第四章大氣圈與氣候環(huán)境

第四章大氣圈與氣候環(huán)境第一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(jié)大氣圈的組成和結(jié)構(gòu)

大氣的成分按照大氣組成成分的物理相態(tài)，一般將大氣分為干潔空氣、水汽（可處于氣、固、液三態(tài)之中的一態(tài)）、固體雜質(zhì)和液體微粒。

人類活動(dòng)的影響，使大氣中有害物質(zhì)的成分和含量受到全球的高度關(guān)注，為分析方便，將大氣組成分為干潔空氣、水汽、氣溶膠3類。

人們主要關(guān)注的是90km以下的均質(zhì)層，特別是對(duì)流層大氣內(nèi)空氣的成分。

第二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4.1低層（對(duì)流層）大氣的主要成分氣體體積百分比質(zhì)量百分比g/m3)分子量平均滯留期/a準(zhǔn)定常成分N278.08475.529.76×10828.02約106O220.94823.152.98×10832.00約5×103Ar0.9341.281.66×10739.94約107可變成分CO20.0330.05（4～8）×10544.005～6（一）干潔空氣：第三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4.2低層（對(duì)流層）大氣的次要成分氣體相對(duì)分子量濃度平均滯留期ppmvug/m3準(zhǔn)定常成分Ne20.18317.181.6×104約107aHe4.0035.24920約107aKr83.801.144100約107aXe131.300.087500約107a可變成分H22.0160.4～1.036～906～8aCH416.041.2～1.5850～1100約10aN2O44.010.25～0.6500～1200CO28.010.01～0.210～2000.2～0.5aO347.99810-3～10-10～100水汽18.015可變約10dNH417.030.002～0.022～20約5dSO264.060～0.020～50約2dCH2O30.030～0.10～16H2S34.07（2～20）×10-33～30約0.5dNO2

46.00（1～4.5）×10-32～8I2253.80（0.4～4）×10-50.05～0.5Cl270.90（3～15）×10-41～5第四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五若按平均滯留時(shí)間，大氣成分可以分成三類?；静蛔兂煞只驕?zhǔn)定常成分，它們的平均壽命大于1000年，各成分之間大致保持固定的比例。主要是N2、O2、Ar，還有微量成分的惰性氣體氖、氪、氙、氦等?？勺兂煞?，平均壽命為幾年到十幾年，它們?cè)诖髿庵兴急壤S時(shí)間、地點(diǎn)而變，如CO2、CH4、H2、N2O、O3等。CO2、CH4等氣體是重要的溫室氣體，工業(yè)革命以來(lái)在大氣中的含量有了明顯增加，現(xiàn)在被全球高度關(guān)注，累積效應(yīng)使它們的增加嚴(yán)重威脅著自然地理系統(tǒng)的安全。平均壽命短于1年的變化很快的氣體成分，如一些碳、氮、硫的化合物，含量雖然極微少，但由于人類活動(dòng)的影響或特殊的自然條件，在某些局部地區(qū)濃度可能很大，造成危害。第五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五由上述可見(jiàn)，大氣微量成分和痕量成分一般也是短壽命成分（除惰性氣體），它們至少有兩個(gè)特點(diǎn)：有化學(xué)活性，能夠參與大氣中一些化學(xué)過(guò)程，如形成酸雨、光化學(xué)煙霧等。大多是溫室氣體，它們含量的變化會(huì)影響地球的輻射平衡，影響全球氣候變化。因此，對(duì)這些大氣微量成分的研究已經(jīng)成為大氣科學(xué)的重點(diǎn)之一。第六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）水汽水汽在大氣中占的比例很小，僅0.1%～0.3%，卻是大氣中最活躍的成分。

對(duì)流層的水汽量一般隨高度而減少，但有時(shí)也可觀測(cè)到有濕度逆增現(xiàn)象。濕度逆增層往往和逆溫層同時(shí)存在，因?yàn)槟鏈貙拥姆€(wěn)定結(jié)構(gòu)阻止了水汽繼續(xù)向上輸送。

