气象参考资料基础知识

1、气象基础知识一，人工影响天气概述人工降水人工消雾人工防雹人工消云人工防霜冻二，空气污染1,概述空气污染污染源与污染物大气环境质戢大气污染的危害与影响大气污染的防治三，大气科学1 概述厄尔尼诺现象什么是天气预报4什么是气象、天气和气候5.天气学，天气图，副热带高压，天气，天气系统，气团，锋而，温带气旋，温带反气旋，切变线，大气环流，大气动力学人工影响天气根据人们的意愿，通过人为干预，使某些局地天气现象朝有利于人们预泄目的的方向转 化，以克服或减轻恶劣天气引发的灾害，这种改造自然的科学技术措施称人工影响天气。 由于天气过程的能量十分巨大，一个10立方公里的云体，其含水量的凝结潜热相当于10 万吨煤

2、燃烧发岀的热量，而一个台风的水汽每分钟释放的潜热，便相当于20个百万吨级核 弹爆炸所释放的能呈:数。因此宜接制造和消火一个天气过程是不可能的，比较现实的作法 是在云、降水和其他过程中某些关键环肖，施放一些催化剂，因势利导，促使天气过程按预 定方向发展，以少量代价换取巨大经济效益。中国人从17世纪至今的上炮、火炮消雹，便是人工影响天气的例子。目前正在各国试 验的人工影响天气项目有：人工降水、人工消雾、人工防悠、人工削弱台风、人工消云、 人工防霜冻、人工抑制雷电等。我国从50年代开始，至今已在大多数省（自治区）开展了 人工影响天气试验。世界上第一次对自然云作人工催化试验则是1946年美国V.J.谢

3、费尔等 进行的，从那时起至今，全世界已有80多国家与地区开展过人工影响天气试验。i）人工降水也称人工增雨，是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭弹 向云中播散干冰、碘化银、盐粉等催化剂，促使云层降水或增加降水量。人工增雨常分为暧 云催化剂增雨与冷云催化剂增雨。欲要暧云（温度高于0C的云）降水，就得使云中半径大 于0.04亳米的大云滴有足够的数密度，让它们迅速与小云滴碰并增长，成为半径超过1.0 亳米的雨滴形成降水，因此在那些大云滴数密度小而无法形成降雨的云中，用飞机、炮弹 携带等方法，播撒盐粉、尿素等吸湿性粒子，使形成许多大云滴，便可导致形成或增加降水。 欲要冷云降水，就得使冷云

4、上部的冰晶数密度超过1个/升，对那些冰晶数密度不足的冷 云，用飞机等播撒干冰、碘化银等催化剂，便可产生大量冰晶，促成或增加降水。为了弄 淸楚人工催化剂的效果，弄淸人工增雨量的多少，常常要进行检验。由于云和降水过程十 分复杂，使人工降水和降水检验的方法措施还都很不完善，有待进一步深入研究。ii）人工消雾大雾降低能见度、影响飞机起降、容易引发严重交通事故，人类希望能适时进行人工 消雾。我们把用人工播撒催化剂、人工扰动空气混合或在雾区加热等方法，使雾消散，称 为人工消雾。人工消雾分为人工消暧雾（雾区温度高于0C）和人工过冷雾（雾区气温髙于 or,雾滴为过冷却水滴等）。目前有三种消暧雾试验方法：加热法

5、：对小范用区域雾区 如机场跑道等，大量燃烧汽油等燃料、加热空气使雾滴蒸发而消失。吸湿法：播撒盐、尿 素等吸湿质粒作催化剂，产生大量凝结核，水汽在凝结核上凝结长成大水滴,雾滴会蒸发并 在大水滴上凝结，使雾消失。人工扰动混合法：用直升飞机在雾区顶部搅拌空气，把雾 顶以上干燥空气驱下来与雾中空气混合，雾便消失。人工消过冷雾的方法是用飞机或地面设 备，将干冰、液化丙烷等催化剂播撒到雾中，产生大量冰晶，它们通过贝吉龙冰水转化过 程，夺取原雾滴的水分、雾滴便蒸发而冰晶不断长大降落地而，雾便消失。这种方法效果 显著，已能实际应用。iii）人工防雹用人工方法使锤云不能降冰爸，或减弱霍强度的措施，称人工防笆或人

6、工抑雹。 中国人很早以前就使用土炮防雹，17世纪末淸代的“广阳杂记”对上炮防雹就有明确记载。 20世纪50年代以后，包括我国在内的许多国家开展了防雹试验。通过气象雷达或有经验的 观测者目视，识别岀冰铤云（比一般雷雨云发展更旺盛、厚度更大、闪电更频繁等），然后 采用如下两类方法防雹：播催化剂法，用火箭、髙炮、飞机等把碘化银播撒到悠云中， 产生大量冰核进而形成大量人工悠胚胎，它们与云中原来的冰雹胚胎争夺水分，使大家都 不能长大成对人畜与作物产生危害的大雹块，在落岀云底后还可能逐渐融化成雨滴。爆 炸法，用髙射炮、上炮或火箭等，向笆云的中、下部轰击，往往亦可使铤云不降笆，或在下 风向区降小铤，这样便能

7、抑制雹灾。这种方法在国内被较普遍采用，其防雹的物理机制尚 待进一步研究。iv）人工消云用人工方法使局部区域云层消散的措施，称人工消云。大型运动会或某些航空活动等，有时 希望睛朗无云，便可进行人工消云试验。人工消云分为：人工消冷云和人工消暧云。人工消 冷云的方法是：播撒碘化银等人工冰核或播撒F冰等催化剂，产生大虽冰晶，再通过贝吉龙 冰水转化过程，原云中的过冷却水滴（云滴）蒸发失，水份转移到冰晶上经凝华冻结，冰晶 长大成降水粒子，下降离开云体，使云消散。人工消暧云的方法是：向云中播散盐粉、尿素 等吸湿性粒子，这些吸湿性凝核吸收水汽凝结长大，然后与原来云滴碰并长大，降岀云外， 使云消散。此外，还试验

