第4章气候系统与气候变化

主要内容一、气候形成二、气候带与气候型三、气候变化：特征、原因、影响四、气候变化研究方法第四章气候系统与气候变化学时：44.1气候相关概念一、气候的概念二、气候系统

第四章气候系统与气候变化1·定义：气候是指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征。它既反映平均情况，也反映极端情况，是各种天气现象的多年综合。气候和天气是两个不同的概念。从时间尺度上看，气候是时间尺度很长的天气过程，天气则是瞬时或短时间内的大气状态。从空间尺度看，天气多指对流层的大气物理状况，而气候涉及整个大气圈。第四章气候系统与气候变化一、气候的概念第四章气候系统与气候变化天气与气候对比对于当前气候，规定用刚刚过去的三个十年，共30年的平均值作为准平均，每过十年更新1次。目前应用1971－2000年准平均，到2010年的当代气候为1981-2010年。第四章气候系统与气候变化2、当代气候二、气候系统概念20世纪70年代提出的一个新概念，组成成员有5部分，是一个复合系统，基本属性：1、热力属性2、动力属性3、水分属性4、静力学属性第四章气候系统与气候变化最主要、最活跃的成员。狭义气候的概念：低层大气airsurfacetemperatureprecipitationsealevelpressure大气：整体（大气环流）大气环流是影响局地气候的重要因子，是形成气候异常的直接原因。大气的弱点：记忆力小动力：如果没有外界能量输入，整个大气动能仅够维持1周。热力：海洋最上层100m变化1ºC，整层大气就要变化几度。维持大气基本状况的两个基本量都不持久，大气的变化依靠下垫面和其它成员的影响，最主要是海洋。第四章气候系统与气候变化1、大气圈

海洋：重要成员，全球能量的储存库（过去认为）海洋传送带决定于海水的温度、盐度。在20世纪不到10年的时间提出THC（thethermohalinecirculation）。THC有几十年的振荡——年代际变化，数值模式也模拟出海洋的THC。

THC被认为是气候年代际变化的重要原因，后来发现也是千年尺度气候变化的原因。过去只注意到海-气在界面的动力、热力、质量交换。ENSO：年际变化的最强信号。第四章气候系统与气候变化2、海洋

3·冰雪圈全球陆地的10.6%被其覆盖。作用：阻止大气与下垫面热量、物质交换，主要影响反照率。冰期-间冰期旋回，其温度变化幅度无法完全用地球轨道要素解释，冰雪反馈作用在气候系统中起到非常大的作用，是气候变化的指示器。第四章气候系统与气候变化4、陆面指山脉、地表岩石、沉积物和土壤等。变化的周期长，在气候的长期变化中起到重要的作用。自1960年代始的Sahel（位于SaharaDesert北部）干旱，植被覆盖破坏严重，持续30多年的Sahel干旱是20世纪重要的气候异常现象之一。亚马孙河流域热带森林大面积减少与下游径流增加和温度升高等。第四章气候系统与气候变化5、生物既改变气候又对气候变化产生响应。最活跃部分为人类。a.人类活动对大气成份的改变。b.人类对环境的破坏（亚玛逊原始森林严重被破坏，IGBP下的新国际计划，季风亚洲区计划都主要是针对人类活动可能引起的全球变化，包括环境等）。第四章气候系统与气候变化第二节 气候形成气候的形成和变化受很多因素的影响，其中主要包括：一、辐射因子二、环流因子三、地理因子四、宇宙地球物理因子五、人类活动的影响第四章气候系统与气候变化一、辐射因子太阳辐射是气候系统的能源，又是一切大气物理过程和现象形成的基本动力，在气候形成中起着主导作用。不同地区的气候差异及气候季节交替，主要是由太阳辐射能在地球表面分布不均匀及其变化引起的。而太阳辐射的时空分布受纬度制约，故气候形成的辐射因子是一种纬度因素。第四章气候系统与气候变化1·地球上的天文气候太阳辐射在大气上界的空间分布由日地距离决定，称为天文辐射；天文辐射所决定的地球表面的气候为天文气候。天文气候能够反映地球气候的基本轮廓。研究天文气候既可以使问题简化，又能突出太阳辐射对气候形成的实质性作用。太阳天文辐射量的大小取决于日地距离、太阳高度和日照时间。在这些因子的作用下，同一纬度的天文辐射，日总量、季总量、年总量都相同。即太阳辐射总量具有与纬线圈平行呈带状分布的特点，这是形成气候带的主要原因。第四章气候系统与气候变化日地距离第四章气候系统与气候变化I为大气上界太阳辐射强度，a为地球公转轨道的平均半径，I0为太阳常数（1370W/m2），b为该时刻的日地距离。日地距离第四章气候系统与气候变化日地距离不断改变，1月经过近日点，7月经过远日点，近日点比远日点获得太阳辐射能多7%，这样使北半球的太阳辐射冬夏差异比南半球小。但实际上已经被地表的海陆差异掩盖。近日点1月3日远日点7月4日夏至日春分日秋分日冬至日太阳高度角：太阳光线与地平面的夹角第四章气候系统与气候变化郎伯定律表明：

