气象学与气候学 - 第八章 气候变化
气象学与气候学智慧树知到答案章节测试2023年泰山学院
第一章测试1.气候学是气象学的分支学科，也是在自然地理学的一门部门学科。
（）A:对B:错答案:A2.天气与气候是完全没有联系的两个概念。
（）A:对B:错答案:B3.大气温度高低是分子平均动能的表现，气温升降是空气内能增加或减少的反应。
（）A:错B:对答案:B4.高山上的气压值比同一纬度平原上高。
（）A:对B:错答案:B5.相对湿度、露点差、饱和差是反映空气距离饱和程度的物理量。
（）A:对B:错答案:A6.风向是指风的去向。
（）A:对B:错答案:B7.当温度一定时、气压与空气的密度成正比关系。
（）A:错B:对答案:B8.漂浮在大气中的气溶胶粒子会起到明显的“阳伞效应”。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.到达大气上界的太阳辐射叫天文辐射。
（）A:错B:对答案:B2.气块在升降过程中主要遵循非绝热变化过程。
（）A:对B:错答案:B3.大气逆辐射对地球具有保温作用。
（）A:对B:错答案:A4.粗粒散射具有选择性。
（）A:错B:对答案:A5.水相的变化使湿绝热过程成为不可逆的过程。
（）A:错B:对答案:B6.日较差一般随纬度的增加而增大。
（）A:错B:对答案:A7.大气稳定度是指周围环境大气使气块返回或远离原来位置的趋势和程度。
（）A:对B:错答案:A8.反射率最大的下垫面是（）A:雪面B:沙漠C:水面D:潮湿土壤答案:A第三章测试1.当e=E时，既不蒸发也不凝结。
（）A:错B:对答案:A2.饱和水汽压随温度的增加按照指数规律递减。
（）A:对B:错答案:A3.冰晶效应一般在降水形成的初期起作用。
（）A:对B:错答案:A4.一般海水的蒸发速度比纯水要快。
（）A:对B:错答案:B5.双峰型的气压日变化一般出现在大陆湍流作用较强的夏季。
（）A:对B:错答案:A6.高温时饱和空气的凝结量一般要比低温时要大。
（）A:错B:对答案:B7.降水形成初期主要的过程是云滴的碰并增大过程。
（）A:错B:对答案:A8.只要有云，就可以实施人工降水。
气象学与气候学思考题
气象学与气候学思考题第一章引论1．气候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，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理体系。
2．大气圈可分为哪些层？对流层有何重要特征？大气圈可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
对流层的特征：①气温随高度的增加而降低。
②垂直对流运动显著。
③气象要素水平分布不均。
3．什么叫露点、降水、降水量？①在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点（T d）。
其单位与气温相同。
②降水是指从天空降到地面的液态或固态水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等（但露不属于降水）。
③降雨量是指降水落到地面后（固态降水则经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水边面上积聚的深度，降水量以毫米为单位。
4．写出干空气状态方程并阐明其意义。
①干空气状态方程为P=pR d T,其中第二章大气的热能与温度1．什么叫太阳常数？就日地平均距离来说，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，称太阳常数，用I0表示，多取I0=1370W/m2.2．什么叫太阳辐射光谱？其能量是如何分布的？①太阳辐射中辐射能按波长分布，称为太阳辐射光谱。
②太阳辐射能量主要分布在在可见光区，占太阳辐射总量的50%，其次是红外区，占总能量的43%，而紫外区的太阳辐射能很少，只占总能量的7%。
3．大气对太阳辐射的削弱方式有哪几种？为何雨后天晴时的天空特别蓝？①大气对太阳辐射的削弱方式有吸收、散射、反射三种。
②雨后天晴时的天空特别蓝是因为空气中杂质、水汽等凝结物少，基本上是属于分子反射，而太阳辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射。
4．为何有云的夜晚气温比较高？有云的夜晚气温比较高是因为云能强烈吸收地面辐射并且能反射回地面，也就是大气的逆辐射，因此，当天空有云，特别是浓密的低云时，逆辐射就更强了。
5．写出泊淞方程，并说明其物理意义。
气象学与气候学第八章
历史时期的气候变化
• 特点:冰后期 气温变化较小(2-3°)：最适气候期,前1500 年 .冷暖变动期,前1500年-1900(温暖期短弱, 寒冷期长强).230 干湿变化：小,干湿变化交替且长度不等. 地理环境不变
近代的气候变化(仪器观测)
• 特点:气温变化最小(0.5-1°) 气温波动上升(1940年前升,1940-1970 降,1970-至今升) 湿-干过渡期 地理环境不变
(一)概论 历史: 意义 : 特点: (二)气象卫星遥感大气的基本原理 电磁波谱 各波段特点性质各不相同: 卫星遥感 : 卫星云图观测原理 接收波段要避开大气吸收；并能区别目 标；利用太阳、地面、云最大辐射带 卫星的轨道及全球监测系统 :
