第六章-气候的形成PPT资料.ppt

第六章-气候的形成PPT资料.ppt

《第六章-气候的形成PPT资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章-气候的形成PPT资料.ppt（100页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

减弱太阳辐射减弱太阳辐射4%-15%and255K（approximatelytheearthsplanetarytemperature）,withthesolarirradiancemeasuredatthemeandistanceoftheearthfromthesun.Thepercentageabsorptionofaverticalbeambyrepresentativeatmosphericconcentrationsofwatervapour（H2O）andcarbondioxide（CO2）areshowninthelowerpanels.Theradiationabsorptioncharacteristicsofwatervapourandcarbondioxideasafunctionofwavelength.Theupperportionofthechartshowsthewavelengthdistributionofradiationemittedfromblackbodiesradiatingat6000K（approximatelythesolarphotosphere）O3,9.6左右左右O3吸收吸收0.6附近附近光球光球退化退化洋流洋流海海洋洋大尺度的环大尺度的环流动能流动能大气水平大气水平运动和天运动和天气扰动气扰动摩擦作用摩擦作用风速减小风速减小经大陆经大陆动力动力属性，属性，包包括风、洋流及与括风、洋流及与之相联系的垂直之相联系的垂直运动和冰体运动运动和冰体运动第六章第六章气候的形成气候的形成水分水分属性，包括空气湿度、云量及云中含水量、降属性，包括空气湿度、云量及云中含水量、降水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等；

水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等；

静力静力属性，包括大气和海水的密度和压强、大气的属性，包括大气和海水的密度和压强、大气的组成成分、大洋盐度及气候系统的几何边界和物理常组成成分、大洋盐度及气候系统的几何边界和物理常数等。

数等。

在气候系统内部存在着大量的反馈过程在气候系统内部存在着大量的反馈过程反馈过程表明气候系统各组成部分之间的耦合或相互补反馈过程表明气候系统各组成部分之间的耦合或相互补偿作用。

偿作用。

正反馈正反馈负反馈负反馈阳伞效应：

阳伞效应：

火山活动喷发出来的大量火山灰，能火山活动喷发出来的大量火山灰，能有效地削弱太阳辐射的强度，使地面温度降低。

有效地削弱太阳辐射的强度，使地面温度降低。

第六章第六章气候的形成气候的形成第六章第六章气候的形成气候的形成太阳辐射太阳辐射，宇宙地球物理因子，宇宙地球物理因子，环流因子环流因子（包括（包括大气环流和洋流），大气环流和洋流），下垫面因子下垫面因子（包括海陆分布、地（包括海陆分布、地形与地面特性、冰雪覆盖），形与地面特性、冰雪覆盖），人类活动的影响。

人类活动的影响。

气候形成和变化的因子气候形成和变化的因子第一节第一节第一节第一节气候形成的气候形成的气候形成的气候形成的辐辐射因子射因子射因子射因子一、太阳辐射与天文气候一、太阳辐射与天文气候地球表面自然环境四季更替的地球表面自然环境四季更替的春分春分spring（vernal）equinox（昼夜平分点）（昼夜平分点）夏至夏至summersolstice（至，（至，至日）至日）冬冬至至wintersolstice秋分秋分autumnequinox式中式中I0为太阳常数为太阳常数1370W/m2，=b/a，b为该时刻的为该时刻的日地距离，日地距离，a为地球公转轨道的平均半径，假使取为地球公转轨道的平均半径，假使取a=1（1个天文单位）。

个天文单位）。

2太阳高度太阳高度太阳高度是决定天文辐射能量的一个重要因素。

太阳高度是决定天文辐射能量的一个重要因素。

在某一时刻，大气上在某一时刻，大气上界的太阳辐射强度界的太阳辐射强度I

（一）天文辐射的计算

（一）天文辐射的计算天文辐射能量主要决定于：

天文辐射能量主要决定于：

日地距离日地距离、太阳高度太阳高度和和白昼长度白昼长度。

1日地距离日地距离第六章第六章气候的形成气候的形成计算任意时刻太阳高度的基本方程：

计算任意时刻太阳高度的基本方程：

式中式中h为太阳高度，为太阳高度，为所在地的纬度。

为所在地的纬度。

为太阳赤纬，赤为太阳赤纬，赤纬在赤道以北为正，在赤道以南为负，一年内在北半球夏纬在赤道以北为正，在赤道以南为负，一年内在北半球夏至日至日为为+2327，冬至日为，冬至日为2327，春、秋分日，春、秋分日=0。