大气上界太阳辐射强度与太阳高度的正弦成正比，与日地距离平方成反比。

这是造成天文辐射总量因时因地变化的原因。日照时间第四章气候系统与气候变化Φ为纬度，δ为太阳赤纬，2ω0为白昼长度。地球的自转形成了地球表面的昼夜交替，为纬度的函数。（1）赤道附近太阳辐射年变化平缓，春秋分略高，冬夏至略低。

（2）极圈内极夜为0，极昼最大，并略高于赤道。

（3）极圈与回归线之间呈现单峰变化，北2半球夏至日最高，冬至日最低，南半球相反。

地球气候带根据太阳天文辐射空间分布，通常可把地球上划分为7个纬度气候带即赤道带、热带、副热带、温带、副寒带、寒带和极地带。二、环流因子

地表太阳辐射能量不均引起的大气环流是热量和水分的转移者，也是形成气团的基本原因。它促使不同性质气团发生移动，而气团的水平交换是不同地区气候形成及其变化的重要方式。因此，在不同纬度的环流形势下形成的气候类型也不同。1、热量输送：1）不同纬度间热量输送350S～350N之间辐射热量收入大于支出，说明热带和副热带有热量盈余。高纬度地区有热量亏损。但热带并未持续增温，极地也没有持续降温，表明必然存在热量由低纬向高纬的输送第四章气候系统与气候变化上表表明大气环流在缓和赤道与极地温差上起着巨大作用。2）海陆间热量输送冬半年大陆是冷源，海洋是热源，在盛行海洋气团的沿海地区，热量由海洋输送到大陆，故迎风海岸气温比同纬度内陆高；而在大陆冷风影响下，近陆海面气温比同纬度海洋表面气温低。夏半年大陆是热源，海洋是冷源，热量由大陆输送到海洋，但输送的热量远比冬季海洋向大陆的小。这种海陆热量交换是造成同纬度大陆东岸和大陆内部气温显著差异的重要原因。2、水分输送在副热带，蒸发量大于降水量，在赤道和中高纬度，降水量大于蒸发量，因此要达到水分平衡必须经过大气运动，把水汽从盈余地区输送到亏损地区。大气环流具有明显的非周期性变化。纬圈环流减弱时，南北水平温度梯度加大，冷暖气团活跃，有利于锋面、气旋产生，多雨天气相应增多，某些地区将出现气候异常现象；反之，纬圈环流加强时，南北水平温度梯度减小，冷暖气团不活跃，某些地方往往受单一气团控制，不利于锋面、气旋的形成与发展，降水天气显著减少，因而出现特别热和干的气候异常现象。第四章气候系统与气候变化第四章气候系统与气候变化三、气候形成的地理因子地理因子通过对辐射因子和环流因子的影响作用于气候。任何气候都与一定的地区相联系，即气候是结合所在的地理环境出现的。地理环境使得地球气候具有纬度地带性和非地带性特征。因此，分析气候成因必须考虑地理环境。（一）海陆分布对气候的影响（二）洋流因子（三）地形对气候的影响第四章气候系统与气候变化（一）海陆分布对气候的影响海陆不同物理性质导致同纬度、同季节海洋和大陆的增温和冷却显著不同。海上和陆上气温也有明显差异，不仅破坏温度的纬度地带性分布，而且还影响到气压分布、大气运动方向即水平分布。（二）洋流因子洋流是大洋中任一持续不断并主要呈水平流动的海水，它可以从低纬度向高纬度传输热量，又能从高纬地区向低纬输送海冰和冷水。据卫星观测，在20°

N洋流输送的热量占地－气系统总热量传输的74％，而在30～35°

N洋流传输的热量是总传输热量的47％，因此，洋流对气候的形成具有重要作用。第四章气候系统与气候变化1、洋流的形成和分类海洋中大规模的海水沿着一定的方向从一个地方向另一个地方持续不断的水平流动称为海流或洋流。洋流按成因可分为：风海流、密度流、倾斜流、补偿流等；按其水温低于或高于所经海区的水温可以分为寒流和暖流；按其与海岸的相对位置分为沿岸流、向岸流和离岸流。在垂直方向上，海水从深层上升的流动称为上升流（涌流），表层海水被迫下沉的流动称为下降流。上升流和下降流是在垂直方向发生的补偿流。风洋流又称为风生海流或吹送流，沿风向流动的长期而稳定的洋流称为漂流，是大洋表层海水在风的切应力作用下而产生的洋流。密度流是同一深度海水密度沿水平方向分布不均匀而引起的洋流。倾斜流是因江河水的注入、降水、气压变化和风力等因子造成海面倾斜而引起的海水流动，故倾斜流又称为坡度流。补偿流是在某一海区因海水的大量流出而引起海面降低，海水即由临近海区流入而引起的洋流。补偿流分为垂直补偿流和水平补偿流。海水从深层上升以补充表层海水流失的现象称为涌升流。表层海水发生堆积被迫下沉所形成的海水流动称为下降流。Ekman效应：由于地转偏向力的影响，表层海水流动方向与风向成45°夹角，洋流与风向的夹角随深度逐渐增大，流速逐渐减小，至某一深度，洋流方向与表层水流方向相反，这个深度称为摩擦深度。这种效应称为Ekman效应。洋流分布的一般模型2、洋流的地理分布全球洋流分布图秘鲁寒流加那利寒流黑潮暖流比斯开湾北非西岸西非沿岸加利福尼亚秘鲁索马里和阿拉伯沿岸澳大利亚西岸3、洋流对温度的影响（1）调节了南北温差（2）洋流与东西岸的气温差异4、洋流对降水的影响专题-----大气环流和海温异常：ELNINO1、概念：原自西班牙语ELNINO，意思是“圣婴”，用来表示在南美洲西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）向西延伸，经过赤道东太平洋至国际日期变更线附近的海面水温异常增暖现象。2、发生过程：一般在春季（2月和3月）厄瓜多尔和秘鲁沿岸开始有中等程度的温度正距平，以后向西扩展，6个月之后影响到整个热带太平洋。3、判定EN