大氣中水汽的含量，隨時(shí)間、地點(diǎn)變化很大。

第七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五作為一種特殊的物質(zhì)，在大氣溫度變化的范圍內(nèi)，水汽可以變?yōu)樗魏捅?，成云致雨、落雪降雹，出現(xiàn)常見(jiàn)天氣現(xiàn)象，并通過(guò)相態(tài)變化和水循環(huán)、以及伴隨的潛熱轉(zhuǎn)換，把地球表層自然地理系統(tǒng)各部分緊密地聯(lián)系起來(lái)。此外，水汽也能強(qiáng)烈吸收地面輻射，同時(shí)向周圍空氣和地面放射長(zhǎng)波輻射，在水相變化中又能吸收或放出熱量，這對(duì)地面和空氣的溫度都有一定影響。第八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）大氣氣溶膠氣溶膠的原來(lái)含義是指懸浮在氣體中的固體和（或）液體微粒與氣體載體組成的多相體系。大氣中含有懸浮著的各種固體和液體粒子，例如，塵埃、煙粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水和冰組成的云霧滴、冰晶和雨雪等粒子，所以可以把它們稱為是一種氣溶膠。

第九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五在不同的地方，氣溶膠的濃度分布不一樣，它受地理位置、地形、地表性質(zhì)、人類居住情況、距離污染源的遠(yuǎn)近程度及氣象條件的影響。一般是低空多、高空少，陸地多、海上少，城市多、鄉(xiāng)村少。垂直方向上，氣溶膠主要集中在5km以下的對(duì)流層底層，在此高度范圍內(nèi)，其數(shù)密度隨高度大致按指數(shù)規(guī)律遞減；5km以上的氣溶膠數(shù)密度隨高度的分布則較為復(fù)雜，有時(shí)并不按指數(shù)規(guī)律隨高度遞減，而且在某高度出現(xiàn)數(shù)密度較大的氣溶膠層。第十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣溶膠粒子在云霧降水、大氣輻射、大氣光、電等物理過(guò)程中起著重要的作用。氣溶膠粒子起著凝結(jié)核、冰核、凝凍核（在核上先凝結(jié)，再凍結(jié)成冰晶）、凝華核等作用，它們是云霧滴能夠產(chǎn)生并生存長(zhǎng)大的基礎(chǔ)。

氣溶膠能削弱（吸收和散射）太陽(yáng)輻射，并將少部分太陽(yáng)輻射散射回宇宙空間，使入射到地面上的能量減少，降低低層大氣的溫度，同時(shí)，氣溶膠層吸收了太陽(yáng)輻射的能量，本身增溫，并通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)傳輸熱量，又能提高大氣溫度。它改變了液態(tài)水、云的微結(jié)構(gòu)及其光學(xué)特性。第十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二.大氣的垂直分層結(jié)構(gòu)圖4.2大氣垂直分層第十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五對(duì)流層

大氣的最底層，氣溫隨高度升高而降低；空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著；天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。平流層

從對(duì)流層頂以上到50～55km高度為平流層。中間層

自平流層頂?shù)?0～85km左右為中間層。暖層

自中間層頂?shù)?00km高空為暖層，又稱熱層。散逸層

暖層以上的最高層大氣稱為散逸層，又稱外層。

第十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.3太陽(yáng)輻射光譜及其在大氣中的衰減第二節(jié)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用及其應(yīng)用一.太陽(yáng)輻射第十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用太陽(yáng)輻射進(jìn)入地表之前必然通過(guò)大氣層，太陽(yáng)輻射與大氣相互作用的結(jié)果是使能量不斷減弱。約有30%被云層和其它大氣成分反射回宇宙空間；約有17%被大氣吸收，約有22%被大氣散射；而僅有31%的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面。其中反射作用影響最大，由于云層的反射對(duì)電磁波各波段均有強(qiáng)烈影響，造成對(duì)遙感信息接收的嚴(yán)重阻礙。第十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五大氣吸收?qǐng)D4.4大氣層及不同大氣成分對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用bac第十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4.3大氣主要成分在近紅外和紅外區(qū)域主要的吸收帶水汽CO2O3CH4N2OCO強(qiáng)吸收帶/μm1.41.92.76.313.0～10002.74.314.74.79.614.13.33.87.74.57.84.7弱吸收帶/μm0.91.11.41.62.05.09.410.43.33.65.73.94.19.617.02.3第十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