为时角，在一天中正午时为时角，在一天中正午时=0，距离正午每差，距离正午每差1小时，小时，时角相差时角相差15，午前为负值，午后为正值。

，午前为负值，午后为正值。

sinh=sinsincoscoscos第六章第六章气候的形成气候的形成计算任一地点、任一天太阳辐射在大气上界流入量计算任一地点、任一天太阳辐射在大气上界流入量（天文辐射）的日变化，以及一年中任一天白昼时（天文辐射）的日变化，以及一年中任一天白昼时任一时刻，地球表面水平面上天文辐射的分布：

任一时刻，地球表面水平面上天文辐射的分布：

式中式中dQs：

每单位时间大气上界单位水平面上的每单位时间大气上界单位水平面上的天天文辐射文辐射能量。

能量。

第六章第六章气候的形成气候的形成3白昼长度白昼长度从日出到日没的时间间隔。

从日出到日没的时间间隔。

计算某纬度计算某纬度在某日的天文辐射的日总量在某日的天文辐射的日总量Qs公式：

公式：

（二）天文气候

（二）天文气候不同纬度上天文辐射的年变化：

不同纬度上天文辐射的年变化：

天文辐射时空分布的基本特点：

（11）天文辐射能量的分布因纬度而异；

）天文辐射能量的分布因纬度而异；

（22）夏半年获得天文辐射量的最大值在）夏半年获得天文辐射量的最大值在20202525的纬度的纬度带上，由此向两极逐渐减少，最小值在极地。

带上，由此向两极逐渐减少，最小值在极地。

第六章第六章气候的形成气候的形成（3）冬半年获得天文辐射最多的是赤道。

）冬半年获得天文辐射最多的是赤道。

（4）天文辐射的南北差异不仅随冬、夏半年不同，而）天文辐射的南北差异不仅随冬、夏半年不同，而且在同一时间内随纬度亦有不同。

且在同一时间内随纬度亦有不同。

（5）夏半年与冬半年天文辐射的差值是随着纬度的增）夏半年与冬半年天文辐射的差值是随着纬度的增高而加大的高而加大的（6）在极圈以内，有极昼、极夜现象。

）在极圈以内，有极昼、极夜现象。

第六章第六章气候的形成气候的形成地球天文气候带地球天文气候带（据太阳辐射的带状分据太阳辐射的带状分布布）低纬度气候低纬度气候中纬度气中纬度气候候高纬度气候高纬度气候构成了因构成了因纬度而异纬度而异的天文气的天文气候带。

在候带。

在同一纬度同一纬度带上，还带上，还有以一年有以一年为周期的为周期的季节性变季节性变化和因季化和因季节而异的节而异的日变化。

日变化。

第六章第六章气候的形成气候的形成二、辐射收支与能量系统二、辐射收支与能量系统

（一）辐射能收支的地理分布

（一）辐射能收支的地理分布地地-气系统的辐射能收支差额（气系统的辐射能收支差额（RS），），Rs=（Q+q）（1-a）+qaF第第六六章章气气候候的的形形成成0306090第六章第六章气候的形成气候的形成第六章第六章气候的形成气候的形成

（二）地面能量平衡

（二）地面能量平衡地面能量平衡决定着活动层以及贴近活动层空气的增温和地面能量平衡决定着活动层以及贴近活动层空气的增温和冷却，影响着蒸发和凝结的水相变化，是气候形成的重要冷却，影响着蒸发和凝结的水相变化，是气候形成的重要因素。

