氣象學與氣候學

第一章引論社會工程….理論計量氣候學研究長期的大氣過程氣候過程-某時段內大量天氣過程的綜合與地理和環(huán)境科學關系最密切第一節(jié)氣象學與

研究大氣中發(fā)生的物理現(xiàn)象和過程天氣過程-大氣中的短期過程氣候過程是在一定時段內由大量天氣過程綜合而得出的長期大氣過程，二者之間存在著統(tǒng)計聯(lián)系，從時間上反映出微觀與宏觀的關系。天氣圖一、氣象學的研究領域管理工程….理論計量大氣的組成、范圍、結構、溫度、濕度、壓強和密度等2.導致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質及其轉化3.解釋大氣現(xiàn)象和大氣現(xiàn)象的本質，尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律4.為預測和改善大氣環(huán)境服務（如人工影響天氣、人工降水、消霧、防雹、防雷等）管理工程理論計量對氣候系統(tǒng)進行定量觀測和綜合分析通過各種手段（包括觀測試驗，數(shù)值模擬試驗等等），探測氣候系統(tǒng)中各個成員之間的各種相互作用，并展現(xiàn)氣候形成和變化過程進行理論研究。理解氣候變化的機制，預測氣候變化二、氣候學研究的領域水平環(huán)流時間變化氣象學與氣候學研究學科社會管理工程….理論計量

研究大氣物理性質及其變化原理的大氣物理學著重討論天氣現(xiàn)象及其演變規(guī)律，并據(jù)以預報未來天氣變化的天氣學等研究地球氣候發(fā)展史，探索氣候變化規(guī)律及其與人類活動的關系，防御和減輕氣候災害，現(xiàn)代氣候學是大氣科學、海洋學、地球物理和地球化學、地理學、地質學、冰川學、天文學、生物學以至有關社會科學相互滲透，共同研究的交叉科學。社會管理工程….理論計量地理系、環(huán)境科學系開設的氣象學與氣候學的基本任務1.掌握氣象觀測、氣候統(tǒng)計分析和氣候調查的方法，從定性和定量兩方面說明它們的特性。2.掌握天氣演變和氣候形成的規(guī)律性，弄清氣候資源及其地理分布，進行氣候分類和氣候區(qū)劃，研究氣候變遷的原因及其規(guī)律。3.應用已發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，采取有效措施，充分利用氣候資源，減少人類活動對氣候的不利影響，防御或減少氣候災害。4.為自然地理學、環(huán)境生態(tài)學和區(qū)域地理等有關后續(xù)課程奠定必要的基礎。三、氣象學與氣候學的發(fā)展簡史社會管理工程….理論計量1.萌芽時期《氣象學》（Meteorolosis）約在公元前350年綜合論述水、空氣和地震等問題對大氣現(xiàn)象作了適當?shù)慕忉尅?/p>

2.發(fā)展初期1593年意大利學者伽利略（Galileo）發(fā)明溫度表1643年意大利學者托里拆利（Torricelli）發(fā)明氣壓表1783年索修爾（Saussure）發(fā)明毛發(fā)濕度表1653年在意大利北部首先建立氣象臺1860—1865年間各國紛紛繪出了天氣圖1883年德國漢恩（Hann）《氣候學手冊》三大卷，氣候學上最早的巨著管理工程….理論計量1743年法國傳教士最早來我國境內，在北京設立測候所，用近代氣象儀器進行氣象觀測。1830年起俄國又斷續(xù)地派人來北京做氣象觀測。1873年法國天主教會在上海徐家匯創(chuàng)建觀象臺1893年德國人在山東青島建立青島觀象臺，此外還有在英國人掌握之下的海關測候所等共43處（位于沿海、沿江的港口）目的：為各自的軍事、航行、商船服務，我國政府無權過問，這時我國的氣象事業(yè)完全是半殖民地性質四、中國氣象學與氣候學的發(fā)展簡史中國的氣象學校和氣象部門….南京信息工程大學成都信息工程大學北京氣象學院地方氣象學校國家氣象局省氣象局市氣象局地區(qū)氣象局縣氣象站特殊氣象站第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述社會管理工程….理論計量氣候系統(tǒng)除太陽輻射這個主要能源之外，包括5個子系統(tǒng)大氣圈水圈冰雪圈陸地表面生物圈（動、植物和人類）氣候系統(tǒng)社會管理工程….理論計量大氣圈水圈冰雪圈陸地表生物圈氣候系統(tǒng)概述社會管理工程….理論計量