(三)卫星云图识别基本知识 分析要点 : 不同类型云图的基本特点 : 云图上云的识别 : 天气尺度云系:
1、原因
为什 燃烧矿物燃料产生 么？ 二氧化碳含量增多
毁林 氟氯烃化合物等其他温室气体
人为原因：
太阳活动、大气环流、火山活动、地壳运动等 自然原因：Fra bibliotek2、危害
1）海平面上升，威胁沿海低地国家、地区
2）引起各地降水和干湿状况变化，
导致各国经济结构变化。
3、措施
1）提高能源利用率，采用新能源 2）加强国际间协作
热岛效应
空中花园-降低城市热岛 效应
城市干岛和湿岛效应： 城市干岛效应：全天且以白天为明显。P250表8.9城 市相对湿度比郊区小，有明显的干岛效应。 城市湿岛效应：在一年中多数月份夜间02 时城区平 均水汽压大于郊区，故城市出现“湿岛效应”。 原因：与下垫面因素及天气条件密切相关。 白天：城区蒸发水汽量小于郊区，尤盛夏，有热岛 效应，城区下垫面粗糙，上下层空气交换多， 使近地面的水汽压小于郊区，形成“干岛”。 夜间：风速小，层结稳定，郊区降温快，E减小， 大量水汽在地表凝结成露水，存留在低层空气中 水汽量少，水汽压迅速降低，城区因有热岛，其 凝露量较郊区少，且湍流弱，上下层水汽交换量 少，故城区形成“湿岛”，称“凝露湿岛”。 日出后：郊区气温升高，露水蒸发，则郊区水汽压 又高于城区，使城区又转变成“干岛”。
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》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。
气象学与气候学讲义笔记
气候学于气象学第一章引论1、气候学：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。
研究内容：①把大气作为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、压强密度等；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。
2、气候学：气象学的分支科学，着重解决气候发展史、气候变化的规律，气候预报和气候变化与人类关系的科学。
研究内容：①气候形成。
②气候形成。
③气候变迁。
④气候与其他自然因素的关系。
⑤应用气候。
⑥气候与人类的关系。
3、大气：由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态、固态杂质所组成。
4、气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内，能决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统。
5、大气分层依据：根据温度、成分、电荷等物理性质，考虑大气垂直运动等情况，将大气分为五层。
6、对流层特征：①气温随高度升高而降低②垂直对流运动：地表不均匀加热，产生垂直对流运动。
强度随纬度、季节变化（低纬较强、高纬较弱，夏季较强、冬季较弱。
17-18km 10-12km 8-9km③气象要素水平分布不均：受地表影响大，海陆分异、地形起伏—温度、湿度7、平流层特征：对流层顶—55km 随高度增高气温最初不变或微有上升；约到30km 以上，随高度增高而升高——受地面温度影响小、臭氧吸收太阳辐射。
气流较平稳、水汽含量极少，天空晴朗。
高纬20km以上早晚-贝母云。
火山尘影响能见度、气温。
8、气象要素：①、气温：大气的温度,,表示大气冷热程度的量。
它是空气分子运动的平均动能。
②、气压：大气压强。
空气分子运动与重力场综合作用结果。
③、湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量。
气象气候学第八章 气候变化
•地球重力空间变化 地球重力空间变化 重力分布的不均匀引起海平面高度的不均匀， 重力分布的不均匀引起海平面高度的不均匀，并 且使大气发生变形。 且使大气发生变形。北半球大气的四大活动中心 的产生及其宽度、外形和深度， 的产生及其宽度、外形和深度，都带有变形的性 有人认为海平面变形力距平， 质。有人认为海平面变形力距平，可以看作大气 等压面变形的指数。 等压面变形的指数。
有资料证明1992 年4~10 有资料证明 月北半球两个大陆气温 距平在-0.5~-1.0℃之间 距平在 ℃
1991年6月菲律宾 年 月菲律宾 月菲律宾Pinatubo火山 火山 爆发后气溶胶光学厚度的变化
太阳活动的变化 太阳活动的变化
观测证明，太阳黑子峰值时太阳常数减少。 观测证明，太阳黑子峰值时太阳常数减少。但太阳 辐射下降只是一个短期行为， 辐射下降只是一个短期行为，但太阳光斑可使太阳 辐射增强。太阳活动增强，不仅太阳黑子增加， 辐射增强。太阳活动增强，不仅太阳黑子增加，太 阳光斑也增加。光斑增加所造成的太阳辐射增强， 阳光斑也增加。光斑增加所造成的太阳辐射增强， 抵消掉因黑子增加而造成的削弱还有余。 抵消掉因黑子增加而造成的削弱还有余。从长期变 化来看太阳辐射与太阳活动为正相关。 化来看太阳辐射与太阳活动为正相关。
二、历史时期的气候变化 历史时期的气候变化
挪威冰川学家近一万年来挪威的雪线升降图
