气象学与气候学 - 第五章 气候的形成和分布

世界洋流模式图
太平洋 21
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
太平洋 22
分布规律
冬季: 盛行东北风 逆时针
印度洋
23
分布规律
夏季: 盛行西南风 顺时针
印度洋
24
分布规律
规律四: 北印度洋 季风环流 一年两换
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全球海洋环流分布
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2.2 洋流对气候的影响
一、对温度的影响 赤道与极地间的热量输送
夏季风比冬季风强
季风转换时间：5月冬季风转夏季风；10月夏季风 转冬季风。
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2）东亚季风
成因: 主要是由于海陆间的热力差异引起的， 也受青藏高原大地形的作用。
范围：我国大部分地区，朝鲜半岛和日本附近 洋面。
冬季风特征：蒙古高压盘踞亚洲大陆，寒潮和 冷空气不断爆发南下，高压前缘的偏北风成为 东亚的冬季风。我国大部、朝鲜半岛和日本附 近洋面吹西北风，东海南部、南海、台湾海峡 吹东北风。
范围：东非、西南亚、南亚、中印半岛一带，又称 印度季风。
冬季风特征：行星风带南移，亚洲大陆高压强大， 其南部的东北风成为南亚的冬季风。北印度洋吹东 北风 。
夏季风特征：由南半球东南信风越过赤道，在地转 偏向力的作用下，变为西南风，迭加上印度低压南 侧的西南风。另外还有高原的阻挡作用，印度半岛 岬角作用，使西南风强劲。使印度半岛获得占年降 水量80%以上的降水。
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南方涛动指数与海平面气压场的相关
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南方涛动与SST的相关
40
二、热带海气相互作用三大现象 – 2
2）沃克环流 赤道地区存在一个东西向的环流圈，在太平洋
东部下沉，在西太平洋上升，地面为东风，高 层为西风。 在大西洋和印度洋存在同样性质的纬向环流圈。 与南方涛动密切相关
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Pacific Oceans
另一地的大规模、非周期性的现象
具有较大流速和较稳定的流向 流向：水流的去向
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2.1 海洋运动与洋流
洋流形成原因： (1)风海流 (2)温盐流（密度流） (3)补偿流
风应力是主要因子，因此海流系统常与大气中 永久性、半永久性气压中心相对应。
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。
规律三：40o S附近海区,形 成环绕全球的西风 漂流。
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分布规律
西风漂流 北赤道暖源自文库 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
太平洋 19
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
太平洋 20
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
夏季风特征：陆地是印度低压（亚洲低压）， 海上是西太平洋副热带高压。我国东部沿海、 朝鲜、日本吹东南风；南海、台湾海峡、菲律 宾附近洋面吹西南风。
季风的天气气候特征： 夏季风：高温、潮湿、多阴雨，来临慢； 冬季风：来临快、强度大、大风、干冷等。 冬季风大于夏季风。
气象学与气候学
第五章 气候的形成和分布
柯本世界气候图
2
3
第五章 气候的形成和分布
第一节 气候形成的辐射因子 第二节 气候形成的环流因子 第三节 气候形成的下垫面因子
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1. 气候形成的辐射因子
1.1 太阳辐射与天文气候
一、天文气候的定义： 由太阳与地球间的天文位置决定的太阳辐射称 为天文辐射，由天文辐射决定的地球气候称为 天文气候。
观测温度 26 27 25 20 14 6 -1 -9 -18 -22
温度差数 -13 -9 -7 -2 6 12 19 23 23 22
大陆和大洋上 赤道之北极圈 气温的差别
经度 (地区)
0º (大西洋)
130ºE (欧亚大陆)
170ºW (太平洋)
1月
22º
74º
47º
7月
16º
8º
25º
平均
19º
（3）锋面雨和气旋雨 大陆：温带大陆西岸，气旋雨多，冬季显著。
