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1、LOGO第六章 气候的形成2018/6/301徐师大 城市与环境学院 第六章 气候的形成气候形成的概述 太阳辐射因子环流因子下垫面状况因子人类活动的影响Date2徐师大 城市与环境学院 1. 辐射因子 复习：第2章“天文辐射”和地气系统辐射收支平 衡2. 环流因子纵观地球，海洋占地球表面的70.8%，到达地表的太阳辐射能约有80%的能量为海洋所吸收，且将其中85%左右的热能储存在大洋表层；同时，海洋还通过蒸发，向大气提供约86%的水汽来源；此外，海洋还是CO2的储存库，可调节大气中CO2含量，以此影响气温和大气环流状况。由此可见，海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的主要源地和储存库。同时，大气
2、环流向下输送动量，产生风应力，促使海水上下涌动，表层出现洋流现象。这样海洋和大气之间通过一定的物理过程发生相互作用，组成一个复杂的耦合系统，亦称为：海气的相互作用。环流因子对气候的影响分为：大气环流对气候的影响；洋流对气候的影响两部分。Date3徐师大 城市与环境学院 2.1 大气环流状况（复习第3章第3节“大气环流”内容）2.2 洋流状况海洋中，海水从一个海区水平地或垂直地流向另一个海区，这种大规模的非周期性的运动，称之为洋流。1）分类：按洋流本身与周围海水的温度状况分： 暖洋流、冷洋流；暖洋流低纬流向高纬；冷洋流高纬流向低纬。按洋流形成的原因分：风生洋流、密度流、补偿流。风生洋流（风海流）
3、大气运动产生风应力，促使海水上表发生流动； 密度流因海洋的水温、盐分及密度不均引起的；补偿流因某地海水流走，相邻区域海水流入补充而形成的。 Date4徐师大 城市与环境学院 2）世界大洋表层中洋流的概况：Date5徐师大 城市与环境学院 A）以南、北副热带G为中心的反气旋大洋环 流B）以北半球中高纬度D区为中心的气旋型大 洋环流【见上页图】 C）北印度洋季风漂流D）南半球中高纬度海岸上西风漂流和绕极 环流Date6徐师大 城市与环境学院 简简化的表层层洋流模式Date7徐师大 城市与环境学院 实际实际 表层层洋流与简简化模式的异同同： 北半球副热带地区有一顺时针方向的涡旋 南半球副热带地区有一
4、逆时针方向的 异： 赤道逆流（补偿流） 环绕南极大陆的西风漂流（地形作用） 北大西洋高纬气旋型涡旋更明显 海水向涡旋的中部符合，没发生堆积表层洋流特征的原因： 除风应力外，还有其他外力 作用的综合结果Date8徐师大 城市与环境学院 3）洋流的作用在暖洋流的作用下，大气从洋面得到热量多，同时海温变高，水汽向上输送，使大气下层增暖变湿；相反，在冷洋流作用下，大气下层降温，有可能会使洋面上空出现逆温现象。Date9徐师大 城市与环境学院 2.3 环流对气候的影响1）环流与热量输送大气环流和大洋环流对气候系统中的热量重新分配起着重要的作用。它一方面将低纬度热量传输到高纬度，调节赤道和两极间的温差（a
5、）；另一方面又因大气环流方向在海陆之间有差异，加之冷暖洋流两性的差异，使同一纬度带上大陆东西岸气温产生了明显差异，破坏了天文气候带的地带性分布（b）。a)“赤-极间”热量传输：就年平均而言，热赤道约在5N左右，其中显热输送从热赤道开始向北、向南输送，潜热量约在南北回归线附近向高、低纬地区输送；而大洋环流热通量约自2N左右的洋面向南北两侧输送。 Date10徐师大 城市与环境学院 据估计，在这种环流的经向热量输送中，大气环流作用占约67%，洋流作用约占30%。在赤道至低纬度（30度）间洋流输送大 于大气环流输送；在纬度30度以上的中高纬地区，大气环流作用超 过洋流。这种“海洋-大气”接力式的经向