世界气候有两次大的波动：一次是公元前 年到公元前1500 年 世界气候有两次大的波动：一次是公元前5000 年到公元前 的最适气候期，当时气温比现在高3º~4℃；一次是 15 世纪以来的 的最适气候期，当时气温比现在高 ℃ 年为冰后期以来最寒冷的阶段， 寒冷气候其中 1550—1850 年为冰后期以来最寒冷的阶段，称小冰 河期，当时气温比现在低1º~2℃。 河期，当时气温比现在低 ℃
气象学与气候学第八章气候变化
末次冰期冰盛期（Last Glacial Maximum: LGM) ~ 21kaBP
末次冰期中气候最冷、冰川规模最大时段
全球降温5-10C，降水普遍减少，冷干气候特征
6
第八章 气候变化
第一节 气候变化及其时间尺度 第二节 不同时间尺度的气候变化 第三节 气候变化的影响因子
7
2. 不同时间尺度的气候变化
1.0
Temperature/ C
o 0.5
0.0
-0.5
-1.0 1880
1900
1920
1940
1960
Time/ Year
1980
2000
1998年是近百年最暖的1年，1990s是最暖的10年
33
中国年平均气温变化趋势（%/10a） 分布图（1960—1999）
50
40
30
20 80
90
100
2.1 地质时期的气候变化
冰期、间冰期交替出现 ，全球已出现过3次大 冰期和2次大间冰期。
震旦纪大冰期(6亿年前) 寒武-石炭纪大间冰期(3~6亿年前) 石碳-二迭纪大冰期(2~3亿年) 三迭-第三纪大间冰期（2亿~200万年前） 第四纪大冰期(200万年前至现在)
8
2.1 地质时期的气候变化
气象学与气候学
第八章 气候变化
第八章 气候变化
第一节 气候变化及其时间尺度 第二节 不同时间尺度的气候变化 第三节 气候变化的影响因子
2
1. 气候变化及其时间尺度
1.1 气候变化的定义
较长时期的气候演变，也泛指各种时间尺度的气候演变。 IPCC: 气候变化指气候状态的变化，而这种变化可以通寒 Nhomakorabea冷
气象学与气候学
⽓象学与⽓候学第⼀章引论⼤⽓圈：由于地球的引⼒作⽤，地球周围聚集着⼀个⽓体圈层，构成了所谓的⼤⽓圈。
⽓象：发⽣在⼤⽓中的各种物理现象和过程（冷热、蒸发、降⽔）。
天⽓：指瞬时间或短时间内（⼏分钟到⼏天）的⽓象要素的综合状态。
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。
包括百年平均状态，也包括多年特殊状况。
⽓候系统：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，能够决定⽓候形成、⽓候分布和⽓候变化的统⼀的物理系统。
⼤⽓圈：⼤⽓圈是⽓候系统中最活跃、变化最⼤的组成部分。
对流层的特征：⽓温随⾼度增加⽽降低；垂直对流运动显著；⽓象要素⽔平分布不均匀。
⽔汽压（e）：⼤⽓中的⽔汽所产⽣的那部分压⼒称⽔汽压（e）。
饱和⽔汽压（E）：如果⽔汽含量达到限度，空⽓呈饱和状态，这时的空⽓称饱和空⽓，饱和空⽓的⽔汽压称饱和⽔汽压，饱和⽔汽压随温度的升⾼⽽增⼤。
饱和差：在⼀定温度下，饱和⽔汽压与实际空⽓中⽔汽压之差称饱和差（d).即：d=E-e意义：d表⽰实际空⽓距离饱和程度。
D越⼤，越不饱和D=0，空⽓达到饱和D>0，不饱和D<0，过饱和露点：在空⽓中⽔汽含量不变，⽓压⼀定下，使空⽓冷却达到饱和的湿度，称露点温度。
结论：⽓压⼀定时，露点的⾼低之与空⽓中的⽔汽含量有关，⽔汽含量越多，露点越⾼。
所以露点也是反映空⽓中⽔汽含量多少的物理量。
TD和T（常温）意义：TD=T，空⽓饱和TD—T<0，空⽓不饱和TD—T>0，空⽓饱和⼲空⽓的状态⽅程：第⼆章⼤⽓的热能和温度基尔荷夫定律：放射率=吸收率防⾝能⼒越强，吸收能⼒越强斯蒂芬—玻⽿兹曼定律：物体的放射能⼒是随温度、波长⽽改变的。
随着温度的升⾼，⿊体的放射能⼒增强。
因⽽物体放射的总能量也会显著增⼤。
⿊体的总放射能⼒与它本⾝的绝对温度的四次⽅成正⽐。
维恩（Wein）位移定律：物体的温度愈⾼，其辐射极⼤值所对应的波长愈短；反之，物体的温度愈低，其辐射的波长则愈长。
气象学与气候学课程标准
1.熟练掌握影响饱和水汽压的因素，大气中的水汽凝结条件及主要过程。影响饱和水汽压的因素主要包括蒸发面温度、蒸发面性质（冰面与水面、溶液的浓度）、蒸发面的形状（大小水滴）等因素。
2.大气的三相变化与大气中水热输送之间的关系。
3.大气水分相变的主要途径。强调近地面与大气水分相变途径存在的差异。
一、有关气象学与气候学的基本概念及研究对象：
（一）气象学：
1、定义：研究发生于大气中的的一切物理现象(如风、云、雨、雪、雹、冷暖、干湿、光、电、声等)和物理过程(如寒潮爆发、台风登陆、增温、冷却、蒸发、凝结等)，探讨其演变规律和变化，并应用于实践的科学。
2、研究对象：大气圈。
（二）天气学：
1、定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气过程、天气系统的成
一、气候变化的史实。分不同的时间尺度进行讨论（包括地质时期、历史时期及近代气候变化）。
二、引起气候变化的因素（包括太阳辐射、宇宙—地球物理因子、下垫面特性、大气环流和大气化学组成的变化及人类活动等）
第四部分：教学方案简要说明
《气象学与气候学》课程的教学，一般安排在大一的下学期或大二的上学期。课时计划约74学时，授课约60学时，实验课约14学时，各章的课时大致安排见下表。教师根据课时适当调整部分教学与实践内容。本课程教学以采用课堂讲授为主，讲授时采用多媒体技术手段辅助教学，并结合课程内容，提供声像材料供课堂讨论，把课程的理论与实时发生的大气现象与气象灾害、天气过程联系起来，让学生养成随时关注天气气候变化和关注灾害性天气的习惯。
