大气与海洋精品课件

1、大气与海洋第1页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态一、地球大气的成分与气象要素 1、地球大气的成分 1）定常成分：各成分间大致保持固定的比例，主要是氮(78.084%)、氧(20.946%)、氩(0.934%)和一些微量惰性气体。 2）可变成分：在大气中的比例随时间、地点而变，包括水汽(0.1-4%)、二氧化碳(0.035%)、臭氧和一些碳、硫、氮的化合物。 干空气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干洁大气，简称干空气。 湿空气：含有水汽的空气。第2页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态 由于大气运动和

2、分子扩散的结果，干洁大气中各成分的比例得以维持常定，85km以下的干空气可当作平均摩尔质量为28.9g/mol的单一气体。 高层大气主要为氮和氧，其他气体含量减少。臭氧主要分布在1040km高处，极大值在2025km附近，可强烈吸收太阳紫外线辐射。CO2占整个大气容积的万分之三。升高趋势。第3页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态2、地球大气的铅直分层 按大气的温度结构分层，即根据铅直温度梯度的方向，把大气分成： 1）对流层：大气的最低层，下界是地球表面，上界是对流层顶。15-20km（赤道），8-12km(极地和温带） 主要特点：温度随高度降低；

3、大气的铅直混合强；气象要素水平分布不均匀。 对流层里集中了大气质量的3/4和几乎全部水汽，又有强烈的铅直运动，因此主要的天气现象和天气过程如寒潮、台风、雷雨、闪电等都发生在这一层。第4页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态2）平流层：由对流层顶向上到50km左右的气层称为平流层。 主要特点：底层温度随高度无大变化，其上部的温度随高度增加而明显增高（O3强烈吸收太阳辐射）。这种温度随高度的逆增现象使平流层大气很稳定，呈现出明显的成层结构，大气的铅直运动很弱，多为平流运动并且尺度很大。 平流层中水汽含量很少，几乎没有在对流层中经常出现的各种天气现象。此

4、外，由于空气中的尘埃很少，大气透明度很高。臭氧层所在。第5页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态3）中层：从平流层顶到8085km高度的气层称中层。 主要特点：温度随高度升高而降低的很快，到中层顶温度下降到180k（-93），是大气中最冷的部分。水汽极少，大气有强烈的铅直运动。 平流层和中层约包含了大气质量的1/4。4）热成层：热成层亦称暖层，温度是随高度增加的。温度随日变化和季节变化显著，也受太阳活动的影响。5）逸散层：热成层顶以上大气的边缘层。温度极高，空气极稀薄，地球引力很小。第6页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第7

5、页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第8页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态3、气象要素：表示大气中物理现象与物理过程的物理量。1）气温：气温是大气温度的简称，是表示大气冷热程度的物理量。2）气压：大气压强简称气压，指观测高度到大气上界单位面积上铅直空气柱的重量。3）湿度：水汽压和饱和水汽压；相对湿度。4）风：空气相对地面作水平运动即为风，即有方向(风的来向，有别于风矢量方向）又有大小，是个向量。第9页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态二、大尺度大气运动的基本特征 1、大气运动

6、的尺度（大气运动的范围）特征： 把有天气意义的大气运动，按水平尺度粗略地分为： 大尺度系统：大气长波、大型气旋、反气旋（数千km) 中尺度系统：小型气旋、反气旋、热带风暴(数百km) 小尺度系统：小型漩涡、雷暴(几十km) 微尺度系统：积云、浓积云(几km) 大气运动的水平尺度越大，生命史越长，铅直速度越小；水平尺度越小，生命史越短，铅直速度越大。 大尺度的大气运动受到科氏力的影响。第10页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二 L/m H/mU/(ms-1)W/( ms-1)/s大尺度系统 106 104 101 10-2 105中尺度系统 105 104 101 10-2

