现代气候学期末复习

1.气候:在太阳辐射和气候系统各子系统相互作用下，地球上某一地区在某一特定的时

段内天气的长期统计状态。

2.气候系统:包括大气圈、水圈、陆圈(陆地表面)、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定

气候形成和变化的统一的物理系统。

3.现代气候学:围绕平衡态的扰动或对平衡态的偏差或距平。

特点:1)从气候变化来研究气候。从变动中认识气候，不再仅仅局限于追求解释气候平

均值，推动气候预测研究发展;2)从气候系统来研究气候，即包括大气、海洋、冰雪、

陆地、生物圈;3)从气候动力学来研究气候，现代气候学研究的灵魂。

与传统气候学的联系与差别:联系:现代气候学和传统气候学都是研究气候的学科，前者是后者的发展。差别:1)对气候的认识。在传里，阐明气候和生态(主要是植被)的关系

时采用气候带的概念。在现中仍是有意义的概念，但为了描述气候异常或气候距平的

全球分布，揭露不同地区距平之间的相互关系及其中的动力学问题，需引入气候距平型。2)对气候系统概念的引入。传着重描述各个系统因子的时空特征，即只考虑大气

本身的一些参数。现主要研究气候变化，决定气候变化的因子不单是大气内部的种种

过程，还决定于发生在大气上、下界处的各种物理和化学过程。3)研究内容和方法。

传中的统计方法和定性描述方法在地理气候学中是有用的，现更需要推理和定量的研究，并要求对气候系统进行定量的大规模观测和综合分析，高度重视气候系统的相互

作用动态过程的物理——动力学理论研究及对气候形成和演变的数值模拟。

4.气候系统的组成:大气、海洋、冰雪圈、岩石圈和生物圈

5.大气圈的组成:干洁大气(干空气)、水汽、悬浮在大气中的固液态杂质

结构:对流层(17～18km)、平流层(18～55km)、中间层(55～85km)、热层、散逸层。

特性:1)热惯性小:其热力响应时间约为1个月;2)输送作用强:热量、水汽、动量、气溶胶、二氧化碳、臭氧等;3)动力作用活跃:水平运动和垂直对流形成各种天气现象。

6.水圈的组成:海洋、河流、湖泊、地下水和地表上的一切液态水

特性:反射率小，热容量大，流速小，动力、热力惯性大

对气候的影响:对温度的调节作用，水汽的发源地;海—气相互作用

7.岩石圈的组成:地球表层的固体表面，由岩石、土壤和沉积物组成。包括高原、平原、山地、丘陵、盆地等

特性:反照率较海洋大在0.10～0.80之间;热容量小，热惯性小

对气候的影响:动力作用、热力作用、物质交换

8.冰雪圈的组成:大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪盖，包括格林兰、南极、大陆冰川、冻土等

特性:反射率大

作用:淡水的重要来源，高反射率对气候有重要影响

9.生物圈的组成:陆地和海洋中植物、空气、海洋和陆地生活的动物，包括人类

作用:调节温室气体及其他大气成分(二氧化碳、甲烷、水分等)

植被的作用:影响地表反照率、蒸发、蒸腾、径流、表面粗糙度、二氧化碳平衡等

10.温室效应(大气的保温效应)：大气中的温室气体对太阳辐射的吸收很少，但却能强

烈地吸收地面辐射，同时又向地面放射长波辐射，补偿地面因放射辐射而损失的能量，使地面气温升高的效应。

11.阳伞效应：气溶胶对太阳辐射的散射和吸收，使到达地面的太阳辐射减弱，引起地

面气温的下降，其效应类似于阳伞效果，故称为阳伞效应。

12．气候系统的基本特性

气候系统是一个复杂的、高度非线性的开放系统；各个气候子系统间显著的热力学和

动力学属性差异；气候系统的反馈性；气候系统的可预报性

13.气候系统的反馈过程(正反馈、逆反馈)

反馈：将系统的部分输出作为输入重新输进系统，从而使系统的净响应得到改变

正反馈：反馈过程造成的变化与原变化同号，系统偏离稳定状态向一个极端方向发展

负反馈：反馈过程造成的变化与原变化反号，抑制变化和异常的发展，系统状态在平

衡态附近振动

正反馈过程举例：冰雪反照率与全球温度；水汽与地面温度；CO2与全球温度；植被–

反照率–稳定度反馈；高云(或云顶高度)—逸出辐射—温度

负反馈过程举例：温度与全球云量；大气温度–长波辐射；(中低)云量多—太阳辐射少—稳定度大—云量少；蒸发量大—水面温度低—蒸发小；极赤温差大—热量输送大—

赤道、极地温差小

14.气候系统的可预报性

第一类可预报性(时间意义上的可预报性)：初始误差(扰动)随时间的增长问题，直接与

大气统计性质的预报有关，主要表现为按时间顺序预报气候状态的可能程度

第二类可预报性(与时间无关的敏感性预报)：外强迫发生变化后，气候变化的模拟和

预报能力

15.气候系统的研究内容：气候监测、气候诊断、气候重建、气候模拟、气候预测

16.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。辐射特点：辐射透过空间并不需要媒介物质，真空中也可以进行能量的

传输

辐射能：通过辐射传播的能量，称为辐射能，也简称为辐射。

辐射通量：单位时间内通过某一截面的辐射能，又称辐射功率，单位为瓦。其中波长

为λ的辐射通量与λ值有关。

辐射通量密度（E，单位：W/m2）：单位时间内通过单位面积的辐射能量。入射辐射通量密度：投射来的辐射；放射辐射通量密度：自物体表面射出的辐射。

辐射强度（I，单位：W/m2）：单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积（对

球面坐标系，即单位立体角）的辐射能。

E与I的关系：平行光辐射情况下， I = E / cosθθ为辐射体表面的法向与选定方向间

的夹角。

17.基尔霍夫定律（Kirchhoff热辐射定律）：它用于描述物体的发射率与吸收比之间

的关系。在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度与单色吸收比

之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。