8、过消除积云的方法：在积云顶部摇撒盐粒、水滴、沙子等质粒，有 时也观测到云消散，其原理尚待研究。一般说来所有人工消云方法均不够完善，尚没有达 到实际应用阶段。V）人工防霜冻用人工方法提高近地面气层和土壊表而温度，使作物和苗木等免受冻害的措施，称人工防霜 冻。常有五类方法：烟雾法，用柴草或废柴油等燃饶产生烟雾，以抑制地表而长波辐射降冷，还使水汽在 烟粒上凝结而释放潜热，从而达到增温防霜冻。扰动合法，睛夜的近地层常为逆温层，用吹风机吹风搅动，把上而暧空气搅动向下混 合，达到提高下层温度以防霜冻。灌水法与洒水法：寒潮来临前，给作物灌水，可防霜冻。可在作物表面连续洒水，使 作物表而一层水膜在结冰时释放潜

9、热，以达到保护作物不受霜冻之害。加热法，在果园或珍贵作物园，摆许多加热炉直接加热空气以防霜冻。此法成本较高。覆盖法，用农用薄膜覆盖小区域作物，阻止长波辐射降冷，可防霜冻。vi）播云（雾）催化剂人工影响天气过程中，为改变云（雾）微结构与演变过程，向云（雾）中播撒的物质， 称播云（雾）催化剂。选用催化剂必须考虑有效、经济、不污染环境、容易播撒、安全无 毒害等。当今所用催化剂有三类：吸湿性巨核，包括盐（NaCl）、氯化钙、尿 素和液水 等，它们常用于对暧云的催化剂。致冷剂，包括干冰（固体CO2）、液态丙烷、液氮、 液态空气等，它们常用于对冷云作催化。投入冷云后，将使它们周围空气急速降冷，产生 大量冰

10、晶胚胎，并进一步生成冰晶。以干冰为例，实验室结果是：每1克干冰可产生1万 亿个冰晶。人工冰核，包括碘化银（Agl）等无机冰核及介乙醛等有机冰核，英中以碘化银 最常用。它们常用于冷云增雨和防锤试验中，把它们播入云层，使云增加大量冰核，进而 生成大疑冰晶，造成增雨或消雹的效果。空气污染空气污染是大气科学的一个新分支，它是研究在不同气象条件下，进入大气的污染物在 大气中输送、扩散稀释、转化和移除的规律及应用的科学。本学科萌芽于20世纪20年代, 1921年英国人便进行大气扩散试验，但只是到了 50年代后，现代工业的发展和城市人口 高度集中，相继出现了严重的城市或工业区污染事件，以1952年12月的伦

11、敦烟雾事件为 例，夺去了四千多人的生命，这些促使人们对大气污染的广泛关注和研究，到60年代便逐 渐形成这门独立的新学科。空气污染气象学研究的内容主要有：污染源和污染物的种类和特性。污染物在大气中的风输送、湍流扩散过程与规律。污染物浓度观测与计算技术方法。空气污染防治方法。空气污染的危害及对人类生存环境的影响等。空气污染气象学对环境保护、城市规划和 能源、化工、冶金、卫生、国防等部门都有极英重要的意义。空气污染气彖学的研究方法 有：野外测量、实验室（如风洞试验）和数值模拟研究等。i）空气污染由于人类活动或自然过程，向大气中排进了一些有害物质（称污染物），当排入屋够多（污 染物浓度达一左限度），则

12、使原来洁净空气的品质下降，若这种情况维持时间够长，便会对 人类、动物、植物和大气中的物品产生危害和不良影响，这种大气状态称为空气污染。组 成空气污染有三个要素：污染源、污染物浓度、对人和生物有危害。洁净大气是人类赖于生存的必要条件之一，一个人在五个星期内不吃饭或5天内不喝 水，尚能维持生命，但超过5分钟不呼吸空气，便会死亡，人体每天要吸10-12立方 米的 空气。由此可见，消除空气污染或保持污染浓度低于某个限度之下，是何等重要。大气有一左的自净能力，现代大工业发展以前，因自然过程等排进大气的污染物，与 由大气自净过程而从大气移除的量基本平衡。但是20世纪五、六十年代以后，现代大工业 迅速发展，

13、人类排进大气的污染物量大大超过了大气的自净能力，致使目前全球大气都遭 到不同程度的污染。这引起了各国的关注，我国已把保护环境（大气环境、水环境等）作为 国家的基本国策。ii）污染源与污染物向大气排入有害物质的源地称污染源，进入大气的有害物质称污染物。大气污染源分 人工源和自然源，自然源包括火山喷发、森林着火、风吹扬尘等，它们每年向大气排入约 5.5亿吨污染物，人工源包括工业污染源、农业污染源、城乡交通和居民生活污染源等，它 们平均总计向大气排入的污染物在20世纪90年代约每年超过6.5亿吨，其中以工业污染 排放量最为主要。我国1990年工业源共排放大气污染物约0.4亿吨，按人口平均远低于发 达

14、国家的排发水平。大气污染物分为一次污染物和二次污染物，它们的种类超过100多种。从污染源排进大 气后，直接污染空气的称一次污染物，其中最主要的有二氧化硫、一氧化碳（CO）、氮氧 化物（NO）、二氧化氮、颗粒物（飘尘、降尘、油烟等）、CO和氨气、及含氧、氮、氯、 硫有机化合物以及放射性物质等。所谓二次污染物则是由于阳光照射污染物、污染物间相 互发生化学反应、污染物与大气成分发生化学反应生成的有害物质，光化烟雾就是一种二 次污染物。iii）大气环境质量（品质）大气环境对人类生存与发展的优劣程度，称大气环境质量或大气品质。空气洁净则貝大 气环境质量便髙，如远离城市或工业区的山区：大城市或工业区的空气

15、污染严重，英大气环 境质量便低。大气环境质虽髙低或好坏，常用大气污染物浓度的大小来具体衡量，单位体积空气中， 含某种污染物的多少，称为该种污染物的浓度。根据不危害人体和生态系统与物品的考虑， 人为规定污染物浓度的允许，称为大气环境质量标准。？掌臓相应污染物浓度低于规泄值, 称大气质量合标准，高于规定值则称大气质量超标准（简称超标），超标越多，则大气环境质虽:越坏。世界各制定了各自的标准， 于1982年首次颁布了大气环境质量标准，按地区类别执行准。对于风景名胜和自然保护区 等，执行一级标准;对于居民区、商业与文化区等，执行二级标准；对于工业区、交通枢纽等， 执行三级标准。分污染物具体标准如表所列