三、大气运动中所受的力及其基本的运动方式
1、大气中所受的力（气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力等的大小与方向）
2、大气运动与气压场的关系——风压定律。在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。
《气象学与气候学》本科课程教学大纲
附件二《气象学与气候学》教学大纲佳木斯大学理学院——黄秀英一、课程基本信息：课程编号：课程中文名称：气象学与气候学课程英文名称：Meteorology and Climatology课程类别：专业基础课适用专业：地理科学专业、资源环境专业开课学期：秋季总学时：本科72学时（理论课66学时+实验6学时）专科64学时（理论课48学时+实验6学时）总学分：本科4分，专科3.5分教研室名称：地理系——自然地理教研室课程简介：气象学与气候学是师范地理科学专业必修的专业基础课程。
课程系统地讲述了气象学、天气学、气候学的基本原理和基本概念及各部分内容在实践中的应用实例。
课程内容主要包括大气热学、大气水分、大气运动、天气系统、气候形成、气候带和气候型、气候变化及人类影响等。
课程性质：气象学与气候学是地理科学专业的专业基础课和资源与环境专业的选修课。
教学任务：气象学与气候学的基本知识和基础理论；大气的热能、温度、水分变化；大气的运动规律；天气系统；气候的成因；气候带和气候类型；气候变化和人类活动对气候的影响。
教学目标：本课程是自然地理的一个重要组成部分，通过系统的学习，应使学生全面地掌握大气中的物理现象、物理过程和大气运动的基本原理；天气演变和气候的形成、分布、变化的基本原理；了解人类对天气的影响和改造的基本原理；使学生能胜任未来的工作需要。
<学时分配表>培养目标培养具有专业知识的合格的中学地理教学工作者。
选择教材的原则：•教材内容必须和教学大纲相接近，而且是近两年内新出版的，适合地理科学教学的特点•教材的知识量丰富，内容新、准确，结构清晰，并与中学教材相接近•知识的数量和难易程度符合地理科学专业的培养目标、要求，学生在学习中比较容易接受建议教材：《气象学与气候学》周淑贞主编——高等教育出版社1999.6年第三版1982年第一版国家优秀教材纪念奖1988年第二版国家教委优秀教材二等奖1998年在台湾以繁体字出版，供台湾高校地理系学生使用2001年获上海市高校教学成果奖三等奖参考教材文献：理论教学内容与要求：第一章引论重点：1、气象学、气候学、天气学的概念及研究对象2、本学科与部门地理、区域地理的关系3、干洁空气的概念、成分及作用4、对流层、平流层的特点及成因§1-1气象学与气候学的研究对象、任务要求：1.气象学、气候学、天气学的概念及所研究对象2.本学科与其他部门地理、区域地理学的关系一、气象学与气候学的研究对象和任务二、气象学与气候学在实际生活中的应用§1-2气候系统概述要求:1.熟练掌握干洁空气的概念、成分及作用2.掌握大气中的水汽、固体杂质的来源及分布3.理解固体杂质、液体微粒的作用4.熟练掌握大气垂直方向的五个分层，温度分布特点及原因5.理解大气高度的划分一、大气圈概述二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述§1-3 大气的物理性状要求：1.熟练掌握各主要气象要素的定义、单位及公式2.掌握干空气、湿空气的状态方程3.能利用仪器准确测定主要的气象要素一、主要气象要素二、空气状态议程第二章大气的热能和温度重点：1、太阳辐射及太阳常数2、干绝热直减率和湿绝热直减率3、全球水平气温的分布特点4、如何判别大气的稳定度难点：1、大气稳定度的判别2、乱流逆温的形成过程§2－1太阳辐射要求：1、熟练掌握太阳辐射、太阳光谱、太阳常数的概念；大气对太阳辐射的特点；影响直接辐射的因素。
气象学与气候学
第一章引论名词解释1、气象：大气的物理现象（冷热，干湿，大气运动）2、气候：多年天气的综合表现3、天气：一定区域短时间内的大气状况及其变化的总称4、气温垂直递减率：一般而言，高度每增加100m，气温则下降0.6℃，这称为气温垂直递减率，也叫气温垂直梯度5、大气污染：也叫空气污染，指由于人为或自然原因，导致空气中的有害物质的浓度超过一定限度、维持一定的时间，直接或间接地对人类正常生活、动植物正常生长以及对气候和各类物品、材料造成危害的现象6、标准大气压：指在纬度45°，0℃时，海平面的大气压，一般1个标准大气压=760mmHg=1013.3HPa问答题1.何谓气象学？气候学？天气学？气候与天气有什么区别？气象学是专门研究大气物理现象的一门学科；气候学是研究气候形成过程，描述各地区气候条件以及气候变迁及原因的一门学科；天气学是研究天气形成、变化规律、预测未来天气的一门学科。
天气是指某一地区短时间内大气状况的综合，而气候是指在各个气候因子的长期相互作用下，在某一个较长时间段内所表现出来的大量天气过程的综合。