6、热量输送是维持高低纬度能量平衡的重要机制。b) “海-陆间”热量输送冬季，海洋为相对热源，陆地为冷源。在中高纬度地区，盛行西风，大陆西岸为迎风面，受暖洋流影响，提高了大陆西岸的气温 ；此时，形成大陆西岸暖，东岸冷的现象。夏季，相反。这时，大陆通过大气环流向海洋输送热量，迎风海岸气温较为凉爽，尤其在冷洋流的海岸，要比大陆气温低很多。Date11徐师大 城市与环境学院 2）环流与水分循环水分循环的三个分量：蒸发、降水和大气水分输送，都与大气环流有重要联系。v 蒸发过程中，在水源充足的条件下，蒸发快慢和蒸发量的多寡，要受下垫面温度和环流方向及速度的影响；v 降水产生，主要依靠水汽凝结，水汽凝结条件中
7、以上升运动为主，环流可以促使上升运动发展；v 水汽输送，在低纬度Hardly环流作用明显；在中高纬度地区主要通过大型涡旋运动进行。Date12徐师大 城市与环境学院 2.4 环流变异对气候的影响请复习回顾：第3章第3节中的大气环流平均状况（有平均纬向、经向和水平环流）；但在某些年份，大气环流也会脱离常态，有异常的行为，同样，也会直接影响该期内的天气和气候出现异常。我们就近些年来出现的影响重大的、典型的、频繁的气候异常现象厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）现象为例，介绍一下环流形势场变异时，对气候的影响。Date13徐师大 城市与环境学院 1）沃克环流 (Walker)它是赤道海洋表面因水温 的东西
8、面差异而产生的一种纬 圈热力环流.由英国气象学家沃克在20 世纪20年代首先发现，是热带 太平洋上空大气循环的主要动 力之一。它是指在正常情况下较干 燥的空气在较冷的洋面上下沉 ，然后沿赤道向西运动，成为 赤道信风的一部分，当信风到 达西部洋面时，受到较暖洋面 的影响而上升再向东运行，如 此形成了一个封闭的环流。主要在马来群岛、非洲和南美中部地区，由于降水充沛，积云释放大量潜热，形成几 个热源，而在非洲和南美沿海地区由于冷海水 上翻，形成热汇，从而造成水温东西向的差异 ，引起纬向气压差，使热源区空气上升，流至 热汇区下沉，而低空从热汇流向热源区，形成 了赤道地区三个东西纬向上闭合的环流圈，位
9、置分别在太平洋、大西洋和南亚处。(太平洋walker环环流)Date14徐师大 城市与环境学院 Walker环流的上升支和热带太平洋西部暴雨频繁、台风活跃和云层厚密有关；至于其东部的沉降支则为该区带来干燥晴朗的天气 。 “Walker环流”对太平洋东西两岸的气候调节有重要作用。对于赤道太平洋地区的walker环流来讲：如果东太平洋的洋面温度升高，就会产生较暖而且湿润的上升气流，削弱“沃克环流”，同时美洲中部一带会气温上升、暴雨成 灾，这就是著名的“厄尔尼诺”现象。Date15徐师大 城市与环境学院 2）厄尔尼诺（EL Nino）这个词来源于西班牙文“EL Nino”（原意是圣婴）。最初表示某些
10、年份圣诞节前后，沿南美秘鲁和厄瓜多尔附近的太平洋海岸附近，出现季节性水温上升的现象。这种东太平洋赤道海域水温季节性上升的现象，每隔几年就又一次异常发展，可使南美西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）延伸至赤道东太平洋向 西至日界线（180度）附近，海面异常增暖，造成原来干旱的气候突变为多雨气候，严重的时候可形成灾害。确定EL Nino现象发生的指标，常用赤道东太平洋（0-10S, 90W-180）的表层海温距平来指示。凡连续两个季以上平均海温距平 0.5 或海温月距平峰值达到1.0 ，定为厄尔尼诺事件；相反，如果指标达到上述数值的负距平时， 则定为反厄尔尼诺事件（又称拉尼娜事件“La Nina” ）。D
11、ate16徐师大 城市与环境学院 3）南方涛动（SO, Southern Oscillation）是指印度洋赤道D区与南太平洋副G区这两大活动中心之间的海平面气压变化呈现负相关关系。即：当东南太平洋的副G比常年升高（降低）时，印度洋赤道D比常年要低（升高），它们之间呈现此起彼伏状，形成两大洋上的 大气间的涛动。近些年，北半球也发现了北大西洋涛动（冰岛D和亚速尔G之间）和北太平洋涛动（阿留申D和北太平洋副G之间）的反相振荡现象 。符淙斌和叶笃正着眼于全球的振荡特征，将以上三大涛动统称 为“低纬度涛动”（Low Latitude OscillationA very low frequency se
