第四讲气候形成与分类

第四讲气候的形成与分类

基本概念大气：指围绕着地球的厚层气体。大气圈：指大气所形成的连续圈层。大气过程：指大气圈中存在的各种物理过程，如辐射过程、增温冷却过程、蒸发凝结过程等。天气：某地区短时间内大气过程和现象的综合。即短时间内风、云、降水、温度和气压等气象要素连续变化的综合现象。其特点是多变。气候：指某地区多年间常见的和特有的大气过程和现象的综合。——当代气候，按照世界气象组织（WMO）的规定，以1931—1960年的气候要素的统计量作为可比较标准。对于当前气候，以刚刚过去的30年的平均值作为准标准，每过10年更新一次。30年气候具有近似稳定性。——气候的空间尺度大小不同，可以分为全球气候、区域气候、小气候等。1.气候的概念指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征。一、气候和气候系统（一）气候的概念气候1气候春江水暖鸭先知气候2气候春天的故事气候3气候夏日炎炎气候4气候暴雨后的彩虹气候5气候秋天的童话气候6气候海上生明月气候7气候初雪气候8气候大雪兆丰年（二）气候系统一般来说，完整的气候系统由五个部分组成。1.大气圈是气候系统的主体，也是系统最易变化和最敏感的部分。2.海洋海洋是气候系统的热量储存库。3.冰雪圈他们是气候变化的指示器，又对气候长期变化产生反馈，在地球热平衡中起着重要作用。4.陆面（岩石圈）5.生物圈(包括人类圈)是地球生命物质构成的圈层。他们不仅对气候变化敏感，也影响气候。

二、气候的形成

（一）气候形成的辐射因子太阳辐射是气候系统的能源，也是一切大气物理过程和现象形成的基本动力，在气候形成中起主导作用。辐射因子是一种纬度因素。1、地球的有效温度——地表温度288k（约15℃），适合液态水的存在及其相变。2、天文气候——指地球表面因辐射平衡温度随纬度和季节的分布形成的假想的简单气候模式（未考虑海陆差异和地表起伏）。影响因子：日地距离、太阳高度、日照时间；◆7个纬度气候带赤道带（±10°）、热带（±10°——25°）

、副热带（±25°——35°

）

、温带（±35°——55°

）

、副寒带（±55°——60°

）

、寒带（±60°——75°

）

、极地带（±75°——90°

）

。（二）气候形成的环流因子地表太阳辐射能量分布不均引起的大气环流是热量和水分的转移者，也是气团形成的基本原因。大气环流使不同性质的气团发生移动是不同地区气候形成和变化的重要方式。1、大气环流与热量输送和水分循环大气环流将热量从能量盈余的低纬地区输向能量亏损的高纬地区，还将水分充足地区，如海面和热带潮湿地区输送到其他地区。盛行气流是形成天气和气候的重要因素。热量的纬向输送；热量的海陆输送（与季节有关）；水分的全球平衡；大气环流按规模和尺度不同分为行星风系、季风环流和局地环流。行星风系——行星风系是指不考虑海陆分布和地形起伏等的影响，全球性的低层盛行风带。

主要包括三个盛行风带：①信风带：由副热带高压带吹向赤道。北半球为东北信风，南半球为东南信风；②盛行西风带：由副热带高压带吹向高纬地区。北半球为西南风，南半球为西北风；③极地东风带：由极地高压向外辐散形成。全球大气环流示意图经向三圈环流65°NNS30°N30°S65°SHHHHLLLEENESEWWWWWW极地高压副极地低压副热带高压赤道低压副热带高压副极地低压极地高压0°经向三圈环流①信风环流圈（Hadley环流）：分布于赤道与南北纬30°之间。高空由赤道吹向副热带高压带（西风），地面由副热带吹向赤道（信风）。②中纬度环流圈（Ferrel环流）：分布于中纬度约30°—65°地带。地面由副热带高压带吹向副极地低压带（西风），高空由副极地低压带返回。③极地环流圈：分布于高纬度约60°与极地之间地带。地面由极地高压带吹向副极地低压带（东风），高空由副极地低压带返回（西风）。季风环流季风的英文名称是“monsoon”，源自阿拉伯语“mausem”，意为季节。◆以一年为周期，大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风是由于海洋与大陆之间的热力差异而形成的大范围热力环流。◆夏季，风由海洋吹向陆地，形成夏季风；冬季，风由陆地吹向海洋，形成冬季风。局地环流——指由于局部环境如地形起伏、受热不均等而产生的小范围环流，也称地方性风系。