内陆气团变性大，水汽含量少，降水少。 大陆东岸具有季风性质，夏季多雨。 海洋：基本为气旋雨、锋面雨。中高纬锋面， 气旋雨多；热带大洋西部暖洋流处，热带气旋 降雨大。
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五、海陆分布对环流的影响
（1）对高空西风环流的影响 海陆分布所造成的不均匀加热在纬圈上形成 半永久性的温度槽脊，同时使得高空纬向环 流出现半永久性的槽脊。 这种平均槽脊随海陆热力特性的季节性改变 而发生变化。
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海陆热力差异形成的温度场（冬季）
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（2）海陆风 海陆之间热力差异的日变化，产生的气压日变化 引起
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五、海陆分布对环流的影响
（3）对季风的影响 夏季：海洋是冷源，形成高压；陆地是热源， 形成低压；空气从高压流向低压，即从海洋 流向陆地 冬季：海洋是热源，形成低压；陆地是冷源， 形成高压；空气从高压流向低压，即从陆地 流向海洋 因此受海陆的影响，形成以季节变化的风。
41º
36º
90ºW (北美大陆)
58º 25º 41º
28
1月海平面气温（摄氏度）的分布
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2.2 洋流对气候的影响
二、对雨量的影响 冷洋流影响的地区，降水少，多雾。 暖洋流影响的地区，降水丰沛。
低纬：大陆东岸多雨，西岸少雨。 高纬：相反，东岸离岸风，冷洋流，少雨；
西岸，西风气流，暖洋流，多雨。
冷温带气候带
极地气候带
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第五章 气候的形成和分布
第一节 气候形成的辐射因子 第二节 气候形成的环流因子 第三节 气候形成的下垫面因子
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2. 气候形成的环流因子
2.1 海洋运动与洋流
一、 海洋运动 1)周期性涨落，波动，如潮汐，海浪 2)恒定的流动，如洋流
二、洋流的形成 洋流：海洋中海水在水平方向或垂直方向从一地流向
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沃克环流
对流层顶
海平面
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
西太平洋
东太平洋
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二、热带海气相互作用三大现象 – 3
3）厄尔尼诺（El Niño） 定义
过程重要。
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全球年平均海平面温度
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二、热带海气相互作用三大现象 – 1
1）南方涛动(SO) 指南太平洋和印度洋的海平面气压场呈反相变
化，即南太平洋气压升高（降低）时，则印度 洋气压降低（升高） 南方涛动指数(SOI) 用达尔文岛和塔希提岛气压差的标准差表示 该指数与赤道东太平洋的SST距平指数Nino3 呈反相关，即当SOI＜0时，Nino3＞0 （当Nino3 > 0.5时为ENSO事件）
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大气中的水汽输送
E 1 P0 VqdP
g0
34
35
2.4 环流变异与气候
一、热带海洋的特点 主要能量来源 海洋面积大 潜热释放重要 海气相互作用强烈，对大气环流和气候的年际
变化作用大 海洋特征时间（对大气风场变化的响应时间）
随纬度变化，低纬短，易与大气发生耦合。 大气环流对海洋的响应明显，中纬度大气内部
在赤道东太平洋每隔几年出现的海表水温异常 增暖的现象，同时伴随沿岸地区的强降水天气。 El Niño形成和消亡的过程
前兆阶段 异常发展阶段 成熟阶段 消亡
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Niño3
45
ENSO期间海面温度
46
El Niño 和 La Niña
El Niño and La Niña
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三、ENSO与全球气候
雾，并影响临近的海岸地区。春夏季节易发生， 强度及厚度大，持久。 大陆：主要为辐射冷却雾，多出现于冬季晴夜， 白天消散，强度及厚度弱.