16、。大气污染物浓度常用大气采样仪，采集空气样 品并进行分析而确定。iv）大气污染的危害与影响大气污染对人类及其生存环境造成的危害与影响，已逐渐为人们所认识，归结起来有 如下几个方面：对人体健康的危害。人体受害有三条途径，即吸入污染空气、表而皮肤接触污染空气 和食入含大气污染物的食物，除可引起呼吸道和肺部疾病外，还可对心血管系统、肝等产生危害，严重的 可夺去人的生命。对生物的危害。动物因吸入污染空气或吃含污染物食物而发病或死亡，大气污染物可 使植物抗病力下降、影响生长发育、叶而产生伤斑或枯萎死亡。对物品的危害。如对纺织衣物、皮革、金属制品、建筑材料、文化艺术品等，造成化 学性损害和玷污损害。造成酸

17、性降雨，对农业、林业、淡水养殖业等产生不利影响。破坏高空臭氧层，形成臭氧空洞，对人类和生物的生存环境产生危害。对全球气候产生影响，如二氧化碳等温室气体的增多会导致地球大气增暧，导致全球 天气灾害增多，又如烟尘等气溶胶粒子增多，使大气混浊度增加，减弱太阳辐射，影响地 球长波辐射，可能导致天气气候异常。如何防治大气污染，减轻大气污染的危害与影响，构成了当今重大而紧迫的研究课题。 V）大气污染的防治防治大气污染是一个庞大的系统工程，需要个人、集体、国家、乃至全球各国的共同努 力，可考虑采取如下几方而措施：减少污染物排放量。多采用无污染能源（如太阳能、风能、水力发电）、改革能源结构, 用低污染能源（如

18、天然气）、对燃料进行预处理（如烧煤前，先进行脱硫）、改进燃烧技术 等均可减少排污量。另外，在污染物未进入大气之前，使用除尘消烟技术、冷凝技术、液 体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分污染物，可减少进入大气的污染物数量。控制排放和充分利用大气自净能力。气象条件不同，大气对污染物的容量便不同，排 入同样数量的污染物，造成的污染物浓度便不同。对于风力大、通风好、湍流盛、对流强 的地区和时段，大气扩散稀释能力强，可接受较多厂矿企业地逆温的地区和时段，大气扩 散稀释能力弱，便不能接受较多的污染物，否则会适成严重大气污染。因此应对不同地区、 不同时段进行排放量的有效控制。厂址选择、烟囱设讣、城区与工

19、业区规划等要合理，不要排放大户过渡集中，不要造 成重复迭加污染，形成局地严重污染事件发生。绿化造林，使有更多植物吸收污染物，减轻大气污染程度。大气科学在地球表层有大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈、生物圈五大部分，组成了一个综合的系 统。研究发生在大气圈中各种现象的演变规律，并利用这些规律服务于人类的科学称为大气 科学。由于大气圈中发生的种现象不仅种类繁多，而且在时间和空间尺度上不受限制，还 因地表的水圈、岩石圈、冰雪圈、生物圈的影响，其复杂性和不确左性是自然界最为突出 的，因此，大气科学的研究必然具有观测点高度分散（全球范|羽），观测方法高度协调统一 （以利比较），观测资料高度集中（迅速交换集中）

20、，国际间髙度合作（任何一个地区、一 个国家都无法孤军作战，反过来世界气象工作也少不了任何一个地区或一个国家的真诚合 作）的特点。大气科学在它的发展进程中已逐渐形成了若干分支，比较成熟的有大气探测学、大气 物理学、天气动力学、气候学、农业气象学等。包用在地球外部的一层气体总称为大气或大气圈。大气圈以地球的水陆表面为其下界, 称为大气层的下垫而。地球大气在重力场的作用下，保持在地球的外表而上，英密度随髙 度升髙呈指数递减，越向上越稀薄。大气上界约在1000-2000公里髙度。大气的总质量为 5.14E8千克，约为地球质量的百万分之一。大气质量的一半位于500hPa以下，平均约为 5.5公里，大气质

21、量的99%位于30公里以下，所以大气圈只是地球的一层簿壳，而天气变 化仅发生在大气底层十几公里范囤内。大气分层：按大气温度的垂直结构，可把大气圈分为 对流层、平流层、中层和热层。对流层：地而以上大气的最低层称为对流层，对流层顶的气压约为200hPa,对流层顶的高度夏 季高于冬季，在赤道附近约1718公里，中纬度平均约10-12公里，髙纬度为8-9公里。 对流层对整个大气圈而言只是很注薄的一层，但它集中了大气质量的80%以上，几乎全部 水汽、云和降水，主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电等都发生在 这一层。对 流层的主要特征是：i）温度随高度升高而降低。因为大气不能吸收太阳短波辐射，但地而

22、能吸收太阳辐射 而升温并放岀长波輻射，大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式从地 而吸收热量才能升温，因而越接近地而的大气得到的热量越多，造成对流层的气温随高度 升高而降低。ii）有强烈的垂直混合。低层空气由于从地面得到热量使之受热上升，髙层冷空气下沉, 从而造成对流层内存在强烈的垂直混合作用。热带地面温度髙，垂直混合能到很髙高度， 对流层顶高度高；极地地而温度低，垂直混合作用弱，对流层顶高度低。iii）气象要素水平分布不均匀。由于各地纬度和地表性质的差异，地而上空空气在水平 方向上具有不同物理属性，压、温、湿等要素水平分布不均匀，从而产生各种天气过程和 天气变化。平流层：对流层