7、 105小尺度系统 104 102104 101102 10-1 104微尺度系统 103 103 100101 10-1100 102104特征量系统量大气运动分类及特征量L：水平尺度，H：垂直尺度，U：水平速度，W：垂直速度，：生命史第11页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态2、自由大气的地转平衡运动 在11.5km以上的大气中，摩擦力很小，可以忽略不计，通常称为自由大气。 在自由大气中，大尺度水平运动基本上是在水平气压梯度力和科氏力相平衡的条件下维持的地转平衡运动。 受科氏力影响，在北半球背风向而立，高压在右，低压在左；南半球相反。第12页

8、，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态三、平均大气环流 一般说来，凡是大范围的、半球的、或全球、对流层、平流层或整层大气长期的平均运动状态，或某一时段的变化过程，都可以称为大气环流。水平大气环流铅直大气环流：北半球有3个闭合环流圈第13页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第14页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第15页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态四、季风 季风是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系。主要是由于海陆温度对比的季节性变化和地球上行星风系的季

9、节性南北移动所致。 特点： 盛行风向随季节的变化而有很大的不同，甚至接近于相反方向 两种季节的风各有不同的源地，因而其气团性质有着本质的差异 能够给天气现象造成明显不同的各种季节 第16页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第一节 地球大气的平均状态全球三个季风区： 1）印度季风区 2）东亚季风区 3）西非季风区。影响季风形成和维持的因素： 1）海陆影响-季节性气压变化 2）行星环流影响 3）青藏高原大地形影响第17页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第18页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第19页，共46页，2022年，5月2

10、0日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统一、锋面与温带气旋1、锋面 长期的大范围的天气观测发现，在地球大气的低层存在着物理属性相对比较均匀的大规模空气集团，其水平尺度数千米，铅直尺度可达对流层顶，这种大规模的空气集团称之为气团。 根据温度不同，气团分为冷气团和暖气团。性质不同的两种气团之间有一狭窄的过渡区域称为锋区。由于锋区的宽度比长度小得多，故可看作一个面，即为锋面，锋面与地面的交线称为锋。被冷气团推动移向暖气团的锋面称为冷锋，反之为暖锋。锋面附近的云雨现象成为锋面天气的主要特征。第20页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第21页，共46页，2022年，5月2

11、0日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统2、温带气旋 依流场的观点称低压系统为气旋，带有锋面的气旋称为锋面气旋。锋面气旋多产生于温带，亦称温带气旋。 锋面气旋天气是由各方面因素决定的。云雨天气是其主要特征。第22页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第23页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统3、爆发性气旋 在中纬度海洋上常发生一种急速发展的气旋，其中心气压在24小时内下降达24hPa以上，引起海上强风，风速可达2030m/s，成为海上严重的灾害性天气。当24小时内气旋加深率至少每小时1hPa时，称为气旋的爆发性发展，这

12、种气旋称爆发性气旋-海洋气象“炸弹”。爆发性气旋主要发生在大陆东岸，太平洋和大西洋的西部，尤其是黑潮流域和湾流流域。第24页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统二、热带气旋与台风1、一般说明 台风是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡旋，是达到一定强度的热带气旋。台风伴有狂风暴雨，是一种灾害性天气系统。 世界各地对台风的称谓不同，在东太平洋和大西洋称飓风，在印度洋称热带风暴，在南半球称热带气旋。第25页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二台风第一列第二列第三列第四列第五列备注英文名中文名英文名中文名英文名中文名英文名中文名

13、英文名中文名名字来源Damrey达维Kong-rey康妮Nakri娜基莉Krovanh科罗旺Sarika莎莉嘉柬埔寨Haikui 海葵Yutu玉兔Fengshen风神Dujuan杜鹃Haima海马中国Kirogi鸿雁Toraji桃芝Kalmaegi海鸥Mujigea彩虹Meari米雷朝鲜Kai-tak启德Man-yi万宜Fung-wong凤凰Choi-wan彩云Ma-on马鞍中国香港Tembin天秤Usagi天兔Kammuri北冕Koppu巨爵Tokage蝎虎日本Bolaven布拉万Pabuk帕布Phanfone巴蓬Ketsana凯萨娜Nock-ten洛坦老挝Sanba三巴Wutip蝴蝶Von