1、海陆风：白天，地面风由海向陆，上层风则由陆向海；夜晚风向相反；2、山谷风：白天，地面风从谷地吹向山坡，夜晚风向相反；3、焚风：背风坡气温比迎风坡同高度上的气温高很多、干燥很多。在山区，一年四季均可出现。海陆风与山谷风海陆山谷谷风地形雨与焚风迎风坡背风坡大陆海洋水汽输送径流输送蒸发2、大气环流与海温异常◆海洋不仅是地球的水库，还是大气中水汽和陆地水的主要来源。世界海洋每年蒸发总量达45万km3，其中约90%的水汽直接在海洋上空凝结，并以降水的形式返回海洋，其余约10％的水汽由大气输送到陆地上空，凝结降落，再通过河川径流返回海洋。◆地球表面是大气的主要的直接热源，全球海洋吸收了到达地球表面的太阳总辐射量的70％左右，海洋和大气之间广泛存在着物质和能量的交换。★沃克环流（纬向环流）◆赤道地区大洋的东侧是下层冷海水上升作用最为强烈的地区。在东赤道太平洋地区强烈的冷海水上翻，使得其海洋表层温度与西赤道太平洋地区的“暖地”之间形成强烈的对比。在东赤道太平洋冷水域的上空大气强烈下沉，西赤道太平洋印度尼西亚海洋大陆上空大气对流强烈，大气以上升为主，这样就形成一个闭合的东西向环流圈，称为沃克环流。◆沃克环流是赤道地区海－气作用的产物，并通过大气的动力影响到世界其它地区，整个赤道均存在沃克环流。★厄尔尼诺与拉尼娜◆厄尔尼诺（ElNino）是西班牙语“圣婴”音译，原指每年圣诞节前后，沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸出现一股弱暖洋流，取代了沿岸原有冷海水的现象。现在，厄尔尼诺一词是指大范围的海洋异常现象，即赤道太平洋中部和东部海洋表层水温持续异常增温（连续6个月高于多年平均温度0.5℃以上）的现象。（暖水事件）◆拉尼娜（LaNina）是西班牙语“圣女”的音译，又称“反厄尔尼诺”，是指赤道太平洋中部和东部海洋表层水温持续异常降温（连续6个月低于多年平均温度0.5℃以下）的现象。（冷水事件）★厄尔尼诺与拉尼娜的形成◆在正常情况下，赤道太平洋海面盛行赤道东风，而东南太平洋则吹东南信风，大洋东侧表层的暖海水被吹送到西太平洋，其下层的冷海水则不断向上补充表层流失的暖海水，结果使西太平洋海平面上升，热量聚积。西太平洋海平面通常比东部高40cm，表层海水年平均温为29℃，而东部沿岸受下层上涌冷海水的影响，仅有24℃左右，东西两侧相差3～6℃。形成◆当洋流运动异常或大气环流变化而导致赤道东风和东南信风减弱时，赤道太平洋海面西高东低的温度分布将会被破坏，赤道逆流增强，西太平洋温暖的海水向东延伸，从而使东太平洋补充表层的下层冷海水减少，表层海水温度上升，形成厄尔尼诺。◆而当赤道东风和东南信风增强时，东太平洋更多表层的暖海水被吹送到西太平洋，导致更多的下层冷海水补充上表层，表层海水温度因而下降，结果使太平洋东西两侧表层海水的温差加大，形成拉尼娜。★南方涛动（SouthernOscillation）