23、顶向上到50公里左右为平流层。平流层顶的气压约lhPao平流层下部温度随 髙度变化很小，平流层上部因为存在臭氧层（2235公里处），臭氧吸收太阳紫外辐射使大 气温度增加，这种下部冷上部热的逆温结构使平流层大气稳左，对流很弱，空气大多作水 平运动，大气污染物如核爆炸残留碎片，火山喷发的火山灰等，能在平流层内滞留很长时 间。平流层中水汽和尘埃很少，也没有对流层中的云和天气现象。中层：平流层顶到85公里左右称为中层。中层顶气压约0.OlhPa.中层大气中温度随高度递 减，水汽极少，有相当强的垂直混合，60公里以上大气分子开始电离，电离层的底就在中 层内。（4）热层：中层顶以上的大气称为热层。这一层温

24、度又随髙度升高而增加。这是由于热层的 分子氧和原子氧能吸收0.17微米的太阳紫外辐射和太阳微粒辐射。但由于热层很难有对流 运 动，大气的热量主要靠热传导，而且由于分子稀少，热传导率很小，造成巨大温度梯度和 昼夜温差，白天太阳活动期温度高达2000%,夜间太阳宁静期仅500ko热层空气处于高 度的电离状态。热层上部由于空气稀薄，大气粒子很少互相碰撞，髙速运动的空气质点可 能克服地球引力，向星际空间逃逸，又称逸散层。大气边界层：在对流层下部靠近地而的1.2-1.5公里范園内的薄层大气称为大气边界层或行星边界 层。因为贴近地而，空气运动受到地而摩擦作用影响，又称摩擦层。大气边界层内根据空气受下垫而影

25、响不同又可分为:紧贴地表面小于1厘米的气层, 为粘性副层。此层以分子作用为主。（2）50-100来以下气层（包括粘性副层）称为近地而层。 这一层大气受下垫而不均匀影响，有明显的湍流特征。（3）近地而层以上至1 1.5公里为上 部摩擦层。这一层除了下垫而的湍流粘性力外，还有气压梯度力和科里奥利力的作用，三力 量级相当。自由大气层：大气边界层以上，地而摩擦影响减小到可以忽略不计，只受气压梯度力和科里奥利力 的影响，称为 自由大气层。气象要素：表示大气宏观物理状态的物理量称为气象要素，它是大气科学研究的基础。在气象站 测定的气象要素多达数十种，其中主要的有：气温：表示大气冷暧程度的物理量，常用摄氏温

26、标t或华氏温标F或绝对温标T表示。 它们之间的换 算关系为：T=273.15+t t=5/9（F-32） F=9/5t+32气压：表示从观测高度到大气上界，在单位而积上垂宜空气柱的总重量，常用单位百 帕，即每平方厘米而积上受到一千达因力的压强值。湿度：表示空气中水汽含量多寡的物理量，有绝对湿度、相对湿度、宓点、比湿等。 风：表示空气水平运动的物理量，包括风向、风速，是个二维矢量。关于各气象要素的涵义，测泄方法等详见气象观测部分。厄尔尼诺现象厄尔尼诺概念近年来，各类媒体越来越关注这样一个气候学名词-厄尔尼诺。众多气候现象与灾难都被归 结到厄尔尼诺的肆虐上，例如中国98长江洪水、印尼的森林大火、巴

27、西的暴雨、北美的洪 水及暴雪、非洲的干旱、等等。它几乎成了灾难的代名词！可是厄尔尼诺究竟是什么呢？用一句话来说：厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物, 它原是指赤适海而的一种异常增温，现在其上义在于全球范用内，海气相互作用下造成的气 候异常。厄尔尼诺（ElNino）在海而温度分布中，东太平洋赤道海域的水温低于四太平洋赤道海域。苴原因一方而是由于 有沿南美大陆西岸北上的秘鲁寒流：另一方而则是由于赤道低纬海域的东南信风，相随于信 风的赤逍涌升，及南美大陆由于信风的海水输送而不断把底层冷水上翻，结果秘鲁一带海域 尽管在低纬度，但海面水温大多在20摄氏度以下。赤道东太平洋海而的低温每年在圣诞节前后的

28、23月，南美西海岸厄瓜多尔和秘鲁沿海一 带的海域发生季节性水温上升的现象，水温上升的范用小，时间短，通常于3月份海而水温 下降。由于水温上升，当地海洋渔业生产形成季节性的间歇，当地居民把这种范围不大，时 间不长的季节性海而水温上升现象称为厄尔尼诺现象。但是这种东太平洋赤道海域季节性水 温上升的现象每隔几年就有一次异常发展，水温正距平遍及整个东太平洋赤道海域。现在人 们把东太平洋赤道海域这种每隔几年就有一次水温上升异常发展的现象称为厄尔尼诺事件 （或厄尔尼诺），以区别于秘鲁沿海一带每年发生的季节性水温上升现象。在讨论海-气相互 作用中提及的厄尔尼诺现象即为这种水温上升异常发展的现象。确泄厄尔尼诺

29、事件的泄义，过去曾采用奇卡马港（Chicama, 742S, 797W）的水温为代表: 近年来Angell （1981）采用0c10SJ8090W范用内平均海表水温（SST）代表赤道东太 平洋海而热状况，这已被大多数学者所接受。厄尔尼诺事件的发生、发展分为前兆阶段、异常发展阶段、成熟阶段、惭复常态等四个发展 过程。前兆阶段，沃克环流上升支东移至140180E之间，且同时降水增多，达尔文港气压上升, 180。以西的信风由异常强盛转为减弱，海面水温在南美沿岸一带开始增温，降水增多，但范 園不大。而此时印度尼西亚降水却开始减少。这是EL Nino岀现的必要条件。苴充分条件是 哈得莱环流加强，赤道辎合

30、带（ITCZ）南移至赤道甚至赤道以南（这种南移与信风减弱、 海面温度度异常增高及赤道东部温跃层加深有关）。由历次厄尔尼诺事件可见，所有这些变 化，即海面温度达到季肖变化最大值，东南信风的强度处于季节变化的最大值以及热带辐合 带的季节性迁務到最低纬度，实际上在年初就已开始。因此，初期的厄尔尼诺现象是海而温 度季节性循环的一种加强。由19501977年厄尔尼诺的平均的海而温度距平分布可见在3 5月，南美西部已经增温达1.0C.此时正是该地区海面季节性增温时期，较大增温的控制范 围还在沿海附近。异常发展阶段，上述的异常状况进一步发展，赤道东太平洋海温异常以每秒50100cm的 速度向西扩展，l.（T

