现代气候学

现代气候学

Van♂darkass

1.气候的定义:

在太阳辐射和气候系统各子系统相互作用下，地球上某一区域在某一特定时段内天气（气候要素）的多年平均状况及其极端情形。

2.气候学的概念:

基于先进、综合的观测资料，利用统计和数值方法定量研究气候形成与变化、气候系统各成员间的相互作用，进行气候预测、气候理论及应用等方面研究的学科。

3.气候系统：

包括大气圈、水圈、陆圈、冰雪圈和生物圈在内的，受地球外因子影响、能够决定气候形成和变化的相互作用的整体。

4.传统气候学与现代气候学的差异:

1.对气候的认识

2.气候系统概念的引入

3. 研究内容和研究方法.

5.气候系统的组成:

①大气圈

结构：根据垂直方向上大气温度变化、运动状态、密度及成分的变化等,将大气分为:对流层,平流层,中间层,热层和外逸层.

组成及特性:干洁空气、水汽、固态和液态微粒（气溶胶粒子）

动力、热力性质: 热惯性和动力惯性小,特征时间为1个月左右.

②水圈

组成：海洋、河流、湖泊、地下水和地表上的一切液态水。

结构：海陆水平分布、海温垂直结构

动力、热力性质：反射率小、热容量大、流速小，动力、热力惯性大。

对气候的影响：（1）对温度的调节作用、水汽源地；（2）海-气相互作用

③陆圈

组成及结构：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。

热力性质: 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.

④冰雪圈

组成及结构：大陆冰原、高山冰川和永冻层、海冰和地面雪盖。

热力性质：反射率大

⑤生物圈

组成：陆地和海洋中的植物，空气、海洋和陆地生活的动物，包括人类本身.

热力、动力、水文等特性：反射率、粗糙度、蒸发、蒸腾、渗透、水份循环、CO2平衡.

6.南极臭氧洞：

南极地区上空大气臭氧总含量大幅度异常下降的一种现象。

7.大气的保温效应（温室效应）：

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．

8.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．

9.系统：

许多物体（成分）和属性（变量、要素）组成的结构群，这些物体和属性之间通过一定的物理过程而相互联系，并按某种观测的型作为一个复杂的整体而起作用。

10.系统的分类：

开放系统：有能量和物质与系统外交换。

封闭系统：没有能量和物质与系统外交换。

孤立系统：有能量但无物质与系统外交换.

11.反馈的定义：

气候系统不同属性（变量）之间的相互作用，引起气候属性的变化，称为反馈。包括正反馈过程和负反馈过程。

正反馈：反馈过程造成的气候变化与原变化同号，使气候变化加剧，产生气候不稳定称为正反馈。

负反馈：反馈过程造成的气候变化与原变化反号，抑制气候的变化和异常，使气候趋于稳定，称为负反馈。

12.天文辐射：

大气上界与地球表面同心球面上接收到的太阳辐射，或者说不考虑大气圈影响,地表面接收到的太阳辐射称为天文辐射。

13.太阳常数:

大气上界、日地平均距离处、单位时间、垂直于太阳光线的单位面积上通过全部波长的太阳辐射能。

14.天文辐射日总量:

地球表面单位面积一天内接收到的全部波长的太阳辐射能

15太阳高度角:

太阳光线与地球水平面的夹角

16.日照时间:

日出到日没的时间间隔

17.天文辐射的时空分布特征

年变化（季节变化）：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幅度，中高纬度的年变化显著，低纬度的年变化小。

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。冬季随纬度增高的减小趋势强，夏季弱。

18.大气质量:

太阳光投射到地面所经路程中,单位截面积空气柱的质量.

19.大气质量数(m):

实际投射条件下的大气质量与垂直投射下的大气质量的比值.

20.大气透明度

描述大气对太阳辐射衰减的程度,常用透明系数表示

21.大气对太阳辐射的散射

定义：大气质点将入射辐射重新向各个方向辐射出去的一种现象．

特点：强烈地依赖于粒子尺度与入射波长的相对大小，分为瑞利散射和米散射．

瑞利(分子)散射:空气分子直径比波长小,散射能力与波长的四次方成反比

米散射:空气分子直径比波长大,各种波长的散射能力相等.

22.到达地面的太阳辐射：

1.到达地面的太阳直接辐射：太阳以平行光的形式直接投射到地面的辐射

2.到达地面的太阳散射辐射：太阳辐射经过大气散射后自天空投射到地面的辐射. 2

3.地表总辐射Q:

实际大气条件下,到达地面的直接辐射和散射辐射之和.

24.地表反射辐射A：

到达地表的总辐射有一部分由于反射作用而返回天空，这部分辐射能量称为地表反射辐射。

25.地面放射辐射U：

地面向上放射的长波辐射

26.地面有效辐射 F：

地面放射辐射与地面吸收的大气逆辐射之差.

27.大气逆辐射G：大气向下放射的长波辐射。

28.地表反射率α：

地表反射辐射占入射总辐射量的比称为地表反射率。

29.地面辐射差额R：

G U

Fε

-

=