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四、海陆分布对降水的影响
根据降水形成的动力因素，可分为对流雨、地 形雨、锋面雨和气旋雨，海陆分布对不同的降 雨类型具有不同的影响。
（1）对流雨 1）大陆
夏季：午后空气层结不稳定，易产生对流雨。 冬季：层结稳定，对流雨少。
世界洋流模式图
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。
世界洋流模式图
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。
世界洋流模式图
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。
规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。
世界洋流模式图
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分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。
二、天文气候的影响因子
1）日地距离 2）太阳高度 3）照射时间
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三、天文气候的特征
1）天文辐射的年变化：具有以一年为周期的季节 性变化特点，但不同纬度具有不同的变化特点， 中高纬度的年变化显著，低纬度的年变化小。
2）天文辐射的空间变化：具有随纬度增高而减小 的趋势。不同季节或不同区域这种趋势有强弱 差异。
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第五章 气候的形成和分布
第一节 气候形成的辐射因子 第二节 气候形成的环流因子 第三节 气候形成的下垫面因子
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3. 气候形成的下垫面因子
3.1 海陆分布对气候形成的影响
一、海陆物理特性的差异
海陆面积的差异 海陆辐射特性的差异 海洋比热、热惯性大 海陆热量输送的差异 海陆水平和垂直热量交换的差异 海陆表面摩擦阻力的差异
减小了高低纬间的温差
海陆间的热量传输
造成同一纬度大陆东西海岸显著的气候差异
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各纬度上辐射差额温度与实际温度的比较 （洋流与大气环流共同起作用）
温度(平均值)
纬
度
0º 10º 20º 30º 40º 50º 60º 70º 80º 90º
辐射差额温度 39 36 32 22 8 -6 -20 -32 -41 -44
6
7
北半球太阳辐射和气温分布
纬度（φ）
年辐射总量 （kJ/cm2）
年平均气温（℃）
0° 1317 32.8
纬度（φ）
50°
年辐射总量 （kJ/cm2）
901
年平均气温（℃） 2.6
10°
20°
30°
40°
1299 1245 1158 1041
31.6 28.2 22.1 13.7
60°
70°
80°
50
二、海陆分布对气温的影响
温度日变化 陆地白天易于受热,夜间易于冷却,日振幅较大 海洋上温度日变化小
冬季 海洋上气温高于大陆，其中中高纬气温差异大
夏季 大陆上气温高于海洋，中低纬气温差异大
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三、海陆分布对大气水分的影响
（1）对蒸发和空气湿度的影响 （2）对雾的影响 海洋：海上，特别是冷洋流表面，易形成平流
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2.3 环流与水分输送
1）大气环流与水分循环
水分循环的过程是通过蒸发、大气中的水分输送、降水 和径流（含地表径流和地下径流）四者来实现的。
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实线:降水 虚线:蒸发
水分循环必须通过大气环流来实现
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2）环流对水分的影响 缓解了海陆间水分差异 同时形成了大体与海岸线平行，以经向变 化为主，干湿程度不同的若干气候类型 （湿润、半湿润、半干旱、干旱）
90°
749
658
564
548
-10.9 -24.1 -32.0 -34.8
8
66°33′N
45°N 33°N 23°27′N
10°N 赤道 10°S 23°27′S 33°S 45°S
66°33′S
极地气候带 冷温带气候带
副热带气候带
热带气候带 暖温带气候带
暖温带气候带 热带气候带 赤道气候带
副热带气候带
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四、海陆分布对降水的影响
2）海洋 夏季：午间水温低于气温，层结稳定，难以产
生降水，易形成雾，在冷洋流附近更显著。 冬季：夜间，水温高于气温，对流雨易产生，
暖洋流或有低云存在时更显著。 总的情况： 大陆上多夏雨、昼雨 海洋多冬雨、夜雨，海洋对流雨少。
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四、海陆分布对降水的影响
（2）地形雨 只出现于大陆的迎风坡
赤道辐合带
南亚 季风区
赤道
赤道辐合带 西南季风
东南信风 冬季（东北信风）
东南信风 夏季（西南季风）
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季风的分布
季风的地理分布（Li 和Zeng，2003） 红：热带季风 绿：副热带季风 蓝：温寒带季风
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季风的分布
季风主要分布在南亚、东亚、东南亚和 赤道非洲四个区域。
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1）南亚季风
成因：主要是南半球东南信风带北移引起的，也有 海陆间的热力差异和大地形（青藏高原）的作用。
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季风的概念及成因
季风：大范围地区的盛行风随着季节有显著改变的 现象。
季风的形成原因 1）海陆间的热力差异，以及这种差异的季节变化 2）行星风带的季节变化 3）大地形的热力、动力作用 4）南北半球气流的相互作用
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1）海陆间的热力差异
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2）行星风带位置的季节性移动
东北信风
南亚 季风区
东北信风