因素。

地面能量平衡方程：

RgLEQpA=0式中式中Rg为地面辐射差额，为地面辐射差额，LE为地面与大气间的潜热交换为地面与大气间的潜热交换（L=蒸发潜热，蒸发潜热，E=蒸发量或凝结量），蒸发量或凝结量），Qp为地面与大气为地面与大气间湍流显热交换，间湍流显热交换，A等于地面与下层间的热传输量（等于地面与下层间的热传输量（B）、）、平流输送量（平流输送量（D）两者之和。

）两者之和。

第六章第六章气候的形成气候的形成海洋和大陆表面热量平衡各分量的纬度年平均分布海洋和大陆表面热量平衡各分量的纬度年平均分布图图69全球能全球能量级联量级联（energycascade）第第六六章章气气候候的的形形成成第六章第六章气候的形成气候的形成第二节第二节气候形成的环流因子气候形成的环流因子气候形成的环流因子气候形成的环流因子一、海气相互作用与环流一、海气相互作用与环流大气环流大气环流洋流洋流海洋海洋大气大气热量、水汽热量、水汽动量（风应力）动量（风应力）长波辐射、蒸发长波辐射、蒸发潜热和湍流显热潜热和湍流显热等等第六章第六章气候的形成气候的形成海洋是大气环流运转的海洋是大气环流运转的能量能量和和水汽水汽供应的最主要源供应的最主要源地和储存库。

地和储存库。

第六章第六章气候的形成气候的形成风力是洋流的主要动力。

风力是洋流的主要动力。

世界洋流分布与地面风向分布密切相关世界洋流分布与地面风向分布密切相关以以30N的水堆为中心的顺时针的水堆为中心的顺时针亚热带环流亚热带环流亚热带环流亚热带环流。

上层水流：

水堆中心上层水流：

水堆中心外溢外溢地转流地转流NWSE第六章第六章气候的形成气候的形成桑桑潮亲流挪威拉布拉多冷流加那利流黑黑潮潮莫莫比比克克阿阿古古拉拉斯斯流流桑桑第第六六章章气气候候的的形形成成第六第六章章气候气候的形的形成成格陵格陵兰冷兰冷流、流、拉布拉布拉多拉多冷流冷流Thefollowingillustrationdescribestheflowpatternofthemajorsubsurfaceoceancurrents.Nearsurfacewarmcurrentsaredrawninred.Bluedepictsthedeepcoldcurrents.第六章第六章气候的形成气候的形成在暖海水表面利于云和降水的形成。

热带气旋大都源出在暖海水表面利于云和降水的形成。

热带气旋大都源出于低纬度暖洋流表面即系此故。

在冷洋流表面，有利于于低纬度暖洋流表面即系此故。

在冷洋流表面，有利于雾的形成而不易产生降水，因此在低纬度大陆西岸往往雾的形成而不易产生降水，因此在低纬度大陆西岸往往形成多雾沙漠。

形成多雾沙漠。

二、环流与热量输送二、环流与热量输送根据南北方向上的风速矢量根据南北方向上的风速矢量V，当时的气温，当时的气温T，空气的比，空气的比湿湿q，可以计算显热（，可以计算显热（Qp）和潜热（）和潜热（LE）在南北方向上）在南北方向上的水平输送。

的水平输送。

第六章第六章气候的形成气候的形成其中其中Ti（）和）和Vi（m/s）为从地面到第）为从地面到第i层的平均温层的平均温度和平均风速，度和平均风速，Pi，为其间平均气压差值（，为其间平均气压差值（hPa），），Qp的单位为（的单位为（J/ms）。

）。

在南北方向单位时在南北方向单位时间的显热输送量间的显热输送量（Qp）公式：

）公式：

第六章第六章气候的形成气候的形成从地面到大气上界潜从地面到大气上界潜热（热（LE）在南北方向）在南北方向上的水平输送公式上的水平输送公式：

式中式中L为蒸发潜热，为蒸发潜热，qi是从地面到第是从地面到第i层的平均比湿，层的平均比湿，其单位与显热相同。

其单位与显热相同。

全球由低纬到高纬通过大气环流输送的显热、潜热及全球由低纬到高纬通过大气环流输送的显热、潜热及洋流输热的年平均值如图洋流输热的年平均值如图614。

第