2.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用？二氧化碳在大气中的垂直分布是从低到高逐渐减少的，其功能一是能吸收地面长波辐射，是低空大气变暖，二是具有“温室”作用；臭氧主要分布在平流层，其功能一是吸收紫外线，保护地球上的生物不受其危害，二是增温，在高空形成一个暖区，影响气温的垂直分布；水汽主要分布在对流层大气中，随高度升高而递减，水汽是大气变化的重要参与者，一能成云致雨，形成各种天气现象，二是善于吸收和放射长波辐射，加其三相变化有热量转化，所以对地面和空气的温度有一定影响3.大气在垂直方向分为哪几层？分层原则？对流层和平流层的特征？大气由低空到高空依次分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层；分层原则：大气在垂直方向上的物理性质是有显著差异的，根据温度、成分、电荷、等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况进行分层；对流层：①高度在平均12km以下；②一般情况下，气温随高度升高而降低；③空气垂直对流运动显著；④气象要素水平分布不均匀；⑤天气现象复杂多变；⑥从低到高有可以分为摩擦层、中层、上层平流层：①高度从对流层顶到55km左右；②气温最初保持不变或微变，在大约30km以上，气温随高度增加而显著升高，形成一个暖层；③气流平稳，水平运动为主；③水汽、尘埃含量少，能见度好，多晴朗天气，偶尔有积雨云冲入4.同温度下干湿空气那个重，为什么？虚温的意义和原理？5.为什么城市地区二氧化碳浓度要高一些？①城市是人口聚居地，人口密度大，且车辆多，释放的尾气多；②城市工厂比较多，产生的废气多；③城市多高楼，空气流通不畅第二章大气的热能和温度名词解释1、辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射，通过辐射传播的能量称为辐射能，也简称为辐射2、辐射光谱曲线：根据一定温度下不同波长上该物体所放射出的辐射是通量密度绘出的一条连续的曲线称为辐射光谱曲线3、太阳常数（I。
气象学与气候学教程名词解释(葛朝霞、曹丽清、何金海主编)
第一章单位压强高度差（气压阶）：在大气静力平衡条件下压强随高度减小的快慢，或压强随高度减小一个单位所需要上升的高度。
重力位势：单位质量物体从平均海面上移到某高度处做的功，简称位势。
绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量，实际上就是水汽密度。
比湿：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量的比值。
水汽混合比：一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值。
相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。
露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使水汽相对于水面达到饱和时所应降低的温度。
霜点：.......................................................................................................冰面....................................................饱和差（湿度差）：在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差。
能见度：视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。
第二章辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称辐射。
辐射强度：单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积的辐射能。
灰体：一物体吸收一切波长的辐射能，但又不是全部吸收，吸收率小于1.太阳常数：就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1min内获得的太阳辐射能量。
地面有效辐射：地面所放射的辐射能与被大气所吸收的那部分大气逆辐射量之差。
地面辐射差额：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之差值。
对流：当暖而轻的空气上升时，周围冷而重的空气便下降来补充，这种升降运动称对流。
第三章绝热过程：任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程。
干绝热过程：当升、降气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界交换热量的过程。
气象学与气候学
气象学与气候学名词解释：天气：某地在某一瞬间或某一段时间内，大气状态和大气现象的综合。
气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，在某一时段内大量天气的综合。
不仅包括该地多年的平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
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，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。