大氣散射集中于太陽(yáng)輻射較強(qiáng)的可見(jiàn)光區(qū)。因此，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射是太陽(yáng)輻射衰減的主要原因。

1）瑞利散射（粒子直徑遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)）

2）米散射（粒子直徑與波長(zhǎng)差不多）

3）非選擇性散射（粒子直徑比波長(zhǎng)大得多）大氣散射第十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五大氣的反射氣體、塵埃的反射作用很小，反射現(xiàn)象主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量，而且各波段均受到不同程度的影響，削弱了電磁波到達(dá)地面的程度。因此一般都盡量選擇無(wú)云的天氣接收遙感信號(hào)。第十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五三.大氣的透射和大氣窗口圖4.5大氣透射率與波長(zhǎng)的關(guān)系第二十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五大氣窗口主要有：0.3～1.3μm,即紫外、可見(jiàn)光、近紅外波段，屬于反射光譜范圍。在良好的日照條件下，這一波段是攝影或掃描成像的最佳波段，目前，這個(gè)大氣透射窗口是應(yīng)用最廣泛的。是許多衛(wèi)星傳感器掃描成像的常用波段。比如，landsat衛(wèi)星的TM1～4波段等。1.5～1.8μm，2.0～3.5μm，及近、中紅外波段，在白天日照條件好的時(shí)候掃描成像常用這些波段，比如TM的5、7波段等用以探測(cè)植物含水量以及云、雪或用于地質(zhì)制圖等。3.5～5.5μm，即中紅外波段，物體的熱輻射較強(qiáng)。這一區(qū)間除了地面物體發(fā)射光譜反射太陽(yáng)輻射外，地面物體也有自身的發(fā)射能量，使用這個(gè)波段的紅外掃描儀可以晝夜成像。比如，NOAA衛(wèi)星的AVHRR傳感器用3.55～5.93μm探測(cè)海面溫度，獲得晝夜云圖。8～14μm，即遠(yuǎn)紅外波段。主要來(lái)自物體熱輻射的能量，屬于發(fā)射光譜范圍，是一個(gè)熱輻射窗口，使用這個(gè)波段的紅外掃描儀可以晝夜成像，測(cè)量探測(cè)目標(biāo)的地物溫度。0.8～2.5cm，即微波波段，屬于發(fā)射光譜范圍。對(duì)于使用微波遙感的儀器如雷達(dá)來(lái)說(shuō)，由于微波穿云透霧的能力，可以全天候成像。而且由其它窗口區(qū)間的被動(dòng)遙感工作方式過(guò)渡到主動(dòng)遙感工作方式。第二十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五四.地氣系統(tǒng)的輻射平衡圖4.6地氣系統(tǒng)能量平衡第二十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)影響大氣水平運(yùn)動(dòng)的力水平氣壓梯度力地轉(zhuǎn)偏向力慣性離心力摩擦力

