第四讲(气候)

1、大气的组成及其作用成分含量作用干洁空气氮（N2）约占78%地球上生物体的基本成分氧（O2）约占21%一切生物维持生命必需的物质二氧化碳（CO2）很少植物光合作用的重要原料，对地面有保温作用臭氧（O3）很少大量吸收太阳紫外线辐射，保护地面生物免受紫外线伤害。水汽很少成云致雨的必要条件，也能吸收地面辐射，起保温作用。固体杂质很少作为凝结核，促成水汽凝结2、大气的垂直分层层次高度特点形成原因对流层①低纬17-18千米②中纬10-12千米③高纬度8-9千米①气温随高度的增加而递减，平均气温每上升100米，气温降低0.6℃②空气对流运动显著③天气现象复杂多变①对流层大气的热量直接来自地面，因此离地面愈高的大气，受热愈少，气温愈低②对流层上部冷下部热，有利于空气的对流运动平流层从对流层顶到50-55千米高度的范围①气温起初不随高度变化或变化很小，到30千米以上，气温随高度增加迅速上升②上部热，下部冷，大气稳定，不易形成对流，大多以水平运动为主。水汽含量极少，能见度好，天气晴朗，对高空飞行有利平流层气温基本上不受地面的影响，到30千米以上，平流层中的臭氧层中的臭氧能大量吸收太阳紫外线而使气温升高中间层从平流层顶到85千米高度的范围①气温随高度增加而迅速降低②上部冷、下部暖，空气的垂直对流运动相当强烈，又称高空对流层因为这一层几乎没有臭氧吸收太阳紫外线的缘故电离层从中间层顶到800千米高度的范围①气温随高度增加上升很快②大气处于高度电离状态该层中的大气物质（主要是氧原子）吸收了所有波长小于0.175微米的太阳紫外线的缘故散逸层电离层顶以上的大气一些高速度运动的空气质点，经常散逸到星际空间去，是地球大气向星际空间过渡的层次受地球引力场的束缚很弱二、大气的热状况1、太阳辐射（1）太阳辐射的概念：太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，称为太阳辐射。它是地球上最主要的能量源泉。（2）太阳辐射波长：太阳辐射的主要波长范围是0.15--4微米，包括红外线（大于0.76微米）、紫外线（小于0.4微米）和可见光（0.4-0.76微米）三部分。太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，因此太阳辐射又称为短波辐射。2、大气的热力作用）（1）大气对太阳辐射的削弱作用①吸收：臭氧吸收波长较短的太阳紫外线；水汽、二氧化碳吸收波长较长的太阳红外线②反射：云层和尘埃对太阳辐射进行反射。云层愈厚，云量愈多时，反射作用愈强③散射：以空气中的分子、尘埃、云滴等质点为中心向四面八方散射开来。散射改变了太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。（2）大气对地面的保温作用①大气吸收太阳短波辐射能力很差，使大部分太阳辐射能透过大气射到地面。②大气吸收地面长波辐射的能力很强，从而能把地面放出的热量保存在大气中。③大气辐射除一部分射向宇宙空间外，大部分向下射回地面，称为大气逆辐射，这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。3、气温的时空分布（1）气温的时间分布太阳辐射最强月份气温最高值月份太阳辐射最弱月份气温最低值月份形成原因大陆6月（北半球）12月（南半球）7月（北半球）1月（南半球）12月（北半球）6月（南半球）1月（北半球）7月（南半球）地面储存热量海洋6月（北半球）12月（南半球）8月（北半球）2月（南半球）12月（北半球）6月（南半球）2月（北半球）8月（南半球）海洋热容量大，受热和放热都比陆地慢（2）气温的水平分布①一般情况下气温从低纬向两极递减，这是因为太阳辐射能量因纬度而异的缘故。由于气温的分布还与大气运动、地面状况等因素密切相关，因此，等温线并不完全与纬线平行。②南半球的等温线比北半球平直，这是因为南半球的海洋比北半球广阔得多，而海洋表面的物理性质比较均一的缘故。③北半球1月份大陆上的等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向北（高纬）凸出，7月份正好相反。