气象学与气候学课件.pptx

氣象學與氣候學第一章引論（2）氣候系統大氣的物理性狀地理學研究的對象是岩石圈、水圈、大氣圈和生物圈及其相互關係，具有明顯的綜合性和地域性特點。簡言之，地理學研究的對象就是人類賴以生存的地球表面的地理環境。它既具有對自然條件的研究，又具有對社會生產及其相互關係的研究。在地貌、水文、土壤、氣候、生物等眾多的自然條件中，氣候是最基本、最活躍的要素，地理系統中複雜的物質與能量交換過程，例如熱量交換與水分交換等，都與氣候條件密切相關。因此，氣候學不僅僅是氣象學的一門分支學科，也是地理學的部門學科。現代氣候學概念統計氣候學天氣氣候學動力氣候學地理氣候學四個領域可以相互滲透，為解決實際問題更向前發展。氣候系統1974年在斯德哥爾摩召開的WMO-ICSU聯席會上，明確提出了這一概念：氣候系統——指的是大氣圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之間相互作用的整體。氣候形成的三大因素太陽輻射——大氣活動的能量之源，大氣過程的主宰力量。（外部因素）大氣環流——輸送熱量和水分的機制，是直接控制氣候過程的因素。（本身）地理環境——下墊面的影響、人類活動的影響。只有地理條件才是氣候特徵的決定因素。氣候系統示意圖大氣的氣體組成成份飛機一般在什麼高空中飛行？臭氧層作為人類生存環境的天然屏障，一般在什麼高度？無線電短波通信一般依靠哪一層？水圈、陸面、冰雪圈和生物圈地球上七大洲面積和四大洋面積比較（單位：百萬平方公里）水圈：海洋是由世界大洋和鄰近海域的含鹽海水所組成。其總面積為3.6億km2，約占地球表面的71％，相當於陸地面積的2.5倍。無論從力學和熱力學效應來看，海洋在氣候系統中具有最大的慣性，是一個巨大的能量貯存庫。陸面：岩石圈。在近代氣候變化的時間尺度內，除火山爆發外，對大氣的作用主要還是發生在陸地表面。冰雪圈：冰川和冰原的體積變化與海平面高度的變化有很大關系。由於冰雪具有很大的反射率，在冰雪覆蓋下，地表（包括海洋和陸地）與大氣間的熱量交換被阻止，因此冰雪對地表熱量平衡有很大影響。它是氣候系統中的一個重要子系統。生物圈：生物對於大氣和海洋的二氧化碳平衡，氣溶膠粒子的產生，以及其他與氣體成分和鹽類有關的化學平衡等都有很重要的作用。氣候系統的基本特性氣候系統是一個非常複雜的非線性系統，各子系統雖能彼此獨立地客觀存在著，而其相互作用卻又決定著各子系統的演化行為。一般從以下幾個方面來描述氣候系統的基本特性：氣候過程、氣候態及時間尺度、回饋過程、外源強迫、敏感性、可預報性、參數化。有關大氣的物理性狀主要的氣象要素有哪些？大氣中的溫度一般以百葉箱中的幹球溫度代表。1個大氣壓＝1013.25hPa=760mmHg為什麼要用幹濕溫度計來測量濕度？比濕的特點幹濕球溫度計原理：濕紗布上水分蒸發散熱，使濕球上溫度比幹球的溫度低，其相差度數與空氣中相對濕度成一定比例。使用方法：1、將濕球溫度計紗布潤濕後固定於測定地點約10分鐘後，先讀濕球溫度，再讀幹球溫度，記下二者的差數。2、轉動幹濕球溫度計上的圓滾筒，在其上端找出幹濕球溫度差數（.F）。3、在實測濕球度數的水準位置作一水平線與中央圓筒旁豎行相交點的讀數，即相對濕度百分數。空氣狀態方程理想氣體狀態方程幹空氣狀態方程濕空氣狀態方程虛溫的引入及意義氣象學與氣候學第二章大氣的熱能和溫度第一節太陽輻射輻射的基本概念自然界中的一切物體都以電磁波的方式向四周放射能量，這種傳播能量的方式稱為輻射。通過輻射傳播的能量稱為輻射能，也簡稱為輻射。輻射是能量傳播方式之一，也是太陽能傳輸到地球的唯一途徑。輻射能是通過電磁波的方式傳輸的。氣象學中，通常以焦耳（J）作為輻射能的單位。這種輻射能量的現象又叫熱輻射。熱輻射是傳遞熱量的一種方式，以光速傳播，既不靠介質，也不靠對流。單位時間內通過單位面積的輻射能量稱輻射通量密度（E），單位是W/m2。單位時間內，通過垂直於選定方向上的單位面積（對球面坐標系，即單位立體角）的輻射能，稱為輻射強度（I）。其單位是W/m2或W/sr。它們之間的關係：I=E/cosθ溫度升高，輻射的總功率就會增大，並且輻射的電磁波的波長將移向短波。例：鐵棒的加熱為了進一步描述輻射能的性質，引入了一個能確定輻射能按波長分佈的函數——單色輻射通量密度。它是波長與溫度的函數。物體對輻射的吸收、反射和透射：1=a+r+d。物體的吸收率、反射率和透射率大小隨著輻射的波長和物體的性質而改變。絕對黑體有關輻射的三個基本定律：基爾荷夫定律（Kirchhoff）斯蒂芬—玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzman）維恩位移定律（Wein）有此三個輻射定律，絕對黑體的輻射規律就容易確定，因為它們把黑體的溫度與其輻射光譜聯繫起來了。即使對非黑體，只要知道它們的溫度和吸收率，利用基爾荷夫定律，它們的輻射能力也可以確定。太陽輻射光譜和太陽