气象学与气候学第八章

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) being kept constant.
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
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。
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
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。
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。
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)
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。
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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。
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：
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
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
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。
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。
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。
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
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
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 均水汽压百度文库于郊区，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”。
(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: