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1、气候变化并不仅仅是大气自身的孤立演变。它和海洋、冰雪圈、陆地表面（岩石圈）、 生物圈等是相互作用的。气候的形成和变化是气候系统中各个子系统相互反馈作用的总体表 现。因此气侯学已成为气象学、海洋学、地球物理学和生物学等多学科相互渗透的交叉科学。覆盖在地球表面的薄层大气是气候系统中最重要也是最活跃的部分，其他子系统往往是 通过与大气的相互作用来影响气候变化的。大气运动的根本能量是太阳辐射。但由于大气本 身的物理特性，它不能吸收短波的太阳辐射，只有当短波的太阳辐射被地球表面吸收，并以 一定温度下的长波辐射返回大气时，大气才能吸收长波辐射并加热自己。由于地球表面分布 的差异（有高山、平原、湖泊及海洋等
2、），大气受到的加热并不均匀。这种不均匀加热通过 对流扩散及水平输送等一系列物理过程使大气运动起来，当运动的范围较大时就称为大气环 流。大气环流形势往往直接决定全球或区域的气候类型及其变化，气候异常通常同大气环流 的某种持续异常有关，但目前还没有完全弄清楚大气环流持续异常的成因。此外 大气中各 种成分（如臭氧、二氧化碳等）的变化对气候的影响也是不能忽视的。大气中的臭氧主要存 在于 1050 公里的高度区内，其含量虽然不高，但作用却很大，臭氧层对太阳紫外线辐射 的吸收可导致平流层气温向上递增，影响到平流层的大气环流。进而影响到整个大气的气候 状态。大气中的二氧化碳等温室气体通过影响大气的辐射过程，
3、使得地表辐射温度增高。这 种作用即是温室效应。近百年来 受人类活动的影响，大气中二氧化碳的含量迅速增加，温 室效应的作用越来越大，对温度、降水及土壤温度都有明显的影响。此外太阳的黑子活动， 火山喷发形成的大量微粒都会改变大气的辐射平衡过程，进而影响到气候的变化。另一方面，地球表面大约71的地区是被海洋覆盖的，特别在赤道地区海洋所占的面 积比例就更大了。太阳辐射总量的70左右被海水所吸收。由于海水的物理属性和空气不 一样，海水的密度比空气大一个量级，比热比空气大4 倍多，所以海洋是一个巨大的能量源， 这些能量将以潜热、感热和长波辐射的形式输送给大气，驱动大气的运动。因此，海洋热状 况的变化将时大
4、气的运动产生重要的影响，从而引起气候变化。反过来大气又通过风应力作 用于海洋表面，驱动海洋运动形成海洋环流。它们之间是相互影响相互作用的。最近二十年 的研究纪结果表明，海洋与大气之间的相互作用ENSO）现象就是其中之一。所谓ENSO 实际上是厄尔尼诺（Elnino）和南方涛动（SO）的简称。厄尔尼诺指的是发生在赤道东太平 洋附近的海水异常增暖现象，而南方涛动则是指赤道东太平洋上空大气压力场呈现出的一种 跷翘板变化的现象。它是气候变化的重要内容，对于几年到几十年时间尺度的气候变化和预 测只有在充分了解海洋与大气相互作用的基础上才可能得到解决。但海洋和大气作为一个非 线性的耦合系统，其相互作用的过
5、程是极为复杂的，到目前为止这种相互作用的机制仍然不 是十分清楚。同海洋一样，陆地和冰雪圈的变化也会对大气环流和气候变化产生重要的影响，而大气 环流和气候变化反过来也会影响陆地和冰雪圈的变比。陆地和雪盖主要通过影响地表反照率 及土壤湿度和温度而对大气环流和气候变化起作用。大气环流和气候变化则通过云、降水和 气温的变化对陆地和冰雪圈起作用。冰雪的主要作用是增大地表反照率，当冰雪面积大时， 由于更多的太阳辐射被反射，地面空气温度将会降低，这又造成冰雪面积的扩大，对大气运 动起到冷却的作用。同时由于其融化时要吸收热量，可使季节升温变慢。海冰除了同雪盖一 样通过地表反照率和感热交换等过程影响大气环流和气
6、候变比外，它还对海洋盐度产生影 响，进一步间接影响气候变化。生物圈对气候变化非常敏感，植物可以随着温度、降水及反射的变化而发生自然变化。 不同的气候带因降水量和气温的不同而用拥有不同的生物群落，如热带雨林，中纬度草原等。 但有植被覆盖的地方，其地表反射率一般比裸地小许多，从而吸收太阳辐射就比较多。植物 冠部有较高的蒸发能力，植物根系可以把深层土壤的水分抽吸到叶茎上，从而改变土壤含水 量和地下水循环。此外，植物还可以通过光合作用调节大气中二氧化碳的含量，部分减少由 于温室效应造成的升温。另一方面，植被的存在还使地表粗造度增大，使地表摩擦及地面和 大气之间的交换过程发生变化，这些过程都会影响到气候的变化。