14、gfong黄蜂Parma芭玛Muifa梅花中国澳门Jelawat杰拉华Sepat圣帕Nuri鹦鹉Melor茉莉Merbok苗柏马来西亚Ewiniar艾云尼Fitow菲特Sinlaku森拉克Nepartak尼伯特Nanmadol南玛都密克罗尼西亚Maliksi马力斯Danas丹娜丝Hagupit黑格比Lupit卢碧Talas塔拉斯菲律宾Kaemi格美Nari百合Changmi蔷薇Mirinae银河Noru奥鹿韩国Prapiroon派比安Wipha韦帕Mekkhala米克拉Nida妮妲Kulap玫瑰泰国Maria玛莉亚Francisco范斯高Higos海高斯Omais奥麦斯Roke洛克美国Son

15、Tinh山神Lekima利奇马Bavi巴威Conson康森Sonca桑卡越南Bopha宝霞Krosa罗莎Maysak美莎克Chanthu灿都Nesat纳沙柬埔寨Wukong悟空Haiyan海燕Haishen海神Dianmu电母Haitang海棠中国Sonamu清松Podul杨柳Noul红霞Mindulle蒲公英Nalgae尼格朝鲜Shanshan珊珊Lingling玲玲Dolphin白海豚Lionrock狮子山Banyan榕树中国香港Yagi摩羯Kajiki剑鱼Kujira鲸鱼Kompasu圆规Washi天鹰日本Leepi丽琵Faxai法茜Chan-hom灿鸿Namtheun南川Pakhar帕

16、卡老挝Bebinca贝碧嘉Peipah琵琶Linfa莲花Malou玛瑙Sanvu珊瑚中国澳门Rumbia温比亚Tapah塔巴Nangka浪卡Meranti莫兰蒂Mawar玛娃马来西亚Soulik苏力Mitag米娜Soudelor苏迪罗Fanapi凡亚比Guchol古超密克罗尼西亚Cimaron西马仑Hagibis海贝思Molave莫拉菲Malakas马勒卡Talim泰利菲律宾Chebi飞燕Noguri浣熊Koni天鹅Megi鲇鱼Doksuri杜苏芮韩国Mangkhut山竹Rammasun威马逊Morakot莫拉克Chaba暹芭Khanun卡努泰国Utor尤特Matmo麦德姆Etau艾涛Aere

17、艾利Vicente韦森特美国Trami潭美Halong夏浪Vamco环高Songda桑达Saola苏拉越南第26页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第27页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统2、台风的结构 台风是一种天气尺度、暖中心的强气旋性涡旋，在北半球呈逆时针旋转。发展成熟的台风及其要素值多呈圆形对称分布，台风涡旋半径一般为5001000km，铅直范围一般到对流层顶。3、台风的移动 台风的移动受自身旋转、环境流场、西风带天气系统和热带天气系统等影响。第28页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海

18、洋上的天气系统三、副热带高压 在南北半球的副热带地区，存在着副热带高压带，它是由若干高压单体组成的，这些单体统称为副热带高压。 1、太平洋副热带高压的结构 太平洋副热带高压常年存在，是一个深厚的暖性高压系统。其范围和强度，夏季远超过冬季。太平洋副热带高压呈东西向扁平状，其长轴多呈西西南东东北走向。第29页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统 2、西太平洋副热带高压的活动 在对流层中上层，太平洋副热带高压的主体一般位于海上，但其西端的高压脊在夏季可升入中国大陆。 西太平洋副热带高压的活动主要表现为季节变化和长期变化。从5月到8月西太平洋副高从南向北推进

19、，8月达到最北，8月后南退。第30页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第二节 海洋上的天气系统四、热带辐合带 热带辐合带（ITCZ）又称赤道辐合带，是赤道低压带两侧南北半球信风形成的气流辐合带。它构成Hadley环流的上升支。 热带辐合带是热带地区热量、水汽集中最多的地带，也是热带扰动发生的主要源地，热带风暴、台风和飓风多是辐合带上的扰动发展起来的。 热带辐合带的位置随季节而南北移动，在不同地区，辐合带的进退情况有所不同。第31页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用一、海洋在气候系统中的地位 1、气候系统1）气候系统的组成：气候