◆在正常情况下，南半球热带东太平洋海平面的气压比较高（受寒流影响），西太平洋气压比较低（受暖流影响）

，这种气压一边高一边低、如同跷跷板一样的现象，称为“南方涛动”。◆厄尔尼诺现象发生时，东太平洋的气压下降，西太平洋的气压则上升，东西两侧气压差减小；拉尼娜现象发生之时则相反，东太平洋的气压更高，西太平洋的气压更低，东西两侧气压差增大。★南方涛动指数（SOI）SOI＝PT－PDPT：赤道东太平洋海平面气压；PD：印度尼西亚海平面气压。◆常采用赤道太平洋的大溪地岛与澳洲达尔文之间的气压差为标准，判断是否发生了厄尔尼诺或拉尼娜现象。——大溪地岛气压－达尔文气压＝负值时，就认为将会发生厄尔尼诺现象；——大溪地岛气压－达尔文气压＝正值，则拉尼娜现象将要发生了。★厄尔尼诺和拉尼娜引发气候异常◆当厄尔尼诺发生时，热带中、东太平洋海温迅速升高，主要降水区由印度尼西亚地区东移至日界线附近，直接导致该海域和南美太平洋沿岸哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等地异常多雨。厄尔尼诺还会抑制西太平洋和北大西洋热带风暴生成，使得东北太平洋飓风增多。◆另一方面，厄尔尼诺事件又使热带西太平洋降雨减少，造成南亚、印度尼西亚、马来西亚、东南亚和澳大利亚等地大范围的严重干旱。厄尔尼诺还会导致加拿大西部、美国北部出现暖冬，使美国南部冬季潮湿多雨。★厄尔尼诺和拉尼娜的发生频率◆厄尔尼诺是一种全球区域性和周期性发生的海洋异常现象。20世纪80年代以来，厄尔尼诺更是频繁发生，一般3～7年一次，每次持续时间一年左右。◆拉尼娜发生的次数较少，在过去100年里，拉尼娜总共才发生过4次，最近的一次发生在1998年末。★厄尔尼诺对我国气候的影响①使来自东南部海洋上的夏季风强度减弱，造成夏季降雨带的位置偏南，出现南方暴雨成灾、北方干旱少雨的异常现象；②长江中下游地区进入梅雨期偏晚；③东部地区秋季容易出现北少南多的降雨分布；④容易出现暖冬；⑤在西北太平洋和南海地区生成的热带气旋或台风数量偏少。夏季海洋气温分布冬季海洋气温分布全球降水的空间分布全球海洋降水与蒸发的经向分布沃克环流（正常状态）沃克环流（厄尔尼诺状态）正常状态29℃

24℃

WE西海面高40cm左右平均温高3～6℃

厄尔尼诺发生的状态WE正常状态（1993.12）厄尔尼诺状态（1997.12）拉尼娜状态（1998.12）厄尔尼诺的影响（夏季）厄尔尼诺的影响（冬季）1550—2003年中强厄尔尼诺已发生27次九江，1998.08.09洪水广西梧州，2005.06.蝗虫灾害3蝗虫灾害（三）气候形成的地理因子地理因子通过对辐射因子与环流因子的影响而作用于气候。地理环境使得气候既具有纬度地带性，又具有非地带性。①海陆分布对气候的影响——海洋性气候与大陆性气候；②洋流对气候的影响——暖流与寒流；③地形对气候的影响——海拔高度、地表形态、坡向等影响水热条件的再分配，从而对气候产生影响。三、气候带和气候型（一）低纬度气候（二）中纬度气候（三）高纬度气候（四）高地气候（五）城市气候★气候分类方法◆遵循求大同、存小异的原则，将全球气候按某种标准划分成若干类型，叫气候分类。

