现代气候学基础II第六章地形对气候影响

现代气候学基础II第六章地形对气
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候影响
无稳定雪被影响
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候影响
高山冰川区，辐射差 额随高度的减小，主 要是由反射率随高度 的急剧增大所引起的
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候影响
• 南北坡净辐射差异明显 – 年平均在低海拔处 – 夏季在高海拔处
• 辐射差额随高度减弱 • 高低海拔辐射差额的差别，晴天大于阴天
候影响
影响气候的地形因子：
1) 几何特征 突出地形：丘陵、山峰、山脊、山脉； 凹陷地形：盆地、谷地、峡谷、（平原）； 凹凸地形：鞍形山脊、隘口、重叠的山峦
2) 地理特征 纬度，海拔，山脉的走向和方位，坡地的坡度和坡 向
3) 所处环境 海边，沙漠中，季风区或者是副热带高压区
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候影响
中亚山区垂直于光线表面上直接 太阳辐射通量(W·m-2)随太阳高度
角和海拔高度的变化
• 太阳辐射通量随高度而增强， 其垂直梯度随高度而减小
• 低海拔高度上，大气透明度 随高度增加而增大的速率较 大
• 太阳高度角大时比太阳高度 角小时垂直梯度略小
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候影响
• 水平面上直接太阳辐射通量在各个太阳高 度角下均随高度的增高而增强
➢ 不同海拔高度的起伏地形对辐射平衡各分量的影响及 其变化规律
➢ 起伏地形通过自身的动力和热力过程对气候运行、云 和降水的影响
➢ 不同高度的山地与同高度自由大气之间的温度差异以 及由此产生的局地环流
➢ 坡地的坡度和方位对各种气候要素的影响 ➢ 山脉两侧气候的显著差异
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候影响
高山雪被反射率的增 大对辐射差额的影响
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候影响
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候影响
地形对辐射的影响
辐射随高度的变化
1) 直接辐射 —— 增强 2) 散射辐射 —— 减弱 3) 总 辐 射 —— 增强 4) 有效辐射 —— 增强 5) 辐射差额 —— 减弱
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候影响
47oN处垂直于入射光线表面上的直接太阳辐射随高度的变化 （以占大气上界辐射日总量的百分数表示）
日期
12月15日 6月15日
海拔高度(m)
大气上界直接太阳辐射日总
200 1000 2000 3000
量(W·m-2)
37% 48% 56% 61%
488
51% 58% 67% 72%
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候影响
1. 地形对辐射的影响
1.1 直接太阳辐射随高度的变化
• 在山地条件下，随着海拔高的 的增加，大气光学路径、水汽 含量和气溶胶粒子的含量也随 之减小，因而大气透明度随海 拔高度的增高而增大。
• 但由于各地大气透明度的不同， 辐射通量最大值即使在同一高 度也不尽相同。
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• 自由大气中辐射差额总是负值
• 在起伏地形条件下，辐射差额随高度的变化与反射率 有关
– 对高度较大、起伏较小的高原，反射率的变化与植 被分布和地表形状有关，在积雪期反射率显著增大
– 对高度变化很大的山地条件，从一定高度开始终年 积雪，使反射率显著增大，导致吸收辐射降低，使 辐射差额随高度减小
– 在雪线以下，吸收太阳辐射增大，抵消有效辐射的 增大，使辐射差额随高度变化不大
• 有效辐射随高度的增高而增强 • 高于3000米，有效辐射略有减弱或不变
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候影响
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候影响
沿阿尔卑斯山横断面南北两侧大气逆辐射和地 面射出辐射随高度分布的剖面图（单位：W∙m-2）
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候影响
(2) 辐射差额随高度的变化
• 太阳高度角大，随高度的增强速度较慢
• 太阳辐射通量随海拔高度呈指数形式增强 • 其增加速度在实际大气条件下比干洁大气
条件下快
在实际大气(实线)和 干洁大气(虚线)条件 下直接太阳辐射随海 拔高度的变化
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候影响
1.2 散射辐射和总辐射随高度的变化
• 晴空条件下，散射辐射到达量随海拔高度增加而减弱，但在起伏地形 条件下，受坡地反射辐射影响，散射辐射到达量随高度的变化变得复 杂，尤其是有雪被存在时更是如此。
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候影响
1.3 有效辐射和辐射差额随海拔高度的变化
(1) 有效辐射随高度的变化
• 取决于地面辐射和大气逆辐射的相对大小 • 地面辐射 地表温度（随高度而降低） • 大气逆辐射 大气中水汽尘埃含量（随高度减少）
一般而言，从海平面至2500~3000米高度，大气逆辐射随高 度的减小更为显著，因此，
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• 散射辐射日总量随海拔高 度的增高而增大
• 夏季月份太阳高度角较大， 因此散射辐射日总量随海 拔高度而增加更为明显
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总辐射随高度的变化
• 总辐射一般随海拔高度而增强
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候影响
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相对位置一致的条件下，也会产生差别很大的气 候状况。
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候影响
• 地形影响气候的方式：动力，热力
• 特别的如青藏高原等大地形，其巨大的障碍和热 力作用，以及复杂的地形和下垫面，对区域气候 甚至全球气候都会产生深刻的影响。
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候影响
• 地形对气候的影响，主要包括以下方面
散射辐射受云量影响 • 阴天，散射辐射随
高度增高而增强 • 晴天，散射辐射随
高度略有减弱 • 阴天的散射辐射大
于晴空条件下的散 射辐射，二者的差 值随高度有明显的 增大趋势。
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阴天条件下
• 海拔较低处云层较厚， 散射辐射随云量先增 后减
• 海拔较高处云层较薄， 散射辐射随云量增加 而加强，全天布满云 层时达最大。
现代气候学基础II
Fundamental of Contemporary Climatology
第六章 地形对气候的影响
现代气候学基础II第六章地形对气 候影响
地形对气候的影响
• 纬度差异 沿着经向的不同气候带 • 海陆分布的影响 在同一气候带上发生显著不同
的大陆气候和海洋气候 • 大陆上地形与高度的差异 在同一气候带及海陆