四種力對(duì)不同位置和狀態(tài)的大氣運(yùn)動(dòng)影響不同。氣壓梯度力是大氣運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng)力，地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力只改變大氣運(yùn)動(dòng)方向而不改變其速度。摩擦力導(dǎo)致地轉(zhuǎn)風(fēng)不是與等壓線平行。第二十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.7三圈環(huán)流模式大氣環(huán)流第二十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五評(píng)論可以看出，三圈環(huán)流模式只是在全球范圍內(nèi)，針對(duì)對(duì)流層大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和全球熱量在不同緯度之間分配差異的一個(gè)高度簡(jiǎn)化的理論模型。該模型很好的解釋了全球尺度氣壓帶和風(fēng)帶的分布規(guī)律，以及因此而產(chǎn)生的全球降水帶的分布、緯度帶之間熱量的傳輸，為全球自然地理環(huán)境的分析提供了最基本的框架，為區(qū)域氣候和環(huán)境研究提供了重要的全球環(huán)境背景。然而，這一分析，還存在如下幾個(gè)欠缺：它假設(shè)地表均勻，大氣運(yùn)動(dòng)只受太陽(yáng)輻射和地球自轉(zhuǎn)影響，沒(méi)有考慮海陸分布及其熱力性質(zhì)差異。沒(méi)有考慮高大海拔區(qū)域（如青藏高原、巨大山脈）等地形因素導(dǎo)致的大范圍地區(qū)大氣運(yùn)動(dòng)差異，潛藏著地球表面比較平滑的假設(shè)。以赤道為中心展開(kāi)研究，對(duì)太陽(yáng)直射點(diǎn)的季節(jié)性移動(dòng)造成的氣壓帶風(fēng)帶南北移動(dòng)及其影響沒(méi)有考慮，因此對(duì)諸如季風(fēng)（尤其是南亞季風(fēng)）等現(xiàn)象還不能做出解釋。對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析中，除了大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和對(duì)流層厚度外，把大氣作為一個(gè)水平和垂直方向上物理特性比較均勻，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比較均一的整體，對(duì)于對(duì)流層大氣內(nèi)部（尤其是對(duì)流層不同高度層間）的運(yùn)動(dòng)差異還無(wú)法考慮。第二十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五大氣渦旋圖4.9氣旋、反氣旋第二十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.10氣旋、反氣旋與高空波動(dòng)的匹配關(guān)系第二十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五季風(fēng)第二十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五局地環(huán)流圖4.12海陸風(fēng)示意圖發(fā)生在沿海地區(qū)，白天吹海風(fēng)，夜間吹陸風(fēng)，以一日為周期的周期性風(fēng)系，稱為海陸風(fēng)。第三十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五高原季風(fēng)是因青藏高原與其四周同高度的大氣間，冬、夏溫度梯度相反而形成的一種獨(dú)立的風(fēng)系。冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，氣流從高原流向四周；夏季，高原面上出現(xiàn)熱低壓，氣流從四周流向高原。圖4.13青藏高原夏季平均經(jīng)向環(huán)流（Molnar,1993）(a)哈得來(lái)環(huán)流（無(wú)青藏高原時(shí)）(b)南亞季風(fēng)環(huán)流（有青藏高原時(shí)）圖4.14高原季風(fēng)環(huán)流緯向剖面示意圖第三十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五高原季風(fēng)對(duì)環(huán)流和氣候的影響很大，尤其在東亞和南亞季風(fēng)區(qū)。高原形成的強(qiáng)季風(fēng)環(huán)流，破壞了低緯行星風(fēng)系，夏季出現(xiàn)與低緯環(huán)流相反的經(jīng)圈環(huán)流；同時(shí)，在冬、夏季節(jié)，高原季風(fēng)環(huán)流的方向都與東亞地區(qū)因海陸熱力性質(zhì)差異所形成的季風(fēng)的方向完全一致，兩者的疊加，使東亞季風(fēng)增強(qiáng)，季風(fēng)（尤其是冬季風(fēng)）勢(shì)力特別強(qiáng)盛，厚度特別大。第三十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

另外，全球氣候研究表明，青藏高原的隆起，除形成高原季風(fēng)，加強(qiáng)季風(fēng)環(huán)流，使東亞氣候的季節(jié)差異增大外，還導(dǎo)致了全球氣候的明顯變化。一是高原隆起導(dǎo)致北半球晚新生代氣候變冷；二是導(dǎo)致北半球中緯度干旱氣候的形成；三是加強(qiáng)亞洲季風(fēng)，改變季風(fēng)風(fēng)向和影響范圍。在上新世冬季風(fēng)在中國(guó)北方地區(qū)的盛行風(fēng)向?yàn)楸蔽魑飨?，影響范圍局限在西北、華北和東北地區(qū)；而隨著青藏高原的隆起，冬季風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽?、北北西向，影響范圍也逐步擴(kuò)大到華東、華中和華南地區(qū)。

