气象学与气候学第八章

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”。
人类活动对气候的影响
• 无意识:改变组成;改变下垫面;城市气候效应 • 有意识:改变气候条件
化学组成与气候
• 温室气体增加-气候变暖-海平面升高 • 温室气体增加-臭氧减少(南极空洞)-紫 外增强 • 温室气体增加-降水(高纬湿,中纬干,副 热带湿,低纬湿)-沙漠化加剧 • 大气污染-酸雨-减弱辐射
气候变化的因素
F、气候变 化
A、太阳辐射
C、大气环流、成分
B、宇宙-地球物理因 子
D、下垫面
E、人类活动
外部因子
气候系统内部因子
天文学派
太阳辐射的变化 地球轨道因素的改变： 偏心率e：约0.016,地球在近日点获得天文辐 射量较远日点大1/15。 地轴倾角ε：目前为23.44°，是四季产生的 原因, ε增加时，高纬度的年辐射 量增加，而赤道减少。 春分点的移动：沿黄道向西缓慢移动，大约 每21000年，春分点绕地球轨道一周。引 起四季起始时间和近日点与远日点的变化。
中国气象局联合科技部、中科院于 2011 年 11 月发布了《第二次气候变 化国家评估报告》。报告称1951年至2009年，中国陆地表面平均温度上升 了1.38℃，变暖速率为每10年升温0.23℃，青藏高原冰川退缩速度达到每 年7.8米。 上世纪50年代以来，全国沿海海平面平均上升速率为每年2.5毫米。 华北、东北、华中等地区，近50年气温升高，降水减少，气候变暖影响了 农业产量、土地向荒漠化和盐渍化发展、血吸虫病暴发几率增大、人体心 脑血管和呼吸系统等疾病发病率和病死率增加。 在华南地区，南海海平面加速上升。1993年至2006年，南海海平面平均上 升速率为每年3.9毫米；西南地区，20世纪后40年，川西高原、云贵高原 的增温趋势明显，而四川盆地气温存在明显下降趋势，降雨日数逐步减少。
人为热和人为水汽与气候
• 人为热-增暖 • 人为水汽-云量-增暖
城市气候
• 城市是一特殊的下垫面：工商业、交通运 输业影响，有大量温室气体：“人为 热”、“人为水汽”、微尘和污染物。 • 城市气候的特征：城市的“五岛效应” 城市风速减小、多变。
城市混浊岛效应： 表现为四个方面： ① 城市大气中的污染物质比郊区多。 ②城市低云量和以低云量为标准的阴天日数远比郊区 多。 ③城市日照时数减少，太阳散射辐射强，大气混浊度 比郊区高。 ④城区的能见度小于郊区。 城市热岛效应：热岛强度：ΔTu-r =Tu-Tr 城市热岛效应形成因素： ① 下垫面因素 ：下垫面不透水面积大；下垫面性质； 下垫面几何形状。 ②人为热和温室气体：中高纬冬季、低纬夏季； ③天气形势与气象条件：稳定 的气压梯度小的天气形 势下；夜间风小空气稳定时；晴天无云时。
物理学派
• 火山活动-大气透明度-阳伞效应-太阳辐射小 尤其是进入平流层的火山尘和硫酸气溶胶物 质，不能被雨水冲刷而跌落，均能强烈反射和 散射太阳辐射，削弱到达地面的直接辐射。 • 火山灰在高空停留时间只有几个月，而硫酸气 溶胶物质则可形成火山云在平流层漂浮数年， 可长时间对地面产生净冷却效应。 • 例如：1815年4月初的Tambora火山爆发。 • 1991年6月菲律宾的Pinatubo火山爆发。 • 2010年冰岛火山爆发
太阳活动的变化： 黑子活动具有11年的周期。黑子活动峰值 时，太阳常数减少； 太阳光斑却可使太阳辐射增强， 两者相抵消，结果是太阳辐射增强。故 太阳活动与太阳辐射成正相关。 宇宙因子：日月引潮力-海平面和大气变形气候, 地球物理因子： 重力分布-海平面并大气变形-气候 地轴移动，地球自转速度变化，都会引起离 心力的改变，亦即引起海-气的变化。 例：厄尔尼诺的出现均在地球自转减缓时。
人们使用冰箱、空调时释放出的氟氯烃 1、原因：
化合物，通过光化学反应大量消耗臭氧。
2、危害：
A、增加皮肤癌，主要是黑色素癌； B、损害眼睛，增加白内障患者； 1）危害人体健康 C、削弱免疫力，增加传染病患者； A、农产品减少及其品质下降， 2）破坏生态环境 B、减少渔业产量， 和工农业生产 C、使塑料等高分子聚合物加速老化
4、防治：
思考：
1、找出pH值小于5.6的酸雨区 2、找出pH值小于4.5的重酸雨区 3、我国的酸雨主要是什么类型？
硫酸型
杭州湾
西 南
珠江三 角洲及 其北部
1992-1993年中国年平均降水pH值的分布
看漫画，试想企鹅在说什么？
下垫面与气候
• 破坏森林:气温增高(CO2变多-温室,吸收辐 射减弱),气温日年较差增大;减小湿度和降水 (蓄水差,湍流弱);增大风速;沙漠化加剧;无森 林小气候;改变气候条件 • 海洋石油污染-海洋沙漠化(抑制蒸发-干燥; 抑制潜热转移-海温日年较差增大-无调节作 用)