实验分类法根据大量的气象要素的长期观测记录，以及自然界的植物、土壤、水文特征等来划分。

成因分类法根据气候形成的辐射因子、环流因子、下垫面因子来划分。中学的分类★世界气候类型全球气候分为3个气候带、16个气候型，以及高地气候。P1151113345555（一）低纬度气候低纬度的气候主要受赤道气团和热带气团所控制。影响气候的主要环流系统包括：赤道辐合带、沃克环流、信风、赤道西风、热带气旋、副热带高亚。因而全年高温，最冷月平均温＞15～18℃，年蒸发量＞1300mm。低纬度的气候可分为以下5种类型。1、赤道多雨气候南、北纬5°～10°以内；分布在刚果河流域、亚马孙河流域、印尼等。受赤道气团控制，年平均气温26℃，年降水量＞2000mm；2、热带海洋性气候南北纬10°～25°信风带大陆东岸及热带海洋中的一些岛屿上；加勒比海沿岸、巴西高原东侧、马达加斯加东岸、夏威夷、澳洲东北沿岸等。受热带海洋气团、信风控制。赤道多雨气候3、热带干湿季气候南北纬5°～15°之间；分布于赤道多雨带外围的中南美洲、非洲。受信风控制时，盛行热带大陆气团，为干季；太阳高度角较大时，受赤道气团控制，为雨季。4、热带季风气候纬度10°至回归线附近的亚洲大陆东南部；受热带大陆气团和赤道气团交替控制，冬、夏季风显著，年平均气温＞20℃，降水量1500～2000mm

热带季风气候5、热带干旱与半干旱气候分布在副热带及信风带的大陆中心和大陆西岸，大致纬度15°～25°之间。再分为三个亚型：5a：热带干旱气候，终年受副高控制，高温，极其少雨；5b：热带西岸多雾干旱气候，终年受海洋副高控制，较凉，多雾少雨；5c：热带半干旱气候，大半年受副高控制，太阳高度角较大时，受赤道气团影响，出现短暂雨季。热带干旱气候（二）中纬度气候中纬度的气候主要受热带气团和极地气团所控制。影响气候的主要环流系统包括：极锋、盛行西风、温带气旋和反气旋、副高、热带气旋等。全年地气系统的辐射差额变化较大，因此四季分明，最冷月平均气温＜15～18℃，有4～12个月平均气温＞10℃，年蒸发量525～1300mm。天气的非周期性变化和降水的季节变化都很显著。6、副热带干旱与半干旱气候分布在热带干旱气候向高纬度的一侧，南北纬25°～35°的大陆西岸和内陆；受副高和信风控制而成。6a：副热带干旱气候，比5a型凉季气温较低，有少量气旋雨；6b：副热带半干旱气候，比6a型气温更低些，雨量更多些。7、副热带季风气候分布在副热带亚欧大陆东岸，25°～35°；受热带海洋气团和极地大陆气团交替控制，夏湿热、冬温干，四季分明，夏雨较集中（＞750～1000mm）。8、副热带湿润气候南北美洲、非洲和澳洲东岸，南北纬20°～35°；因大陆小未形成季风气候，降雨季节分配较均匀，冬夏温差较小。副热带季风气候9、副热带夏干气候（地中海气候）分布在副热带大陆西岸30°～40°之间；受副高（夏季）和西风带（冬季）交替控制。冬暖湿润，夏热干燥。年降水量300～1000mm。10、温带海洋性气候温带大陆西岸40°～60°之间；终年盛行西风，受温带海洋气团控制。冬暖夏凉，全年降水较均匀约750～1000mm。11、温带季风气候亚欧大陆东岸35°～55°之间地带；温带大陆气团（冬季）和温带海洋气团或变性热带海洋气团（夏季）的交替控制，季风显著，冬寒冷干燥，夏温暖多雨，而且夏雨集中，气温年较差较大。12、温带大陆性湿润气候分布在40°～60°的亚欧大陆温带海洋性气候的东侧，以及北美100°W以东的温带地区。冬受极地大陆气团控制而寒冷，有少量气旋雨；夏受热带海洋气团影响，降水稍多，但不如季风气候集中。13、温带干旱与半干旱气候分布在35°～50°的亚洲和北美大陆中心。终年受温带大陆气团控制，气候干燥，夏热冬寒，气温年较差很大。13a：温带干旱气候，主要景观是荒漠，年降水量＜2