虚温: 在同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应有的温度。
大气稳定度: 是指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。
它表示在大气层中的个别空气块是否安于原先的层次，是否易于发生垂直运动，即是否易于发生对流。
大气稳定度有三种类型：稳定：无论上升或下降，最终回到原位。
不稳定：加速远离原位。
中性：随欲而安。
1、干空气和未饱和湿空气的判据r<rd 时，大气层结稳定r=rd 时，大气层结为中性r>rd 时，大气层结不稳定 2、饱和湿空气的判据r<rm 时，大气层结稳定r=rm 时，大气层结为中性r>rm 时，大气层结不稳定 3、结论1) r 越大，大气层结越不稳定;2) r<rm<rd 时，或r=0（<0）时， 大气层结是等温或逆温，绝对稳定; 3) r>rd 时, 无论空气是否饱和，都是不稳定的，绝对不稳定;4) rm<r<rd 时, 属于条件性不稳定, 对饱和空气大气层结是不稳定的, 对未饱和湿空气大气层结是稳定的。
露点（温度）: 空气中水汽含量不变，在一定的气压下，若使空气达到饱和，只有降温。
降到实际水汽压（e ）变成饱和水汽压（E ），此时的温度称为露点温度，简称为露点。
降水: 从云中降到地面上的液态的或固态的水，称为降水。
云滴r<100μm ，标准云滴r=10μm 雨滴r>100μm ，标准云滴r=1000μm 降水的类型雨：从云中降下的液体水滴 雪：从混合云中降下的固体水霰：从云中降下的不透明球状晶体雹：从云中降下的有透明层和不透明层相间组成的固 体降水，呈球状。
气象学与气候学
气象学与气候学
气象学和气候学都是研究大气及其变化的科学领域，但它们研究的角度和内容有所不同。
气象学是对大气现象的短期变化进行研究，包括天气系统的形成、演变和消散过程。
气象学主要关注的是天气现象的观测、预测和解释，研究范围包括温度、湿度、气压、降水、风力等天气要素的测定和分析，以及天气系统的动力学和热力学过程。
而气候学则是对长期大气变化进行研究，包括气候的形成、变化和趋势。
气候学主要关注的是气候现象的统计规律、气候类型的划分以及气候变化的原因和影响。
研究范围包括气候要素（如温度、降水、风等）的长期观测和分析，构建气候模型来推测未来气候变化，研究气候变化对生态系统、经济、社会等方面的影响。
气象学主要研究天气现象的短期变化和预测，而气候学则更关注气候现象的长期变化和趋势，并研究其对人类和自然环境的影响。
两者相互关联，气候学的研究结果可以为气象学提供依据，而气象学的观测数据也是气候学研究的重要基础。
气象学与气候学第八章气候变化
中国气象局国家气候中心
全国平均春季气温历年变化
2007年春季全国平均气温为10.9℃，比常年同期（平均9.7℃）偏高1.2℃，为 1951年以来历史同期最高值（与2004 年并列）；1997年以来我国已连续11年 春季偏暖。
32
中国年平均气温距平 (1880-1999年)
(国家评估报告：0.2~0.8˚C/100a)
110 o
120 o
o
130
45 o
4 5
0
250
500 750 km
3 2 1
35 o 25 o
13
过去2000年中国东部温度变化
180
360
540
720
900
1080 1260 1440 1620 1800 1980
1.0
0.0
0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6
800
-1.0
1000
由于海面受热 冷却不均、蒸 发降水不匀所 产生的温度和 盐度变化，造 成海水的密度 有所不同，引 发深层海水的 缓慢运动
49
全球温盐环流回路(输送带)
50
3.4 火山活动与气候变化
火山爆发，对气候有着重要的作用和影响的是进入到平 流层下层的火山灰尘和硫酸气溶胶，由于不会受到于水 的冲刷，它能扩散到整个半球，低纬度的喷发能扩散到 全球，并在中高纬保持最大浓度，最后在极冠落下。
周期变化长，全球平均温度变化幅度在10°C以 上，伴随着地壳运动以及地理环境的变化。
大冰期：持续时间约1,000万～2,000万年，气温 和雪线下降，气温比目前平均低3~7°C
大间冰期：持续时间约3亿年，气候变暖，冰川 退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高 达10℃，平均温度比目前高8~12°C
气象学与气候学-气候变化和人类活动对气候的影响
四、大气环流和洋流的变化 大气环流形势的变化是导致气候变化和产生异常气候的一个重要因素。 举例：厄尔尼诺现象就是一个典型的例证。厄尔尼诺一词来源于西班牙文“Elnino”，原意是“圣子”，最初用来表示每年圣诞节前后，沿厄瓜多尔海岸出现一支微弱且向南移动的暖海流。后来科学上用此词表示在南美秘鲁和厄瓜多尔附近尺度为几千公里的东赤道太平洋上海面温度的异常增暖现象，它的起始机制，目前还不很清楚。根据已有的研究，可以认为：当南半球东南信风盛行时，在南美秘鲁、厄瓜多尔沿岸为冷洋流(见图6-33)，在离岸风的作用，使沿岸一带冷水上翻，沿岸水温特别低，洋面的东西坡度增大，赤道逆流的强度减弱。南美秘鲁、厄瓜多尔沿岸受冷洋流影响处于瓦克环流的下沉区，空气层结稳定，降水稀少，气候干燥；而南太平洋西岸及同纬度的澳大利亚东岸为向风海岸，又有暖洋流经过，所以这儿的气候是，暖湿多雨的。