12、esaw in global tropics ，1989）。Date17徐师大 城市与环境学院 4）ENSO与气候在讨论海气相互作用和气候变化关系时，通常将SO、EL Nino与Walker环流综合一起分析。因为在EL Nino事件发生的同时，出现了东南太平洋副G气压下降，西太平洋赤道海域的D气压上升，即南方涛动强度减弱，相应 的赤道地区的东西向环流也减弱，此时，合称ENSO事件发生。ENSO是低纬度地区海气相互作用的强信号特征。在涛动低指数期，赤道低压主体减弱，前端向东伸，此时太平洋上的副热带G 减弱并向高纬移，其结果必然使信风减弱，赤道西风发展，此状态 有利于赤道西太平洋暖水向东扩展输送；
13、同时，赤道东太平洋冷水 上涌现象减弱乃至停止，造成中、东太平洋海水温升高，出现厄尔 尼诺事件（EL Nino）在海面高水温影响下，Walker环流改变 ，其上升分支向东移，对流现象在西太平洋减弱，在中东太平洋发 展，在东太平洋出现多雨带。Date18徐师大 城市与环境学院 相反，在低纬度涛动高指数期，海上大范围降温，赤道主要对流区局限于西太平洋，Walker环流上升分支西移，东太平洋出现干 旱气候。ENSO对气候的影响以环赤道太平洋地区最为显著。如厄尔尼诺年，印度尼西亚、澳大利亚、印度次大陆和巴西东北部均出现干 旱现象；而赤道中太平洋到南美的西岸则多雨。 同时，ENSO除影响低纬度气候外，还可
14、能通过遥相关影响到中高纬度地区的气候。如厄尔尼诺年，我国东北地区和日本夏季持 续低温，有些年份我国北方地区降水偏少等等现象，也可能会和厄 尔尼诺有关。ENSO监测和预测研究 翟盘茂主编 气象出版社 2000年Date19徐师大 城市与环境学院 第六章 气候的形成气候形成的概述 太阳辐射因子环流因子下垫面状况因子人类活动的影响Date20徐师大 城市与环境学院 3 下垫面状况因子下垫面是大气下层空气运动的边界面，也是大气的主要热源和水源，影响气 候的作用十分明显。下垫面因素有很多，包括：海陆间差异、地形和地表性质差异、海洋中洋流的 分布和强度、冰雪覆盖层的影响等。3.1 海陆分布对气候的影响1）
15、海陆间热力差异2）海陆分布对气温的影响3）海陆分布对大气湿度影响海洋是水汽源，陆地复杂（冬季是汇；夏季，潮湿地是源，干旱地是汇）。海上多成雾；陆上沿海区比内陆多雾。海陆分布对降水量和降水时间也有着显著影响。Date21徐师大 城市与环境学院 4）海陆分布对风的影响a)海陆风(第3章4区域和局地尺度的环流)b)季风 定义：大范围地区的盛行风，以年为周期随季节而有显著改变的现象 。 特点: (1)盛行风向有明显季节变化；(2)风的性质有明显差异（如湿润程度、水汽含量等）；(3)影响的天气现象也有明显差别。 成因：主要取决于海陆热力差异状况和行星风带的季节性变化。特例分析： 东亚季风影响区域：中国、
16、朝鲜半岛和日本等地。主要由太平洋与亚洲的内陆之间的海陆热力差异为影响因子，外加青藏高原影响辅助而形成的。Date22徐师大 城市与环境学院 冬季，亚洲大陆为蒙古-西伯利亚高压盘踞控制，高压前缘的偏北风成为亚洲东 部的冬季风；由于蒙古高压比较强大，由 陆向海，风力也较强。同时该高压带来的是冷气团，因此会产生低温、干燥和少雨天气。夏季，亚洲大陆为热低压控制，同时加上西太平洋副高西伸北进，高低压之间的 偏南风成为亚洲东部的夏季风，但是此时 高低压之间的气压梯度较小，所以风力较 弱。同时，带来的是由低纬的沿海向高纬地内陆的气流，会形成高温、湿润和多雨的天气。Date23徐师大 城市与环境学院 南亚季风影响区域：印度半岛、中南半岛及中国西南部等地 。主要是行星风带季节性移动和青藏高原大地形作用为影响因子，同时辅助海陆热力差异而形成的。冬季，行星风带南移，赤道低压移至南半球，亚 洲陆上冷高盘踞，此高压南部为东北风成为南亚 地区的冬季风。此风，由陆吹向海洋，带来干燥少雨天气。夏
