特定的时间阶段相联系,而不存在绝对气候的概念;(3)某一时段的气候状态是指这一时段气候系统各属性的平均统计特征,不像天气是指某一瞬时或某一短时间内大气状况和大气现象的综合。

另外气候是发生在一定下垫面之上的,带有地方特点。

气候学要求对气候系统进行定量观测和综合分析,对气候形成和变化的动态过程进行理论研究。

通过各种手段(包括观测试验,数值模拟试验等等),探测气候系统中各个成员之间的各种相互作用,并展现气候形成和变化过程,理解气候变化的机制,以达到能够预测气候变化的目的。

此外研究地球气候发展史,探索气候变化规律及其与人类活动的关系,从而能够采取有效措施,防御和减轻气候灾害,改善气候条件并进而为改造自然服务。

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。

在地理系、环境科学系等系科开设的气象学与气候学是以普通气象学为基础,以气候学为重点的专业基础课程,也是基本技术训练课程,它的基本任务是:(一)通过实践,掌握气象观测、气候统计分析和气候调查的方法,来记叙所观测到的气候现象,从定性和定量两方面说明它们的特性。

(二)探讨它们的正确解释和研究它们的发展规律,特别要掌握天气演变和气候形成的规律性,了解和解释各不同地区的气候特征,弄清气候资源及其地理分布,进行气候分类和气候区划,研究气候变迁的原因及其规律。

(三)应用已发现的规律,采取有效措施,充分利用气候资源,减少人类活动对气候的不利影响,防御或减少气候灾害,为有关的生产建设服务。

(四)气象学、气候学与自然地理学、环境生态学和区域地理等有密切的依存关系,在教学中还应注意为这些有关后续课程奠定必要的基础。

二、气象学与气候学的发展简史气象学与气候学是来源于生产实践,又服务于生产实践,并随着社会生产的发展,运用愈来愈进步的方法和技术而逐步提高的。

综观三千多年来气象学、气候学发展的历史,源远流长。

可以概括为以下三个时期:(一)萌芽时期萌芽时期主要指16世纪中叶以前这一漫长时期,这时期的特点是由于人类生活和生产的需要,进行一些零星的、局部的气象观测,积累了一些感性认识和经验,对某些天气现象做出一定的解释。

我国在这一时期,在此领域中有不少成就,而且是居于世界领先行列的。

远在三千年前,殷代甲骨文中已有关于风、云、雨、雪、虹、霞、龙卷、雷暴等文字记载,还常卜问未来十天的天气(称为“卜旬”),并将实况记录下来以资验证。

春秋战国时代已能根据风、云、物候的观测记录,确定廿四节气,对指导黄河流域的农业生产季节意义很大,并沿用到现代。

秦汉时代还出现了《吕氏春秋》、《淮南子》和《礼记》等内容涉及物候的书籍,这些都是世界上最早关于物候的文献。

气象观测仪器也是我国的最早发明。

在西汉时(公元前104年),已盛行伣,铜凤凰和相风铜鸟等三种风向器,到唐代又发展到在固定地方用相风鸟,在军队中用鸡毛编成的风向器测风。

欧洲到20世纪才有用候风鸟测风的记载。

在西汉时还利用羽毛、木炭等物的吸湿特性来测量空气湿度。

宋代曾有僧赞宁(公元10世纪)利用土炭湿度计来预报晴雨。

关于降水的记录亦以我国最早,据《后汉书》记载,在当时曾要求所辖各郡国,每年从立春到立秋这段时间内,向朝廷汇报雨泽情况,此后历代对各地雨情都很重视。

所以我国的雨量和水旱灾记录丰富,历史亦最悠久。

由于生产和生活的需要,人类迫切要求预知未来天气的变化,并在长期观测实践中,积累了不少经验。

这些经验被用简短的韵语来表达,以便于记忆和运用,这就是天气谚语。

我国天气谚语是极丰富的,除一部分封建迷信的内容外,大多是历代劳动人民看天经验的结晶。

唐代黄子发的“相雨书”,元末明初出现的娄元礼编的《田家五行》和明末徐光启编写的《农政全书·占候》都是总结群众预报天气经验的著作。

在国外,气象学的萌芽也很早,公元前4世纪希腊大哲学家亚里斯多德(Aristotle)所著《气象学》(Meteorologis)一书(约在公元前350年)综合论述水、空气和地震等问题对大气现象也作了适当的解释。

现在气象学的外文名字就是从亚里斯多德的原书名演变而来的。

“气候”一词也原出于希腊文Kλιμα,表示倾斜的意思。

古希腊人认为,地球上由于受到太阳光线倾斜角度的不同,才产生气候的差异,并已建立了关于热带、温带和寒带的概念。

这种气候形成的概念流传很久,直到15世纪中期地理大探险时期,人们才认识到气候的形成不仅受太阳光线倾斜角度的影响,还与大气环流、海陆分布形势等有关。

总之,在气象学萌芽时期,我国和希腊是露过锋芒的,这时从学科性质来讲,气象学与天文学是混在一起的,可以说具有天象学的性质。

(二)发展初期发展初期包括16世纪中叶到19世纪末。

这时由于欧洲工业的发展,推动了科学技术的发展,物理学、化学和流体力学等随着当时工业革命的要求,也快速发展起来。

又由于航海技术的进步,远距离商业与探险队的活动,扩大了人们的视野,地理学乃蓬勃兴起,这就为介于物理学与地理学之间的边缘科学——气象学、气候学的发展奠定了基础。

再加上这一段时间内气象观测仪器纷纷发明,地面气象观测台、站相继建立,形成了地面气象观测网,并因无线电技术的发明,能够开始绘制地面天气图。

由于具备了这些条件,气象学、气候学乃与天文学逐渐分离,成为独立的学科。

1593年意大利学者伽利略(Galileo)发明温度表,1643年意大利学者托里拆利(Torricelli)发明气压表。

这两种重要仪器的出现,使气象观测大大向前跃进一步。

特别是气压与天气变化的关系最直接,气压表当时曾被誉为天气的“眼睛”。

1783年索修尔(Saussure)发明毛发湿度表,有了这些仪器就为建立气象台站提供了必要的条件。

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