20、系统是由五个主要分量构成的综合系统，这五个相互联系和相互作用的分量是：大气圈、水圈（海洋）、冰雪圈、陆地表面和生物圈。把气候变化视为包括大气、海洋、冰雪圈、陆地表面和生物圈组成的气候系统的总体行为。第32页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第33页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用2）气候系统的性质气候系统的各子系统都是开放的非孤立系统；气候系统的各分量是非均匀的热力学动力学系统；气候系统各不同分量的估计时间尺度在不同子系统之间的变化很大，甚至在同一个子系统内变化也很大（大气边界层-分钟、小时，自由大气-数周到几个月，海洋表面

21、混合层-数周到几年，深层海水-几十年到几千年）；由于气候系统内部的复杂性以及不同的系统有不同的响应时间，在研究气候系统时，不可能也不必要把全部子系统同时考虑在内，因而可依序考虑内部系统和外部系统；气候系统主要由两个外强迫来制约其全球行为，它们就是太阳辐射和重力作用。第34页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用2、海洋在气候系统中的地位 海洋在气候系统中的重要地位是由海洋自身的性质所决定的。 1）海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。 2）海洋有着极大的热容量，相对大气运动而言，海洋运动比较稳定，运动和变化比较缓慢。 3）海洋是地球大气系统中CO

22、2的最大的汇。第35页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用3、海洋在气候系统中的作用 1）海洋对大气系统热力平衡的影响（储存释放水平输送） 2）海洋对水汽循环的影响（大气水分的86，蒸发凝结） 3）海洋对大气运动的调谐作用（滞后效应） 4）海洋对温室效应的缓解作用（光合作用）第36页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用二、海洋大气相互作用的基本特征 1、海洋对大气的热力作用 海洋有较大的净辐射收入，是重要的能量源地。海洋向大气提供热量，通过热力强迫，驱动地球大气系统的运动。 2、大气对海洋的风应力强迫大洋环

23、流与风应力强迫有密切关系。 3、海洋混合层 海气相互作用是通过大气和海洋混合层间热量、动量和质量的直接交换而奏效的。太阳辐射能通过影响混合层而成为驱动整个海洋运动的重要原动力。第37页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用三、ENSO及其对大气环流的影响 1、ENSO事件 ENSO是厄尔尼诺（EL Nino）和南方涛动（Southern Oscillation）的合称。 1）厄尔尼诺：历史上厄尔尼诺一直是指每年圣诞节前后，沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的暖洋流，它代替了通常对应的冷水。第38页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三

24、节 海洋大气相互作用三、ENSO及其对大气环流的影响近年来，厄尔尼诺的名称已倾向于用来指一种更大尺度的海洋异常现象，它不是每年，而是37年发生一次。由于赤道东风弱化和降水减少导致太平洋表层突然升温的现象。升温减缓了营养丰富、温度较低的深层水上升，因而导致全球气候异常。厄尔尼诺现象发生时，整个赤道东太平洋表现出振幅达几摄氏度的增暖。另外，与赤道海表水温的这种变化相联系，海洋和大气环流也发生很大的异常。第39页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用2）南方涛动（SO）：用以描述热带东太平洋地区与热带印度洋地区气压场反相变化的跷跷板现象。南方涛动影响到全球海

25、洋和大气状况。与厄尔尼诺呈反相关关系。第40页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二 3）拉尼娜（La Nia )：字面意思是“女孩”，它指的是赤道附近东太平洋水温反常变化的一种现象。“拉尼娜”是由“厄尔尼诺”现象造成的庞大冷水区域在东太平洋浮出水面后形成的，因其特征与“厄尔尼诺”现象相反，也被称为“反厄尔尼诺”现象。“拉尼娜”现象的征兆是飓风、暴雨和严寒，它与“厄尔尼诺”现象均会使全球气候出现严重异常。第三节 海洋大气相互作用第41页，共46页，2022年，5月20日，14点38分，星期二第三节 海洋大气相互作用3、ENSO对大气环流的影响 ENSO对大气环流以及全球许多地方