氣候?qū)W試題課件

第一節(jié)大氣的增溫和冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異1、影響因素①海陸反射率的不同：陸面對太陽光的反射率大于水面，所以海洋吸收的太陽能多于陸地。②透射率和傳導(dǎo)方式的不同：陸地所吸收的太陽能分布在很薄的地表面上，而海水所吸收的太陽能分布在較厚的水層中。2、差異大陸受熱快，冷卻也快，溫度升降變化大。而海洋上則溫度變化緩慢③蒸發(fā)情況的不同：海面蒸發(fā)量較大，失熱較多，水溫不易升高。陸地情況相反。④比熱的不同：巖石和土壤的比熱小于水的比熱1、傳導(dǎo)

依靠分子的熱運動將能量從一個分子傳遞給另一分子，從而達(dá)到熱量平衡的傳熱方式。

2、輻射

是物體之間依各自溫度以輻射方式交換熱量的傳熱方式。3、對流

當(dāng)暖而輕的空氣上升，周圍冷而重的空氣下降補充的升降運動稱為對流。對流層中熱量交換的重要方式。

（一）氣溫的非絕熱變化4、湍流

空氣的不規(guī)則運動稱為湍流，又稱亂流。湍流是摩擦層中熱量交換的重要方式。

5、蒸發(fā)（升華）和凝結(jié)（凝華）水在蒸發(fā)（或冰在升華）時要吸收熱量；相反，水汽在凝結(jié)（或凝華）時，又會放出潛熱。能使地面和大氣之間、空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間發(fā)生潛熱交換。主要在對流層下半層起作用。（二）氣溫的絕熱變化任一氣塊與外界之間無熱量交換時的狀態(tài)變化過程叫絕熱過程。大氣中，作垂直運動的氣塊，其狀態(tài)變化接近于絕熱過程。

1、干絕熱過程（1）含義：當(dāng)升、降氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界交換熱量的過程，成為干絕熱過程。（2）干絕熱方程（泊松方程）：例：P0=1000hPa,T0=273K

則當(dāng)氣壓為1050hPa時，T=276.7K

當(dāng)氣壓為900hPa時，T=265K

濕絕熱直減率（度/百米）氣壓-30℃-20℃-10℃0℃10℃20℃30℃10000.930.860.760.630.540.440.388000.920.830.710.580.500.41

7000.910.810.690.560.470.38

5000.890.760.620.480.41

3000.850.660.510.38

γm隨溫度升高和氣壓減小而減小！3、干、濕絕熱線的比較

干絕熱直減率近于常數(shù)，呈一直線，由于γm<γd，濕絕熱線在干絕熱線的右方，并且下部溫度高，γm小，上部溫度低，γm大，因此形成上陡下緩的曲線，到高空，水汽凝結(jié)越來越多，含量越來越少，兩者相接近，趨于平行。干絕熱線濕絕熱線HT0γmγd同一時間對同一氣團(tuán)而言，溫度的變化是絕熱過程和非絕熱過程兩者共同作用引起的，一般而言，當(dāng)空氣停滯或在地面作水平運動時，非絕熱變化是主要的；當(dāng)氣團(tuán)作升降運動時，絕熱變化是主要的。當(dāng)空氣氣塊溫度比周圍空氣溫度高，即Ti＞T,則它將受到向上的加速度；當(dāng)空氣氣塊溫度比周圍空氣溫度低，即Ti＜T，則受到向下的加速度；當(dāng)空氣氣塊溫度和周圍空氣溫度相同，即Ti=T，垂直運動不會發(fā)展。二、判斷大氣穩(wěn)定度的基本方法大氣是否穩(wěn)定，通常用氣溫直減率γ與上升空氣塊的干絕熱直減率γd或濕絕熱直減率γm的對比來判斷。1、干空氣穩(wěn)定度的判斷