第三十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五高原隆升導(dǎo)致的氣候變冷深色區(qū)域?yàn)樽兝鋮^(qū)域。顏色愈深，變冷愈顯著。第三十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五在山區(qū)，白天日出后，山坡受熱，其上空氣增溫快，而同一高度的山谷上空，空氣增溫較慢，于是暖空氣沿山坡上升，風(fēng)由山谷吹向山坡，稱谷風(fēng)；夜間，山坡輻射冷卻，氣溫迅速降低，而同一高度的山谷上空，空氣冷卻較慢，于是山坡上的冷空氣沿山坡下滑，下層風(fēng)由山坡吹向山谷，稱山風(fēng)。山區(qū)這種以一日為周期而轉(zhuǎn)換風(fēng)向的風(fēng)，稱為山谷風(fēng)暖暖冷山山谷冷冷暖山山谷圖4.15山谷風(fēng)示意圖第三十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五流經(jīng)山區(qū)的濕潤(rùn)氣流，遇到山體阻擋，在迎風(fēng)坡被迫爬升，由于水汽不飽和，按照干絕熱直減率（1℃/100m）降溫。當(dāng)達(dá)到一定高度以后，水汽達(dá)到飽和，此后按照濕絕熱直減率（0.5～0.6℃/100m）降溫，水汽凝結(jié)，在迎風(fēng)坡產(chǎn)生降水，隨著空氣進(jìn)一步爬升，達(dá)到最大降水高度以后，降水量減少。翻過(guò)山頂后，空氣沿山坡下沉，因水汽含量大為減少，按照干絕熱直減率增溫。以致背風(fēng)坡氣溫比迎風(fēng)坡相同高度上氣溫高得多，濕度明顯減小，形成了背風(fēng)坡上干而熱的風(fēng)，稱為焚風(fēng)圖4.16焚風(fēng)示意圖第三十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五由于城市地區(qū)水泥、瀝青等所構(gòu)成的下墊面導(dǎo)熱率高，加之空氣污染物多，能吸收較多的太陽(yáng)能，有大量的人為熱進(jìn)入空氣；另一方面又因建筑物密集，不利于熱量擴(kuò)散，形成高溫中心，并由此向外圍遞減。因而，在地表形成了從郊區(qū)向城區(qū)的氣壓梯度，當(dāng)區(qū)域大氣環(huán)流微弱時(shí)，由于城市熱島的存在，引起空氣在城市上升，在郊區(qū)下沉，在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流，稱為城市風(fēng)圖4.17城市風(fēng)示意圖第三十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四節(jié)大氣環(huán)流中的水熱傳輸大氣環(huán)流與水汽輸送垂直輸送水平輸送

海陸間輸送

圖4.18全球降水量與蒸發(fā)量的緯度分布第三十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二.大氣中的水分大氣中的水汽雖然只占全球水量的0.035%，卻是天氣變化的主導(dǎo)因素，并對(duì)氣候的形成產(chǎn)生重要影響。大氣中水汽含量用大氣濕度表示。（一）濕度通常以水汽壓、絕對(duì)和相對(duì)濕度、飽和差、露點(diǎn)等來(lái)表示。1.水汽壓（e）水汽是大氣的組成成分，因而也有氣壓，是大氣壓的一部分。大氣中水汽產(chǎn)生的氣壓稱為水汽壓（e），水汽壓的大小由水汽含量的多少?zèng)Q定，與氣壓?jiǎn)挝灰粯?，用hPa(百帕)表示。2.絕對(duì)濕度（a）