31、C的增温已扩展到180W,最大的平均增温达1.4C以上，到10月份大 部分热带太平洋都处于异常高温区。此时，赤逍太平洋的中、东部海面温度正距平达0.8 1.0以上此时，信风减弱，赤道辐合带进一步南移。成熟阶段，由11月到翌年1月，热带太平洋温度异常髙温进一步发展，增温最大平均达1.6。 以上，整个热带太平洋海面温度异常温暧，温暧区较之前一阶段更加扩大。此时，信风格外 微弱，热带辐合带较常年更加南移，哈得莱环流加强，中部太平洋降水异常增多。这时，正 是厄尔尼诺的成熟、鼎盛时期，任赤道太平洋海洋将大量的热量输送到大气中去。恢复常态阶段，18（TW以东的各种异常现象逐渐减弱，且减弱的方式与发展阶段极

32、为相似, 海温负距平和强信风首先在东南热带太平洋出现，然后向西传播,在厄尔尼诺开始的一年后, 整个热带太平洋又恢复正常状态为止。而在日界线以四，恢复常态的历程与其以东不尽相同, 160W附近的莱恩岛（Line）上的降水减少，风由东向风变为西向风，温跃层深度变深。这 些现象均发生在12月到翌年1月，对不同的厄尔尼诺现象总在同一个月内恢复正常状态， 这是很有意思的。上述分析可知，厄尔尼诺年，东赤道太平洋海表水温的正距平均由23月开始到翌年3月 止，即大约维持一年多，最大正距平岀现在11月12月间，正距平强度平均为1懊左右， 而在个别年份，个别地区，月平均海而水温距乎要大得多，可达4。6。（2苴空间

33、范用南、北 约15个纬度（10牴发展最盛时，东四可控制90个经度以上90。180。）。海水 温度正距乎可达的水深，据最新的探测结果表明在水而之下1000m深处仍有反映。如在 1000m深处，1981年赤道附近海水温度在1415C之间，但是在1982年则上升到20。（2以 上，即升高了 5C,可见水温变化之强烈。众所周知，海水的热容量比空气大1200倍，100m 深的海水温度变化0.1 C所释放的热量即足以便英上空的空气柱增温LC显然当距平达到几 摄氏度时，只从热力影响看，这个影响就很大，更何况1000m处海温仍有变化，足见这个 过程所具有的热力潜力是十分惊人的。上述厄尔尼诺发生、发展的过程，是

34、平均分析得到的，而每次厄尔尼诺现象又有其各自的不 同特点。如19821983年的厄尔尼诺现象就与上述过程有较大差异，从而形成了 1982-1983 年厄尔尼诺现象的特殊性。对厄尔尼诺发生的频率尚有一些不同看法，Anggell (1981)整理了自1864年以来赤道海温 (SST)的时间序列，在18641983年间共36个暖水年，其时间间隔16年不等，平均 为3.37米。每10年至少有两次高温年，但分布不均匀。各个作者考虑角度不同，给出厄尔 尼诺年也有差异。不过1925, 1930, 19401943, 19571958, 1965, 1972年等强厄尔尼 诺年大体上还是相同的。从近30年资料看

35、，平均每隔大约3. 8年厄尔尼诺岀现1次。由上面的叙述可知，太平洋赤道地区的三种现象是相互联系、相互影响，互为因果的：直至 目前仍很难说明谁是因，谁是果。在本世纪60年代，热带太平洋东部海温的年际变化与南 方涛动之间的密切联系为人们所认识。尤其Bjerknes (1966, 1969, 1972) 一系列的研究， 晴楚地把广阔浩渺的东赤道太平洋的海温的年际变动与赤道附近纬向分量(沃克环流)、赤 道太平洋大范用降水状态等与南方涛动有关的变化联系起来。强有力地证明了赤道太平洋海 温和北半球四风带之间的联系(遥相关)，标志着从着眼于对南方涛动的统计分析转移到物 理学上的诊断研究。因此，近年来在讨论热

36、带海气相互作用时，常把南方涛动、厄尔尼诺、 汪克环流综合在一起分析，因为在厄尔尼诺事件发生的同时有东南太平洋副热带气压下降， 四太平洋赤道海域气压则上升的南方涛动摆动现象，相应的赤道地区东四向环流也减弱。因 此，现在已把单纯的厄尔尼诺事件扩充为厄尔尼诺南方涛动(ENSO)。上述分析可以淸楚地看岀，ENSO现象是海洋一大气相互作用的一种表现，解释ENSO现象 的形成，显然必须是海一气双向耦合的，但至今还没有这样的完整的理论。“EINmo原为渔民称呼圣诞节期间在厄瓜多尔和秘鲁北部沿海水域岀现的暧水现象。后来则 被用来称呼范弗I很广、持续时间很长的海而升温。现在在讨论海-气相互作用中提及的厄尔 尼诺

37、现象即为水温上升异常发展的现象。厄尔尼诺事件的发生分为前兆阶段、异常发展阶段、成熟阶段、惭复常态等四个过程。与El Nino现象相反，在赤道东太平洋水温岀现大范用的比常年低得多的显著下降称为La Nina现象。什么是天气预报？天气预报有哪几种？天气预报就是对未来时期内天气变化的预先估计和预告。“天有不测风云“，这句话充分说明了天气预报的难度。随着科学技术的发展，天气预 报的准确率在不断提髙，人们根据天气预报，可以适时安排生产和生活，使气象为国民经 济建设服务，减少气象灾害的损失。天气预报是根据大气科学的基本理论和技术对某一地区未来的天气作岀分析和预测，这 是大气科学为国民经济建设和人民生活服务