氣候系統(tǒng)是一個包括大氣圈、水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈在內的，能夠決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的統(tǒng)一的物理系統(tǒng)。在氣候系統(tǒng)的五個子系統(tǒng)，大氣圈是主體部分，也是最可變的部分，水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈都可視為大氣圈的下墊面。一、大氣圈概述社會管理工程….理論計量大氣的氣體組成成分社會管理工程….理論計量

大氣中氮（N2）氧（O2）和氬（Ar）三者合占大氣總體積的99.96％，其它氣體含量甚微。臭氧、二氧化碳、甲烷、氮氧化物（N2O、NO2）和硫化物（SO2、H2S）含量很少，但對大氣溫度分布及人類生活卻有較大的影響。（一）、大氣組成管理工程….理論計量大氣中的氧是生命所必須的；決定著有機物質的燃燒、腐敗及分解過程；植物的光合作用向大氣放出氧并吸收二氧化碳。大氣中的氮能沖淡氧使氧化作用不過于激烈。大量的氮可以通過豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成為植物體內不可缺少的養(yǎng)料。大氣的主要成分的作用大氣中的水汽來自江、河、湖、海及潮濕物體表面的水分蒸發(fā)和植物的蒸騰，借助空氣的垂直交換向上輸送。臭氧大量吸收太陽紫外線，使臭氧層增暖，影響大氣溫度的垂直分布，對大氣環(huán)流和氣候形成起重要作用。“臭氧保護層”，使得到達地表對生物有殺傷力的短波輻射（波長小于0.3μm）大大降低了強度。….大氣的主要成分的作用北京大學環(huán)境學院環(huán)境科學系，04年獲得中國國家環(huán)?？偩直Ｗo臭氧層貢獻獎特別金獎，05又獲得美國環(huán)保局頒發(fā)的保護臭氧層獎，獎勵其在發(fā)展中國家淘汰消耗臭氧層物質活動方面的領導作用臭氧層是地球最好的保護傘，它吸收了來自太陽的大部分紫外線。然而近二十年的科學研究和大氣觀測發(fā)現(xiàn)：每年春季南極大氣中的臭氧層一直在變薄，事實上在極地大氣中存在一個臭氧“洞”

這種臭氧損耗現(xiàn)象是一種反常現(xiàn)象，這是否表明這一紫外線吸收層正處于全球性災難呢？通過不斷的科學研究，人們發(fā)現(xiàn)人類社會活動釋放的物質嚴重的破壞了臭氧層，當然這種現(xiàn)象還受到這一地區(qū)獨特的氣象狀態(tài)（極渦、寒冷的平流層溫度、極地平流層云）的影響。臭氧層破壞英國南極測量局的大氣科學家在南極進行了一項研究計劃，這一研究計劃分別在地面和空中進行。球載儀器一般是檢測該儀器所行進的大氣的構成及其化學性質。陸基探測儀和星載探測儀則執(zhí)行遙測任務。這些研究活動采取了國際合作方式。如1987年代表19個組織和四個國家的大約150名科學家和輔助人員聚會于智利的蓬塔阿雷納斯,進行了一項規(guī)模空前的研究，即機載南極臭氧實驗。這項實驗表明1987年臭氧洞大小達到歷史最大。這一發(fā)現(xiàn)震驚了科學界。臭氧層破壞的發(fā)現(xiàn)過程南極“臭氧洞”的成因目前尚無定論，其中最為令人信服的當是污染物質學說；美國宇航局漢普頓芝利中心Callis等人提出南極臭氧層的破壞與強烈的太陽活動有關；麻省理工學院的Tung等人認為是南極存在獨特的大氣環(huán)境造成冬末春初臭氧耗竭，根據(jù)大氣動力學說，指出大量氯氟烴化合物的使用，以及南極初春沒有足夠陽光產生大量氧原子，并因此提出了不需要氧原子的循環(huán)機理

主要觀點：（1）南極“臭氧洞”是在南極春季特殊的溫度和環(huán)流狀況下由極地平流層云參與和非均相化學反應而引發(fā)產生的特殊現(xiàn)象。（2）極地旋渦等其它因素對氣體成分輸送的影響不是南極“臭氧洞”形成的決定因素，而只能影響臭氧洞的強度（3）太陽周期變化通過光化學反應對南極"臭氧洞"強弱的影響可以忽略。臭氧洞形成機理臭氧洞為什么發(fā)生在南極地區(qū)？為什么臭氧損耗的規(guī)模如此之大？為什么每年的南極臭氧洞發(fā)生在春季？

社會管理工程….理論計量1.對流層（1）氣溫隨高度增加而降低（2）垂直對流運動（3）氣象要素水平分布不均勻2.平流層3.中間層4.熱層5.散逸層

（二）、大氣的結構二、水圈、陸面、冰雪圈和生物圈工程….理論計量1.水圈社會管理工程….