这表明在同一纬度上，冬季大陆比海洋冷，夏季大陆比海洋热。④7月份世界上最热的地方出现在北纬20°--30°的沙漠地区，撒哈拉沙漠是全球的炎热中心。1月份西伯利亚形成北半球的寒冷中心；世界极端最低气温出现在冰雪覆盖的南极洲大陆上。三、大气的运动1、冷热不均引起的大气运动①大气运动的状况：大气运动包括垂直运动和水平运动，前者叫对流，后者叫风。②大气运动的能量：来源于太阳辐射能。③大气运动的根本原因：由于太阳辐射对各纬度加热的不均匀，造成高低纬间的冷热差异。④大气运动的直接原因：冷热不均引起空气上升和下沉的垂直运动，空气的上升或下沉导致了同一水平面上气压的差异，气压差异又是形成空气水平运动的直接原因。2、大气的水平运动的三种力（见上图）（1）水平气压梯度力：同一水平面上气压差而产生的一种力，如果没有其他外力的影响，风向应垂直于等压线，从高压指向低压。（2）地转偏向力：由地球自转而产生的一种力，北半球向右偏，南半球向左偏。受其影响使风逐渐偏离了气压梯度力的方向，在没有摩擦力的情况下，风可以一直偏转到风向平行于等压线为止。（3）摩擦力：实际大气中，特别是近地面的风，由于受摩擦力的影响，风向与等压线并不完全平行，而是有个角度。3、大气运动的形成（1）气旋和反气旋--最常见的运动形式气旋反气旋概念等压线闭合，中心气压低于四周气压的区域，叫低气压。在低气压区出现的大型空气旋涡叫气旋。等压线闭合，中心气压高于四周气压的区域，叫高气压。在高气压区出现的大型空气旋涡叫反气旋。形成在气压梯度力的作用下，低气压的气流由四周向中心流动，受地转偏向力的影响，在北半球向右偏转成按逆时针方向流动的大旋涡，在南半球形成顺时针方向流动的大旋涡。中心的气流被迫上升运动。在气压梯度力的作用下，高气压的气流由中心向四周流动，受地转偏向力的影响，在北半球向右偏转按顺时针方向流动的大旋涡，在南半球形成逆时针方向流动的大旋涡。红心形成下沉气流。天气状况中心空气在上升过程中容易成云致雨，因此气旋过境时，常出现阴雨天气。夏秋季节我国东南沿海的台风就是热带气旋强烈发展的特殊形式。中心空气在下沉过程中，由于气温升高，水汽逐渐蒸发，不容易成云致雨，天气晴朗，夏季炎热干燥，冬季寒冷干燥。我国长江流域的伏旱，就是在副热带高气压反气旋控制下形成的。1、锋面系统（1）概念：两种性质不同气团之间的交界面（2）锋面的特点：①狭窄倾斜的过渡地带；②两侧温度、湿度差别大；③附近伴有云雨、大风等天气。（3）锋面系统的分类及天气分类概念过境时天气过境后天气实例冷锋冷气团主动向暖气团移动云层加厚、大风、多雨雪天气气温湿度降低、气压升高、天气转晴北方夏季的暴雨冬季的寒潮暖锋暖气团主动向冷气团移动云层加厚、多连续性降水气温升高、气压下降、雨过天晴我国东部大部分地区降水（4）冷锋、暖锋的识别：2、气旋和反气旋——最常见的运动形式，影响天气变化的重要系统气流状况气压水平运动垂直运动影响天气实例气旋低气压四周向中心（北逆南顺）上升阴雨台风反气旋高气压中心向外（北顺南逆）下沉晴朗伏旱锋面气旋：（1）气旋的前方是宽阔的暖锋云系及相伴随的连续性降水天气；（2）气旋的后方是比较狭窄的冷锋云系和降水天气；（3）气旋中部是暖气团控制的天气高低上图是两个锋面气旋，锋面与气旋是一起旋转。此地是北半球，逆时针旋转，东边锋面向北、西边锋面向南。因为我国，北方冷，所以，对一条锋线来说，北侧是冷气团，南侧是暖气团。由此，东边的锋，是暖进冷退，暖锋；西边的锋，是冷进暖退，冷锋。③锋面与天气：锋面的分布冷锋与天气冷气团主动向暖气团移动的锋叫冷锋。冷气团前缘插入暖气团下部，使暖气团被迫抬升，水汽在上升冷却过程中成云致雨。冷锋过境时，会出现大风，云层增厚和雨、雪天气。冷锋过境后，冷气团占据原来暖气团位置，气温下降，气压上升，天气转好。根据冷气团的移动速度，可将冷锋分为两类：一类是慢行冷锋，冷气团移来速度较慢，暖气团被迫沿冷气团平稳爬行，逐渐冷却凝结，多产生连续性降水；另一类是快行冷锋，冷气团移来速度很快，迫使暖气团急剧抬升，锋面上往往出现狂风暴雨等恶劣天气。