38、的重要手段，准确及时的天气预报对于经济建 设、国防建设的趋利避害。保障人民生命财产安全等方面有极大的社会和经济效益，天气 预报的时限分：12天为短期天气预报，315天为中期天气预报，月、季为长期天气预 报，16小时之内则为短临预报（临近预报）。天气预报的主要方法，目前有天气学方法（以天气图为主，配合气象卫星云图、雷达等资料）数值天气预报以计算机为工具，通过 解流体力学，热力学，动力气象学组成的预报方程，来制作天气预报：统讣预报，以概率论 数理统计为手段作天气预报。以上各种有时互相配合、综合应用，并广泛采用计算机作为 工具。什么是气象、天气和气候地球上覆盖着很厚的空气层，叫做大气。在大气中我们看

39、到阴、睛、冷、暧、干、湿、 雨、雪、雾、风、雷等各种物理、化学状态和现彖，气象就是它们的通称。天气和气候是互相联系的。天气是指一个地区较短时间的大气状况。我们从广播和电 视中收听收看到的2 4、4 8小时天气预报说的是天气：而气候则是一个地区多年的平均 天气状况及其变化特征。世界气象组织规定，3 0年记录为得出气候特征的最短年限。我 国古代以五日为候，三候为气，一年有二十四节气七十二候，各有气象、物候特征，合称 为气候。天气学是研究大气中的天气现象和天气过程的物理本质及其演变规律以及运用这些规律制作 天气预报的科学。是大气科学中的一个重要分支。现代天气学以数学、物理学、流体力学 为基础，以天气

40、图为主要研究工具，通过对气象观测资料、气象卫星和雷达资料的分析， 广泛采用计算机作计算工具。对各种尺度天气系统的物理结构及其发生、发展、移动、演 变过程的物理机制的分析研究，从而建立各种天气学概念模式或理论模式，据此进行天气 预报。天气图是指填有各地同一时间气象要素的特制地图。在天气图底图上，填有各城市、测站的 位宜以及主要的河流、湖泊、山脉等地理标志。气象科技人员，根据天气分析原理和方法 进行分析，从而揭示主要的天气系统，天气现象的分布特征和相互的关系。是目前气象部 门分析和预报天气的一种重要工具。 天气图分地而天气图及髙空天气图主要层次如 850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、2

41、00百帕等天气图，同一时刻上、下层次配合, 可了解天气系统的三度空间结构，根据需要可选用不同范国的天气图，在我国通常用欧亚 范用的天气图，有时也用北半球范囤，或低纬度（30呱一30唔）图或某一省，地区范用的小 图作辅助分析用。副热带高压是指存在于副热带地区一般指南、北纬20-40之间广大地区.的深厚的暧性高气压 系统，它是全球大气环流的一个重要成员。副热带髙压的水平范围可达数千公里，几乎占 了全球而积的1/5l/4o它们在对流层中，低部约500hpa.表现明显。在北半球主要有三 个中心。即太平洋副热带髙压，大西洋副热带高压，北非副热带高压。对我国有重要影响 的是太平洋副热带高压的西侧，习惯上称

42、西太平洋副高。西太平洋副髙随季节变化而有季节性移动。在春季高压脊线还在北纬15。以南。到5月 北移到15型左右。6月上旬到7月上旬则北移到2025N左右。7月上、中旬一8月初脊 线到达30cN左右。9月上旬后脊线又南撤25。“左右。10月上旬以后即南撤至2 0N以南, 转入冬季副髙即全部退到海上，对我国影响就明显减少。由于副高的季节性变动，其西北侧一方而可从洋而上输送大量水汽，另一方而与北方 冷空气交汇，可形成大范围降雨天气并有大眾雨出现。所以，西太平洋副高活动又与我国 汛期有密切关系，如45月份的华南的前汛期，67月份的江淮地区的梅雨。以及78 月份的华北、东北的雨季，都与副高季节性活动有密

43、切关系。但当受到四太平洋副髙控制 时，由于高压内有下沉气流，天气睛好。往往形成干旱。如长江流域梅雨过后出现的伏旱 就是受西太平洋副髙控制造成的。因此，副热带高压的活动对我国及全球天气气候有十分 重要的影响。天气是指某一地区、在某一时段内由各种气象要素所综合体现的大气状态，大气中发生的 阴、睛、风、雨、雷、电、雾、霜、雪等等都是天气现象，它们的产生都与天气系统的活 动有密切的关系，天气与人类的生活、社会、经济活动有十分密切的关系。天气系统是指具有一左的温度、气压或风等气象要素空间结构特征的大气运动系统。如有的以 空间气压分布为特征组成高压、低压、高压脊、低压槽等。有的则以风的分布特征来分， 如气

44、旋，反气旋，切变线等。有的又以温度分布特征来确定，如锋。还有则的以某些天气 特征来分，如雷眾，热带云团等。通常构成天气系统的气压，风，温度及气象要素之间都 有一立的配置关系。大气中各种天气系统的空间范围是不同的，水平尺度可从几公里到 12千公里。英生命史也不同，从几小时到几天都有。气团是指在水平方向上大气的物理属性主要指温度、湿度和稳立度.对比较均匀的大块空 气块。其水平尺度达到几百至几千公里，垂直尺度约几公里到十几公里。气团的形成必须 具有范围大，性质均匀的下垫而，还须有合适的环流条件。气团的分类，若按形成的地理 位置分，则有极地气团（又可分为极地大陆气团和极地海洋气团）。热带气团（又可分为

45、热 带海洋气团和热带大陆气团）。此外，还有中纬度气团它们主要来自极地或热带的变性气团。 若按热力分类，则可分为冷气团和暧气团。活动于我国的主要气团，随季节而有变化。冬季以极地大陆气团为主，我国南方部分 地区则会受热带海洋气团影响夏季主要受热带海洋和热带大陆气团影响，在我国北方则 仍会受极地大陆气团影响。春、秋季则主要有变性极地大陆气团和热带海洋气团。锋面也称为锋面。是指分隔冷、暖两种不同性质气团之间的狭窄的过渡带。这个过渡带自 地而向髙空冷气团一侧倾斜。过渡带在近地而的宽度只有几十公里，到高层可达到20 0-400 公里。锋的长度一般可有几百公里到几千公里，垂直方向可伸展十多公里。在这一过渡带