單位體積的空氣中所含水汽的質(zhì)量，稱為絕對(duì)濕度，單位為g/m3。顯然，空氣中水汽含量越大，絕對(duì)濕度越大，水汽壓也越大。但在實(shí)際工作中，由于絕對(duì)濕度不容易直接測(cè)出來(lái)，通常用e代替a。因?yàn)樵?6℃時(shí)，兩者的數(shù)值很接近。第三十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.飽和水汽壓(E)大氣中水汽含量與氣溫密切相關(guān)，溫度愈高，大氣容納水汽的能力越強(qiáng)。在一定溫度條件下，單位體積的大氣容納水汽的能力是有一定限度的，超過(guò)這一限度，水汽就要凝結(jié)析出。因而把一定溫度條件下，一定體積空氣所能容納的最大水汽量所具有的水汽壓，稱為飽和水汽壓。飽和水汽壓的大小與溫度成正比，溫度越高，飽和水汽壓越大。實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的差值（E-e），稱為飽和差，用來(lái)說(shuō)明水汽距離飽和的絕對(duì)量。4.相對(duì)濕度（f）空氣中實(shí)際水汽壓與相同溫度下的飽和水汽壓之比，稱為相對(duì)濕度。相對(duì)濕度的大小直接反應(yīng)空氣距離飽和的程度。實(shí)際水汽壓不變時(shí)，溫度升高，飽和水汽壓增大，相對(duì)濕度減小。5.露點(diǎn)空氣中水汽含量不變，氣壓保持一定時(shí)，氣溫下降到使空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)。氣溫降到露點(diǎn)，是水汽凝結(jié)的必要條件。一般用td表示露點(diǎn)，用t表示實(shí)際溫度，如果t-td=0，則空氣飽和；t-td>0，則空氣不飽和，差值越大，說(shuō)明相對(duì)濕度越小。露點(diǎn)溫度可以通過(guò)氣象信息專用的表查得。第四十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）大氣濕度的時(shí)空變化近地面空氣濕度時(shí)間上具有日變化和年變化規(guī)律，以水汽壓和相對(duì)濕度變化最明顯。大陸上夏季，水汽壓在一日之內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)高值和兩個(gè)低值，最高值出現(xiàn)在早、晚9～10時(shí)，最低值出現(xiàn)在清晨和午后。海洋上、沿海地區(qū)和陸地上的秋冬季節(jié)，水汽壓變化與溫度變化一致，最高值出現(xiàn)在午后溫度最高時(shí)刻，最低值在清晨。水汽壓的年變化與溫度的年變化相似，最高值出現(xiàn)在溫度最高、蒸發(fā)最強(qiáng)的7、8月，最低值在溫度低、蒸發(fā)弱的1、2月。相對(duì)濕度的日變化決定于氣溫，氣溫高，相對(duì)濕度小，氣溫低，相對(duì)濕度大。年變化一般是冬季最大，夏季最小，但在季風(fēng)區(qū)，由于夏季風(fēng)來(lái)自海洋，冬季風(fēng)來(lái)自內(nèi)陸，相對(duì)濕度反而夏季大，冬季小。第四十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五從全球平均狀況來(lái)看，在冬季，赤道是一個(gè)水汽壓特別大的地區(qū)，水汽壓在30hPa以上。赤道帶不但有廣闊的海洋，即使在大陸上，亞馬遜河和扎伊爾河流域廣闊的熱帶雨林，都有極大的蒸發(fā)量，從赤道向兩極，水汽壓很快減少，亞洲東北部減少到接近于0，顯然是與氣溫極低有很大關(guān)系。在沙漠地區(qū)，特別是撒哈拉沙漠和中亞沙漠，水汽壓都很小，都在10hPa以下。北半球的夏季，雖然赤道地區(qū)仍是水汽壓最大的地帶，但是赤道與兩極之間的水汽壓差別已大大減小。例如，亞洲東北部已增加到10.7hPa，比冬季增大了100倍以上，在沙漠地區(qū)也增大到15hPa以上。第四十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4.4降水強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)

目12小時(shí)降水總量(mm)24小時(shí)降水總量(mm)降水強(qiáng)度的等級(jí)劃分小雨、陣雨≤4.90.1-9.9小雨—中雨3.0-9.95.0-16.9中雨5.0-14.910.0-24.9中雨—大雨10.0-22.917.0-37.9大雨15.0-29.925.0-49.9大雨—暴雨23.0-49.933.0-74.9暴雨30.0-69.950.0-99.9暴雨—大暴雨50.0-104.975.0-174.9大暴雨70.0-139.9100.0-249.9大暴雨—特大暴雨105.0-169.9175.0-299.9特大暴雨≥140.0≥250.0資料來(lái)源：國(guó)家防總指揮部辦公室編制《防汛手冊(cè)》.2006.第四十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五降水量的變動(dòng)程度，稱為降水變率。分降水絕對(duì)變率和相對(duì)變率兩種。一般說(shuō)來(lái)，降水相對(duì)變率比絕對(duì)變率更具有意義，常也用降水變率代指降水相對(duì)變率。降水絕對(duì)變率又稱降水距平。它是指某地實(shí)際降水量與同期多年平均降水量之差?？捎孟率奖硎荆?/p>