當(dāng)干空氣或未飽和的空氣塊上升△Z高度時

當(dāng)γ＜γd，若△Z＞0，則a＜0，加速度與位移方向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；當(dāng)γ＞γd，若△Z＞0，則a＞0，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；當(dāng)γ=γd，a=0，層結(jié)是中性的。2、濕空氣穩(wěn)定度的判斷

同干絕熱情況一致，當(dāng)濕空氣塊上升△Z高度時

當(dāng)γ＜γm，若△Z＞0，則a＜0，加速度與位移方向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；當(dāng)γ＞γm，若△Z＞0，則a＞0，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；當(dāng)γ=γm，a=0，層結(jié)是中性的

3、結(jié)論

（1）γ愈大，大氣愈不穩(wěn)定；γ愈小，大氣愈穩(wěn)定（2）當(dāng)γ＜γm時，由于γm＜γd，不論空氣是否達(dá)到飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)的，因而稱為絕對穩(wěn)定；當(dāng)γ＞γd時則相反，因而稱為絕對不穩(wěn)定（3）當(dāng)γd＞γ＞γm時，對于濕空氣來說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；對于未飽和空氣來說，大氣又是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。稱為條件性不穩(wěn)定狀態(tài)。三、不穩(wěn)定能量

氣層中可使單位質(zhì)量空氣塊離開初始位置后作加速運動的能量叫作不穩(wěn)定能量。氣層提供給氣塊不穩(wěn)定能的類型：1、不穩(wěn)定型能量氣塊受到向上的沖擊運動，溫度高于周圍大氣的溫度，氣塊不斷向上運動，溫差越大，不穩(wěn)定能量越多，運動越明顯。P0T++++AP0B層結(jié)曲線狀態(tài)曲線正不穩(wěn)定能量P0T——++++B層結(jié)曲線狀態(tài)曲線E0潛在不穩(wěn)定能量3、潛在穩(wěn)定型能量

只要在P0高度上有較強的對流沖擊力，使氣塊抬升到B點以上，上升氣塊的溫度就高于周圍氣溫，從而獲得上升加速度，對流充分發(fā)展?！杂蓪α鞲叨人摹⑽粍莶环€(wěn)定

在實際大氣中，有時整層空氣會被同時抬升，在上升過程中，氣層的穩(wěn)定情況也會發(fā)生變化，這樣造成的氣層不穩(wěn)定，稱為位勢不穩(wěn)定。

某一氣層，下層濕度大，上層濕度小，抬升過程中，所以下層氣溫的降低速度小于上層氣溫的降低速度，導(dǎo)致氣層內(nèi)部γ增大，當(dāng)γ＞γm時，則不穩(wěn)定。

第三節(jié)大氣溫度隨時間的變化一、氣溫的周期性變化

1、氣溫的日變化

近地層氣溫日變化的特征是：最高值，一般出現(xiàn)在午后14時左右；最低值，一般出現(xiàn)在日出前后。氣溫日較差（反映氣溫日變化的程度）：一天中氣溫的最高值與最低值之差，稱為氣溫日較差。日較差變化與緯度、季節(jié)等因素的關(guān)系：

日較差最大的地區(qū)在副熱帶，向兩極減小

夏季大于冬季

海洋上小于大陸

盆地和谷地大于小山峰等凸出地形區(qū)

沙漠地區(qū)大，潮濕地區(qū)較小

陰天較小2、氣溫的年變化

北半球中、高緯度內(nèi)陸的氣溫以7月為最高，1月為最低。海洋上的氣溫以8月為最高，2月為最低。氣溫年較差：一年中月平均氣溫的最高值與最低值之差，稱為氣溫年較差。氣溫年較差隨緯度增大而增大陸上氣溫年較差比海洋大一、氣溫的水平分布

1、等溫線

等溫線：水平面上氣溫相等的各點的連線。

（天氣圖上一般每隔4度畫一根等溫線，在繪制等溫線圖時，常把溫度值訂正到同一高度，以便消除高度的因素，從而把緯度、海陸及其它因素更明顯地表現(xiàn)出來）等溫線稀疏，表示各地氣溫相差不大等溫線密集，表示各地氣溫懸殊等溫線平直，表示影響氣溫分布的因素少等溫線彎曲，表示影響氣溫分布的因素多第四節(jié)大氣溫度的空間分布2、影響因素