46、 里温度变化特别大。按照热力学分类方法，若冷气团主动推动暧气团，则称为冷锋。反之称为暧锋。若冷 暧气团相当，则称为准静止锋。若冷锋追上暖锋，则会形成锢囚锋。由于锋是冷暧气团交 界地区，空气活动十分活跃，可以形成一系列的云、雨、大风、降水等天气。在我国一年 四季都有锋的活动，其中冷锋活动最为经常，且能在全国广大地区岀现。在春夏之交，往 往会有准静止锋活动。锋的活动常经历着生成，加强，消亡的过程。一般历史3-5天左右。温带气旋是指生成和活动于中高纬温带地区的低气压系统。从气压场看，是中心气压低于四周，并 有闭合等压线的低压系统。从风场看，在北半球低压区内，风绕低压中心作逆时针旋转。 气象上将这种风

47、逆时针旋转系统称为气旋。温带气旋往往由冷、暧气团组成并伴随有冷、 暧锋活动。这种温带气旋也称为锋而气旋。温带气旋的平均直径约1000公里左右，有的可达23千公里，并大体呈园形。其生 命史可有初生波动阶段，发展成熟阶段，锢囚消亡阶段。在我国活动的温带气旋主要有：北方气旋，包括蒙古气旋，东北低压，黄河气旋。南方气旋包括：江淮气旋，东海气旋等。温带气旋的活动往往带来风雨天气。如东北低压，蒙古气旋, 往往在当地造成大风雪天气，而南方气旋在初夏，可造成尿雨，大风等激烈的天气现象。温带反气旋是指生成和活动于中髙纬、温带地区的高气压系统。从气压场看是中心气压高于四周， 并有闭合等压线的髙压系统。从风场看，在

48、北半球高压区内，风绕高压中心作顺时针旋转。 因此也称为反气旋。温带反气旋一般生成在高纬地区并由冷气团组成，在合适的大气环流 引导下，向南或东南移动。影响中、低纬地区，成为一次冷空气活动。有时可达到寒潮强 度。所以，也称冷性反气旋。温带反气旋的水平范围一般达几千公里，有时可占据我国大部地区。其生命史大体分 为：初生阶段，发展阶段和消亡阶段。温带反气旋从高纬向东南移动时，其前部由于与暧 气团相交，常常形成冷锋。所以，常有云系或风、雨天气。但当冷锋过境，受温带反气旋 控制时，特別在反气旋中心附近，则主要是晴好天气。冬季常会形成霜冻。切变线是指一条近于东四向的风向不连续线，线的两侧风存在明显的气旋性切

49、变。根据风场 的切变型式大体分为：冷锋式切变，即偏北风和西南风的切变：暧锋式切变，即东南风和四南风的切变，准 静止锋式切变即偏东风和偏四风的切变。切变线一般主要岀现在中、低空即3000米和1500 左右的空中.。在我国东部地区常会岀现和维持准静止锋式的切变线。如初夏在江淮流域到长江以南的江淮切变线。复季即会在华北地区出现切变线。由于 切变线是一种风的不连续线，往往会使空气辐合上升。所以，常能形成云雨天气。是造成 夏半年我国降水的一个重要天气系统。大气环流是指大范围大气运动状态。就水平尺度而言，有某一大地区如欧亚地区，某半球或全 球范围的大气运动状态。就时间尺度而言，有某时刻的，也可以有一天或几

50、天，一月或一 季，半年或全年的平均大气运动状态。从垂直尺度而言，可以有对流层，平流层或整个大 气圈的大气运动状态。了解大气环流的特征及英转换规律，对于提髙和改进天气预报准确 率和研究气候变化有重要意义。从全球平均的纬向环流看，任对流层里，最基本的特征是：大气大体上沿纬圈方向绕 地球运行，在低纬地区常盛行东风，称为东风带，又称为信风带北半球为东北信风，南半 球为东南信风中纬度地区则盛行西风，称为西风带。其所跨的纬度比东风带宽。四风强 度随纬度增加。最大风出现在30。0。上空的200百帕附近，称为行星四 风急流。在极地 附近，低层存在较浅薄的弱东风，称为极地东风带。从全球径向环流看，在南北方向及垂

51、直方向上的平均运动构成三个经圈环流：1.低纬 度的正环流，即哈得来环流。在近赤道地区空气受热上升，在高层向北运行逐渐转为偏西 风，在3（TN左右有一股气流下沉，在低层又分为两支，一支向南回到近赤道，另一支北 移。2.中纬度形成一个逆环流或称间接环流，费雷尔环流.。3.极区正环流，即极地下沉 而在60N附近为上升，从而形成一个正环流，但较弱，在中纬地区与低纬区之间，则常 有极锋活动。大气环流的主要成因有以下几方而：一是太阳辐射，这是地球上大气运动能量的来源, 由于地球的自转和公转，地球表而接受太阳辐射能量是不均匀的。热带地区多，而极区少, 从而形成大气的热力环流。二是地球自转，在地球表面运动的大

52、气都会受地转偏向力作用 而发生偏转。三是地球表面海陆分布不均匀。四是大气内部南北之间热量、动量的相互交 换。以上种种因素构成了地球大气环流的平均状态和复杂多变的形态。大气动力学是将包国地球的大气作为运动着的流体，应用流体力学的原理和方法来研究大气的运 动。它从分析地球大气受力状况入手，研究这些力与大气运动的关系，从而探索大气运动 的基本规律和机制。根据牛顿第二运动左律，分析大气中受力情况，可知空气质点主要受 气压梯度力（G）,地转偏向力（A）,重力（g）和摩擦力（F）的作用。气压梯度力G是 由于大气压力不均匀而作用在空气质点上的压力，其方向由高压指向低压，垂直于等压面, 也可以分解成水平气压梯

53、度力和垂直气压梯度力，地转偏向力A是由于地球自转而产生的 柯里奥利力，任北半球，它使运动着空气质点运动方向发生右偏，在南半球则产生左偏，g 为重力，指向地球中心，F为摩擦力和大气粘性力。在地球大气中，大气运动系统的水平尺度是不同的。既有大尺度系统也有中尺度和小 尺度系统，分析各种尺度大气运动系统中空气受力的情况，抓住主要因子，就能得到大气 运动的主要特征，例如大尺度水平运动中，一般遵循地转风原理等等。地转风在大尺度自由大气中（不考虑摩擦力的作用），空气质点所受的水平气压梯度力（G） 和水平地转偏向力（A）达到平衡时的匀速宜线平衡运动，G=A。地转风的表达式：Vg= （9.8/f） / （ H/