式中D為降水絕對(duì)變率，Ri為第i年某時(shí)段內(nèi)實(shí)際降水量(i=1，2，3，…n)，R為同時(shí)段內(nèi)多年的平均降水量。降水變率的大小表示一地降水量常年的變動(dòng)情況。當(dāng)D>0時(shí)，表示第i年該時(shí)段內(nèi)降水量比同期平均降水量多；當(dāng)D<0時(shí)，則表示比同期平均降水量少。降水相對(duì)變率是降水絕對(duì)變率與多年平均降水量的百分比。用下式表示：Q=（D/R）×100%式中Q為某年的降水相對(duì)變率，D為降水絕對(duì)變率，R為同時(shí)段內(nèi)多年的平均降水量。第四十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五一般來(lái)說(shuō)，緯度越高，距海越遠(yuǎn)，海陸差異越明顯的地方，降水相對(duì)變率越大。如我國(guó)30°N以南的地區(qū)降水相對(duì)變率較小，一般為10～15％，而華北平原則高達(dá)30～35％，降水極少的西北內(nèi)陸地區(qū)，降水變率可達(dá)50%以上。第四十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.20世界降水量的分布第四十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五降水量的大小并不絕對(duì)表示氣候的干濕狀況。一個(gè)地方的降水量表示該地水分的收入狀況，蒸發(fā)量表示水分的支出狀況。一個(gè)地方是濕潤(rùn)還是干旱，取決于降水量（P）與蒸發(fā)量（E）之間的對(duì)比關(guān)系，常用濕潤(rùn)系數(shù)表示，即K=P/E若K>1，表明水分收入大于支出，屬于濕潤(rùn)狀況；K<1，則水分入不敷出，屬于半濕潤(rùn)、半干旱或干旱狀況。當(dāng)E遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于P時(shí)，則屬于干旱或極干旱，用干燥度表示，它是濕潤(rùn)系數(shù)的倒數(shù)，用可能蒸發(fā)量（潛在蒸發(fā)量）與降水量之比來(lái)計(jì)算。第四十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.21地氣系統(tǒng)中熱量的水平輸送（根據(jù)Sellers,1965）圖形來(lái)源：周淑貞等.《氣象學(xué)與氣候?qū)W》.高等教育出版社，1984第四十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.22世界1、7月份海平面等溫線圖第四十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五節(jié)天氣和氣候天氣：天氣是大氣中冷熱、陰晴、雷電、風(fēng)雨等氣象要素和現(xiàn)象在一定的短時(shí)間內(nèi)的綜合狀況。天氣隨時(shí)間不斷地演變，稱為天氣過(guò)程。第五十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣候及其分異氣候是指長(zhǎng)期的大氣過(guò)程和大氣現(xiàn)象，是某一地區(qū)多年平均的和特有的天氣狀況的綜合。氣候是最活躍的自然地理要素之一，大氣是氣候系統(tǒng)中最易變的成分。氣候系統(tǒng)由大氣、海洋、陸地表面、冰雪覆蓋層和生物圈等5個(gè)部分組成。第五十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五導(dǎo)致氣候形成和變化的因素可概括為太陽(yáng)輻射、宇宙和地球物理活動(dòng)、大氣環(huán)流、地表結(jié)構(gòu)、人類活動(dòng)等5類。太陽(yáng)輻射是氣候系統(tǒng)的能源，又是大氣中一切物理過(guò)程和物理現(xiàn)象形成的基本動(dòng)力，所以它是氣候形成的基本因素。大氣環(huán)流促進(jìn)高低緯度之間和海陸之間發(fā)生熱量和水分交換，使各地氣候不僅受本地太陽(yáng)輻射和地理?xiàng)l件的作用，而且還受其他地方的影響。海陸分布是大氣的主要熱源和水源，又是低層空氣運(yùn)動(dòng)的邊界面，對(duì)氣候的影響是顯著而且多方面的。宇宙和地球物理因素主要指月球和太陽(yáng)引力、太陽(yáng)活動(dòng)、地球運(yùn)動(dòng)的變化等因素，主要是引起地球上海洋和大氣的變化，進(jìn)而影響氣候發(fā)生變化。人類活動(dòng)則主要是通過(guò)對(duì)地表性質(zhì)和大氣成分的改變，影響地氣系統(tǒng)熱量平衡，導(dǎo)致氣候變化。第五十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4.23世界氣候類型分布圖氣候分異規(guī)律第五十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五表4.5海洋性氣候與大陸性氣候特征差異海洋性氣候大陸性氣候氣溫年較差、日較差都較小，冬暖夏涼，冬季比同緯度大陸上暖，夏季比同緯度大陸