影響氣溫分布的主要因素有：緯度、海陸位置和海拔高度

3、全球海平面平均氣溫分布特征（以1月代表北半球的冬季和南半球的夏季，7月代表北半球的夏季和南半球的冬季）（1）赤道地區(qū)氣溫高，向兩極逐漸降低（2）在北半球，等溫線7月比1月稀疏（3）冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反（4）南半球因海洋面積較大，等溫線較平直（5）最高溫度帶冬季在5°—10°N處，夏季移到20°N左右（6）南半球不論冬夏，最低溫度都出現(xiàn)在南極。北半球僅夏季最低溫度出現(xiàn)在極地附近，而冬季最冷地區(qū)出現(xiàn)在東部西伯利亞和格陵蘭地區(qū)。根據(jù)記錄，世界上絕對最低氣溫出現(xiàn)在東西伯利亞的維爾霍揚斯克和奧伊米亞康，分別為－69.8℃和－73℃，1962年在南極記錄到新的世界最低氣溫為－90℃。世界絕對最高氣溫出現(xiàn)在索馬里境內(nèi)，為63℃。在我國境內(nèi)，絕對最高氣溫出現(xiàn)在新疆維吾爾自治區(qū)的吐魯番，達(dá)到48.9℃。絕對最低氣溫在黑龍江省的漠河，1968年2月13日測得－52.3℃極端溫度：－90℃，南極北極撒哈拉沙漠黃沙湮沒的綠洲我國實測最低氣溫－53℃，黑龍江漠河漠河我國實測最高氣溫48.9℃，新疆吐魯番火焰山二、對流層中氣溫的垂直分布

1、基本特征

在一定條件下，對流層中也會出現(xiàn)氣溫隨高度增高而升高的現(xiàn)象，稱之為逆溫。

2、輻射逆溫

由于地面強烈輻射冷卻而形成的逆溫，稱為輻射逆溫。輻射逆溫厚度從數(shù)十米到數(shù)百米，在大陸上常年都可出現(xiàn)，以冬季最強。在山谷與盆地區(qū)域，由于冷卻的空氣還會沿斜坡流入低谷和盆地，因而常使低谷和盆地的輻射逆溫得到加強，往往持續(xù)數(shù)天而不會消失。3、湍流逆溫

由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫，稱為湍流逆溫。

4、平流逆溫

暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上，會發(fā)生接觸冷卻作用，愈近地表面的空氣降溫愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降溫較少，于是產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象

逆溫層湍流層高度溫度平流逆溫的形成5、下沉逆溫

當(dāng)某一層空氣發(fā)生下沉運動時，下沉到某一高度上，空氣層頂部的溫度高于底部的溫度，而形成逆溫由于人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時產(chǎn)生的二氧化碳等多種溫室氣體，由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，也就是常說的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。近100多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷－暖－冷－暖兩次波動，總的看為上升趨勢。進(jìn)入八十年代后，全球氣溫明顯上升。全球變暖的后果，會使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。全球變暖：冰川加速消融長江源——格拉丹冬雪山北極冰蓋加速消融1北極冰蓋加速消融北極冰蓋加速消融2北極冰蓋加速消融北極冰蓋加速消融3北極冰蓋加速消融★衛(wèi)星照片揭示南極冰架

50億立方冰體崩塌全過程原來空的海灣衛(wèi)星照片揭示南極冰架2002年3月冰架崩落冰體充滿海灣冰山向外漂移◆圖瓦盧

南太平洋島國圖瓦盧，由九個環(huán)狀珊瑚小島構(gòu)成，總面積只有26km2，最高海拔＜4.5m，總?cè)丝?.1萬人。專家預(yù)言，如果地球環(huán)境繼續(xù)惡化，在五十年之內(nèi)，圖瓦盧九個小島將全部沒入海