我国北方夏季的暴雨，冬春季节的大风或沙暴天气，以及冬季的寒潮，属冷锋天气。暖锋与天气暖气团主动向冷气团移动的锋叫暖锋。在暖锋上，暖气团沿冷气团主动地徐徐爬升，冷却凝结产生云、雨。当暖锋过境时，云层加厚，形成连续性降水；暖锋过境后，受单一暖气团控制，气温升高，雨过天晴。春季，长江以南和东北地区，常有暖锋活动。准静止锋与天气准静止锋是指移动幅度很小的锋。其时，冷、暖气团势均力敌，或遇地形阻挡，锋面移动缓慢，或较长时间在一个地区摆动，造成阴雨连绵的天气。夏初，我国长江中下游地区的梅雨就是准静止锋造成的；冬半年的昆明准静止锋使得昆明和贵阳天气有很大差异。2、气候和形成气候的因素：气候是指一个地区多年的天气特征。它是由影响大气物理状态的长期变化的因素造成的。一个地区的气候是由太阳辐射、大气环流和地面状况等自然因素综合作用形成的，人类活动对气候也有一定的影响。（1）太阳辐射：太阳辐射随纬度的变化而变化，造成高低纬度热量的差异，是气候形成的最基本素。（2）大气环流：大气环流促进了高低纬、海陆之间热量与水汽的交换，在不同的气压带、风带控制下，气候不同。（3）地面状况：地面是对流层中热量与水汽的主要来源，直接影响大气中的水热状况。3、人类活动与气候的关系：人类活动对气候的影响主要表现在：①改变地面状况，进而影响局部地区气候。②人类的生产活动、生活活动排放出的二氧化碳会引起温室作用、热岛效应，使全球气温升高；排放出的氯氟化合物，会破坏臭氧层；排放出发尘埃会削弱太阳辐射导致气温降低。③在人口密度大，工业集中的城市，气温比郊区高，风速比郊区小，上升气流显著，雾和低云增多。大气环流--全球性有规律的大气运动①意义：具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大气环流输送热量和水汽，从而使高低纬度之间，海陆之间的热量和水汽得到交换，调整了全球热量和水汽的分布；②气压带和风带：不计海陆分布和地形的影响，引起大气环流的因素是高低纬之间受热不均和地转偏向力，从而在地球表面形成了沿纬向带状分布的气压带和风带。环流圈气压带或风带范围形成对气候的影响低纬环流中纬赤道低气压带（赤道无风带）南北纬5°之间接受太阳辐射最多，气温很高，近地面空气层受热膨胀，气流上升，气压下降。上升气流为主，全年高温多雨信风带副热带高压带与赤道低压带之间从副热带高气压带吹向赤道低气压带的定向风，受地转偏向力的作用，北半球形成东北信风，南半球形成东南信风一般少雨，但大陆东岸风从海上吹来，降水较多环流副热带高气压带（回归高气压带）南北纬30°附近气流在高空堆积下沉，使低空空气密度增大，气压升高下沉气流为主，降水少，气候干燥中纬环流高纬环流西风带南北纬40°--60°从副热带高气压带吹向副极地低气压带的风，在地转偏向力的作用下偏转为偏西风大陆西岸，风从海上吹来，降水丰富，向内陆逐渐减少副极地低气压带南北纬60°附近西风气流与极地东风相遇，互相推动上升，近地面形成相对的低气压带。气旋活动频繁，多阴雨天气极地东风带极地高气压带与副极地低气压带之间从极地高气压带吹向副极地低气压带的风，在地转偏向力作用下，偏转为东风严寒，少雨烈风极地高气压带南、北极附近接受太阳辐射量很少，气温很低，空气冷重下沉、气压高气候严寒，降水稀少。③海陆分布对大气环流的影响：由于海陆之间热力性质的差异，使气压带和风带受到破坏，形成冬夏海陆气压活动中心，进而形成了季风环流。气压活动中心北半球月份形成原因气压中心大陆海洋7月副热带高压带被大陆热低压切断印度低压夏威夷和亚速尔高压1月副极地低压带被大陆冷高压切断亚洲高压阿留申和冰岛低压南半球海洋面积占绝对优势，气压带基本上呈带状分布。季风环流地区季节形成原因风向东亚冬季空气由亚洲高压吹向太平洋低压西北季风夏季空气由太平洋高压吹向亚洲的印度低压东南季风南亚冬季空气由亚洲高压吹向赤道低压东北季风夏季东南信风向北越过赤道偏转成西南风西南季风四、天气和气候天气和影响天气的主要因素：天气是指一个地区短时期内大气的冷暖、干湿、风雨、阴晴等物理状况。它是由影响大气物理状况短期变化的因素造成的。气团和锋面的活动是影响天气的主要因素。①