气候变化和人类活动对气 候的影响
气候变化的史实
• 时限:22亿年 • 三个阶段： • 地质时期气候(距今22亿年-1万年),时间跨 • 度大，冰期与间冰期交替出现。 • 历史时期气候(距今1万年), • 近代气候(距今100-200年)：指有气象记 • 录时期的气候。
地质时期的气候变化
• 特点：有三次大冰期与间冰期，即震旦纪 大冰期、石炭-二叠纪大冰期、 第四纪大冰期 气温变化大(10°) 地理环境变化
During one year the Earth is running along an quasi-elliptic orbit around the Sun. The eccentricity of this orbit characterising its flattening is slowly changing through time from 0 (a circle) to 6% at the maximum. In this diagram the eccentricity has been largely exagerated to show how the orbit is changing with eccentricity, the semi-major axis (a) bein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：
2、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
3、措施：
减少并禁止氟氯烃等物质的排放 全球合作保护 研制新型的制冷系统
1、概念：pH值小于5.6的雨水。 ——燃烧煤、石油、天然气等，向大气 2、原因：
中排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。
3、分布： 4、危害：
1）使河湖水酸化，影响鱼类生长繁殖，乃至 死亡； 2）使土壤酸化，危害森林和农作物生长； 3）腐蚀建筑物和文物古迹； 4）危及人体健康。 ——减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放， 研制煤炭中硫资源的综合开发与利用，发 展洁净煤技术、清洁燃烧技术等。
城市雨岛效应： 形成条件： ①在大气环流较弱，有利于在城区产生降水的大尺度 天气形势下，由于城市热岛环流所产生的局地气流 辐合上升，有利于对流雨的发展。 ②城市下垫面粗糙度大，对移动缓慢的降水系统有阻 障效应，使其移速减缓，延长城区降雨时间。 ③城区空气凝结核多，其化学组分不同，粒径大小不 一，当有较多大核（如硝酸盐类）存在时，有促进 暖云降水作用。 城市平均风速小，局地差异大，有热岛环流： 原因：城市下垫面粗糙度大，有减低平均风速的效应。 热岛环流：又称城市风系，有利污染物在城区集聚形 成尘盖，即城区低云和局部对流雨的形成。
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冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川的火山时隔近1个月再度 爆发释放出上次喷发时10到20倍的能量。火山灰云随着 气流扩散到欧洲北部，连美国的跨大西洋航班也为了安全 考虑暂停。火山灰云还可能继续向南扩散，欧洲正面临一 场长时间的航空停滞。火山灰里的二氧化硅等成分会对飞 机机体、发动机造成损害，影响飞行员视线，非常危险， 受影响的欧洲各国因此被迫采取了“9-11”事件以来最大 规模的停飞措施。欧洲航空管理当局表示，停飞将至少持 续48小时。据报道，目前，英国、比利时、丹麦、荷兰 、挪威、瑞典等国都关闭了全部机场，德国西部的机场也 已关闭。仅15日一天，取消的航班就多达4000-5000个。
思考题
1.气候变化的主要特征是什麽?近代气候变化 趋势如何? 2.影响气候变化的原因有哪些? 3.人类活动对气候产生怎样的影响? 4.应采取哪些措施改造局地气候以影响大范 围气候变化. 5.分析大气环流对气候变化的影响. 6.你对未来气候变化有何看法?依据是什麽.
气象卫星云图基本知识(补充教材)
地理学派
• 下垫面：海陆分布的变化—可从动植物的化石 得以判断。地形变化—喜山的“沧海桑田”对 气候的影响。 • 大气环流：变暖-极地高压弱-行星风系北移-经 向环流弱-气候带北移(北半球)；变冷则相反。 • 化学组成：大气中一些微量气体和痕量气体对 太阳辐射是透明的，但对地-气的长波辐射具相 当强的吸收能力。即温室气体：CO2、CH4 N2O、 O3 等为大气所固有，而CFC11 和 CFC12为近代人类活动所引起。