间冰期
第二次大冰期
间冰期
第三次大冰期
6亿年前
距今2.3亿年前
距今二、三百万年前
元古代震旦纪
古生代石炭—二叠纪大冰期
第四纪大冰期
1．地质时期的气候变化
读右图，完成： 1. 在图中标出几次大冰期，并大体估算其时间。 2. 恐龙繁盛时期大约在哪个年代的哪个纪？当时的气候有何特点？ 3. 归纳地质时期气候的特点。
第四节 人类活动对气候的影响 人类主要是通过对下垫面性质的改变来影响气候的；其次是由于人类活动改变了一部分大气的组成成分，增加了空气中的微尘、杂质和二氧化碳等的含量，影响了大气对辐射能的收支，改变了辐射差额和热量平衡，导致气候发生变化；再次，由于人类的生活和生产活动，大量消耗能源，产生愈来愈多的“人为热”进入大气，导致气候变化
水角石
大叶藻
亨顿虫
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3
1.2 气候变化的时间尺度 时间尺度的变化范围
对于气候研究，约为月际到几亿年(100~108年)。 对于气候研究，约为月际到几亿年(10
气候变化的时期划分
108年 ~ 大地质年代气候变化（亿年尺度） 大地质年代气候变化（亿年尺度） 106年 ~ 小地质年代气候变化（百万年尺度） 小地质年代气候变化（百万年尺度） 105-4年 ~ 古气候变化（万年-几十万年尺度） 古气候变化（万年-几十万年尺度） 104-3年 ~ 历史时期气候变化（千-万年尺度） 历史时期气候变化（ 万年尺度） 102年 ~ 现代气候变化（百年尺度） 现代气候变化（百年尺度） 101-0年 ~ 短期气候变化或波动（年代际、年际、季 短期气候变化或波动（年代际、年际、 节）
IPCC TAR: 0.6±0.2˚C, 0.58˚C/100a ±
18
年平均气温的变化趋势
19
极区增温更显著
Amplified Global Warming by Albedo Feedback in Arctic
20
过去150年来地球表面气温变化情况 过去150年来地球表面气温变化情况
IPCC AR4: 0.45±0.12˚C, 0.74˚C/100a 0.45±0.12˚ 0.74˚
4
各种周期气候波动
周期段 大冰期与大间冰期 亚冰期与亚间冰期 副冰期与副间冰期 寒冷期（小冰期）与温 暖期（小间冰期） 世纪及世纪内的气候变 动 时间尺度 几百万年~ 几百万年~几万万年 几十万年 几万年 几百年~ 几百年~几千年 几年~ 几年~几十年
5
近40万年以来的气候变化 万年以来的气候变化 • 副冰期-副间冰期旋回
20
降 水 量
0 -20
2
温 度
0 -2
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Ka B.P.
15
历史时期的气候变迁（近数千年的气候史） 历史时期的气候变迁（近数千年的气候史）
中国近五千年内可以相对地分出四个温暖期与四个寒冷期 中国近五千年内可以相对地分出四个温暖期与四个寒冷期。 四个温暖期与四个寒冷期。
2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 高度（m）
6
第八章 气候变化
第一节 气候变化及其时间尺度 第二节 不同时间尺度的气候变化 第三节 气候变化的影响因子
7
2. 不同时间尺度的气候变化
2.1 地质时期的气候变化
冰期、间冰期交替出现 ，全球已出现过3次大 全球已出现过3 冰期、 冰期和2次大间冰期。 冰期和2次大间冰期。
震旦纪大冰期(6亿年前 震旦纪大冰期(6亿年前) 亿年前) 寒武-石炭纪大间冰期 大间冰期(3~6亿年前 亿年前) 寒武-石炭纪大间冰期(3~6亿年前) 石碳-二迭纪大冰期(2~3亿年 亿年) 石碳-二迭纪大冰期(2~3亿年) 三迭-第三纪大间冰期 大间冰期（ ~200万年前 万年前） 三迭-第三纪大间冰期（2亿~200万年前） 第四纪大冰期(200万年前至现在 万年前至现在) 第四纪大冰期(200万年前至现在)
8
2.1 地质时期的气候变化
周期变化长，全球平均温度变化幅度在10° 周期变化长，全球平均温度变化幅度在10°C 以上，伴随着地壳运动以及地理环境的变化。 以上，伴随着地壳运动以及地理环境的变化。
大冰期：持续时间约1,000万 2,000万年 万年， 大冰期：持续时间约1,000万～2,000万年，气温 和雪线下降，气温比目前平均低3~7° 和雪线下降，气温比目前平均低3~7°C 大间冰期：持续时间约3亿年，气候变暖，冰川 大间冰期：持续时间约3亿年，气候变暖， 退缩，气温和雪线上升， 退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高 10℃ 平均温度比目前高8~12° 达10℃，平均温度比目前高8~12°C
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中国气象局国家气候中心
南极东方站（ 南极东方站（Vostok）冰芯反演得到的气温、CO2、CH4 ）冰芯反演得到的气温、 、 的变化
末次冰期冰盛期（ 末次冰期冰盛期（Last Glacial Maximum: LGM) ~ 21kaBP 末次冰期中气候最冷、 末次冰期中气候最冷、冰川规模最大时段 全球降温5-10C，降水普遍减少，冷干气候特征 全球降温 ，降水普遍减少，
气象学与气候学