54、 n）式中f2oSmq是地转参数，一（H/ n）为高度梯度（相当于气 压梯度）。地转风方向平行于等压线，在北半球，背地转风而立，高压在右，低压在左，南 半球则相反，地转风速度大小与水平气压梯度成正比，即等压线越密（疏）地转风风速越 大（小）。地转风风速还与地球纬度成反比。在中高纬地区，高空的实际风十分接近地转风，风压关系大体遵循上述地转风原理， 这是中高纬地区在分析天气和预报天气中应遵循的原则。梯度风当等压线呈弯曲时，空气质点运动不仅受G和A作用，还要受惯性离心力C.作用。当此三力达到平衡时的圆周运动时，就称为梯度风。在北半球，高压内G+C=A.J即空气质 点绕中心作顺时针旋转运动，在低压内A

55、+C=G。即空气绕低压中心作逆时针旋转运动，这 就是梯度风原理。热成风是指上、下两层等压而上地转风的矢量差称为热成风（Vt）。这是一种与两个气层间温 度分布不均匀有密切关系的。热成风的方向与气层间的平均等温线平行，背热成风而立， 高温区在右侧，低温区在左侧。热成风的大小与气层间的水平温度梯度成正比。即等温线 越密集（疏），热成风就越大（小），这就是热成风原理。应用热成风原理，可在实际工作中进行天气分析，如根据某站风随髙度变化的情况作 温度平流的分析，当风随髙度作逆时针方向旋转时，可判断这个气层间有冷平流，当风随 髙度作顺时针旋转时，则有暧平流。地转偏差是指实际风与地转风的矢量差。我们所说的地转

56、风，梯度风都是一种理论上存在的风， 而不是实际风。实际风与地转风的差异总是存在的，这种差异的存在往往是各种因素造成 的，貝中最主要的有，近地层的摩擦作用，这是由于空气运动时与地表而产生摩擦而出现 的，它的方向与空气运动方向相反，又总是使风速减小。应用热成风原理，可在实际工作中进行天气分析，如根据某站风随髙度变化的情况作温度平流的分析，当风随高度作 逆时针方向旋转时互平衡。考虑了摩擦力后，在低压内就有空气绕中心边作逆时针旋转边向中心辐合。从而产生 上升运动：在髙压内则有空气绕中心边作顺时针旋转边从中心向外辐散，从而产生下沉运动。在自由大气中，还有许多别的因素，可以造成地转偏差，例如空气运动突然产

57、生加速 运动，或者气压场发生突然变化等等。附件A.中国天然植被的功能.效益和价值S3生态过程的机制极英复杂，人们了解甚少，目前还不能对其经济价值做岀全面的评价 I。不过它们对国民经济作出的实际的和潜在的贡献是巨大的。该附件将从经济价值或者 功能丧失的代价两个方而探讨自然植被的各种功能及价值。A. 1水土保持上地的水上平衡与上地利用密切相联。与水上相关的一系列严重环境问题，多数可直接 追溯到对自然植被的干扰。植被对水土保持以及旱涝灾害和沙漠化的防治都发挥着作用。A. 1. 1水源保持自然植被具有“海绵效应”，这是它最重要的功能。植被在雨季可以拦截降雨，保持植 物表面上以及枯枝落叶层中、上壤里及生

58、命组织中的大部分水分，从而减少地表径流。与此 同时，森林和草原可以增加地下水流，延长河川水流在干燥季节的持续时间。因此，森林和 草原通过调节水流能够降低洪水水位，保存水分。森林的海绵效应有四个主要内容。1）枝叶可以拦截和保留降落在树冠上的一些雨水。植物体吸收一小部分雨水，也有一 小部分蒸发到大气中。随森林类型和降水量的变化，树冠拦截的雨水量也不同，一般高达 15%-4（阳刪。其余的雨水则流向叶、枝、干，进而通过根系流入上壊。2）森林表面的灌木与草本植物层拦截并保留的雨水更多。茂密的森林地而植被除截流 一些雨水外，还能够显著地减少雨水对土壤表而的直接冲刷。3）森林地而的枯枝落叶层是森林海绵效应最

59、重要的组成部分，它的功能如下：在上壤表而形成一个保护层，保持上壤结构的稳立性，消除雨水的侵蚀作用；吸收雨水；增加地而的粗糙度，过滤、阻断和减缓地表径流；增加上壤的有机物含量，改善上壤结构和肥力，提高持水能力。英最低有效厚度为0.5-1. Ocm在这个厚度以上，枯枝落叶层增强水文生态功能的效应 可达80$以上刚。4 ）森林的庞大根系以及各种上壤无脊椎动物和微生物的活动，显著地提高了上壤减 少地表径流的物理能力。这些因素有利于水分渗透到较深层的上壤里，从而提高持水能力。 死根和动物洞穴也有利于这种效应啊。草原在水丄保持方而的作用与森林类似，但在数量上不及森林。草原植被覆盖能够降低 雨水的侵蚀能力。

60、然而，能够触发地表径流的初始雨量在森林和草原之间迥然不同。对杉木 林和栋木林来说，触发地表径流所需要的初期降水量为15.8-17.9 mm。对草原而言，需要 的降水量仅仅是4.8mm.灌丛与草原混合带的蓄水能力大约为每公顷25X104t,是荒地的 1.4倍刈。A. 1.2防止缺水缺水在中国许多地区都是非常严重的问题。目前，中国水资源人均占有M 2275m3，仅 为世界平均水平的1/4,低于人均3000m3的轻度缺水标准（48）。水的短缺限制经济的发展。1997年，中国东部发生特大洪水，而在中国北部城市，缺水导致工农业直接的经济损失达2000X108元，相当于当地该年国民生产总值的3%框A1.中