第八章 气候变化
第八章 气候变化
第一节 气候变化及其时间尺度 第二节 不同时间尺度的气候变化 第三节 气候变化的影响因子
2
1. 气候变化及其时间尺度
1.1 气候变化的定义
较长时期的气候演变，也泛指各种时间尺度的气候演变。 较长时期的气候演变，也泛指各种时间尺度的气候演变。 IPCC: 气候变化指气候状态的变化，而这种变化可以通 气候变化指气候状态的变化， 过其特征的平均值和/或变率的变化予以判别( 过其特征的平均值和/或变率的变化予以判别(如通过运 用统计检验) 这种变化还将持续一段时期， 用统计检验)，这种变化还将持续一段时期，通常为几 十年或更长的时间。 十年或更长的时间。 《联合国气候变化框架公约》: “在可比时期内所观测 联合国气候变化框架公约》 “在可比时期内所观测 到的在自然气候变率之外的直接或间接归因于人类活动 改变全球大气成分所导致的气候变化” 改变全球大气成分所导致的气候变化”
1000
1000
1950
1600
1500
1700
1800
1900
500
500
0
2.3 近代气候变化特征
器测资料 主要气候变化现象： 主要气候变化现象： 全球增暖 (Global Warming) 波动阶段性上升 不同区域增暖幅度不同，极区最显著 不同区域增暖幅度不同，
17
过去140年来地球表面气温变化情况 年来地球表面气温变化情况 过去
29
中国气象局国家气候中心
近50年中国地表气温(相对于1961-1990年均值)变化 50年中国地表气温(相对于1961-1990年均值)
近50年我国年均地表气温升高速率0.22℃/10年，远高于全球同期0.13℃/10年。 50年我国年均地表气温升高速率 年我国年均地表气温升高速率0.22℃/10年 远高于全球同期0.13℃/10年 平均气温偏高1.1 1951年来最高值，也是连续第10年高于常年。 年来最高值 年高于常年 2006年全国平均气温偏高 2006年全国平均气温偏高1.1 ℃，为1951年来最高值，也是连续第10年高于常年。 2006年全球平均气温较 2006年全球平均气温较1960-1990年平均偏高0.42 ℃，为有记录以来第6暖年。 平均气温较1960-1990年平均偏高 年平均偏高0.42 为有记录以来第 暖年。
温 暖 期 温 暖 期 温 暖 期 寒 冷 期 寒 冷 期 温 暖 期
温度（℃） +4 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3 -4
寒 冷 期
一万年来挪威雪线高度（实线）与五千年来我国温度（虚线） 一万年来挪威雪线高度（实线）与五千年来我国温度（虚线）变迁
16
10000
3000
5000
4000
2000
9
2.2 历史时期的气候变化
历史时期：自第四纪更新世晚期，约距今1万年 历史时期：自第四纪更新世晚期，约距今1 左右的时间开始 代用资料（非器测） 代用资料（非器测） 冰芯、树木年轮、黄土、湖泊沉积、 冰芯、树木年轮、黄土、湖泊沉积、历史文 献等
10
主要气候事件
（ LGM) ~ 21kaBP 新仙女木事件（ YD） 12.2新仙女木事件（Younger Dryas: YD）~ 12.210.5kaBP 全新世大暖期（ Holocene） 全新世大暖期（Megathermal in Holocene）~ 8.5-3.0kaBP 8.5中世纪暖期 ( Medieval Warm Period) ~ AD 900900-1300 1320小冰期 ( Little Ice Age) ~ AD 1320-1920
21
全球气温变化趋势
22
全球增暖的证据： 全球增暖的证据：北极海冰面积减少
Johannessen et al. (2004)
23
海冰的变化
24
雪盖的变化
25
全球增暖的证据：海平面上升 全球增暖的证据：
26
近百年（ 1906-2005年 近百年 （ 1906-2005 年 ） 全球地 74℃ 表 平 均 温 度 上 升 了 0.74℃ ， 1956-2005年升温 65℃ 19951956-2005年升温0.65℃。1995年升温0 2006年中有 年位列有仪器观测 2006年中有11年位列有仪器观测 年中有11 以来的最暖12年中 年中。 以来的最暖12年中。 20世纪全球海平面平均上升约为 20世纪全球海平面平均上升约为 0.17 米 ； 其间 1961-2003 年平均 其间1961上升速率约为1 毫米/ 1993上升速率约为1.8毫米/年，19932003年的平均上升速率约为 2003 年的平均上升速率约为 3.1 年的平均上升速率约为3 毫米/ 毫米/年。 全球大部分地区积雪退缩 全球大部分地区 积雪退缩 ， 特别 积雪退缩， 是在春季和夏季； 40年北半球 是在春季和夏季；近 40年北半球 积 雪 逐 月 退 缩 （ 除 11 月 和 12 月 20世纪 年代尤为明显 世纪80年代尤为明显。 外），在20世纪80年代尤为明显。
全新世千年尺度气候 波动与气候事件
大暖期（ 大暖期（8.5-3.0kaBP） ） 8.2kaBP冷事件 冷事件
全新世存在千年尺度 中世纪暖期 (AD 900-1300) 气候波动平均周期 1.45ka 。11kaBP以来 小冰期（AD 1320-1920） 以来 小冰期（ ） 个寒冷期， 有9个寒冷期，最近 个寒冷期 一次为小冰期. 一次为小冰期 现代增暖（ 世纪 世纪） 现代增暖（20世纪）