NINO发生：赤道东太平洋海水温度大体上连续三个月正距平在0.5℃或其季距平达到0.5℃以上。第四章气候系统与气候变化熱帶太平洋暖水区(红色部分)从秘魯西岸向西伸延至太平洋中部。

图中深紅色部分水溫比正常高4℃至5℃。

（資料來源：美国国家海洋及大气管理局）图1998年1月

爆发与结束时间长度最高SSTA(℃)SSTA最高月SSTA强度综合强度爆发类型暖事件

1951.06－1952.0181.011WWE1953.04－1953.1180.99VWWE1957.04－1958.07161.41SME1963.70－1964.0170.810WWE1965.05－1966.03111.312MME1968.10－1970.01161.15MMC1972.04－1973.02111.912SSE1976.07－1977.0170.910WWE1979.09－1980.0260.99VWVWE1982.05－1983.09172.512VSVSC1986.09－1988.01171.69VSVSC1991.05－1992.07151.44SSC1993.03－1993.1191.15WMC1994.09－1995.0261.212WWC1997.04－1998.05142.812VSVSEELNino事件分类一览表注释：VS—很强，对暖（冷）事件强度指数≥18.0℃（≤－16℃）；VW—很弱，对暖（冷）事件，强度指数≤-4.5℃（≥-3.5℃）；S—强，对暖（冷）事件强度指数为17.9—14.0℃（－15.9～－12.0℃）；M—中等，对暖（冷）事件强度指数为13.9～7.0℃（－11.9～－6.0℃）；W—弱，对暖（冷）事件强度指数为6.9～4.6℃（－5.9～－3.6℃）；E—东太平洋爆发型；C—中太平洋爆发型。

爆发与结束时间长度最高SSTA(℃)SSTA最高月SSTA强度综合强度爆发类型冷事件1954.04－1956.0425-1.711VSVSE1956.07－1956.126-0.79VWWC1964.03－1965.0111-1.112MWE1967.08－1968.0510-0.72WVWE1970.06－1971.1219-1.412SSE1973.06－1974.0512-1.412MSE1974.09－1976.0319-1.512SVSC1984.10－1985.1013-0.912MWE1988.04－1989.0514-1.612SSE1995.09－1996.048-0.511VWVWE1998.10－2000.0318-1.31SSCLaNina事件分类一览表ELNino事件持续时间图4、形成正常情况下赤道太平洋南美西海岸（900W）附近表面暖水在赤道偏东信风的应力下向西输送在西太平洋赤道（1200E）附近海水堆积，海平面上升，海水温度升高，气流上升，转为高空西风，以补充东部冷海区的下沉气流；而东太平洋在离岸风的作用下，表层海水产生离岸漂流，海水质量持续辐散，海平面降低，下层冷海水上涌，使海水温度降低。这样形成了一个低空为偏东风、高空为偏西风的沃克环流，如图。结果：冷水上涌使东太平洋赤道附近鱼类丰富鸟类多，空气层结稳定，降水少，偏干旱气候；而西太平洋地区则海水温度高，空气层结不稳定，降水多，气候湿润。当偏东信风加强时，赤道东太平洋海水上翻强烈，降水异常少；而西部则降水异常多，即形成拉尼娜事件。当偏东信风减弱时，表层暖水回流，导致赤道东太平洋海平面上升，海温升高，本存在的秘鲁冷洋流变成暖洋流。结果：破坏了大气环流原来正常的热量、水汽等分布的动态平衡。造成这一带鱼类、鸟类死亡，赤道太平洋中东部地区降雨量会大大增加，造成洪涝灾害，西太平洋而澳大利亚和印度尼西亚等地区则干旱无雨。沃克环流第四章气候系统与气候变化5、南方涛动（SouthernOscillation，简称SO）指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系，即南太平洋副热带高压比常年增高时，印度洋赤道低压就比常年降低，两者气压的变化有“Oscillate”特征，故称涛动。该现象是沃克首先在20世纪20年代发现的。当以复活节岛为中心的高压系统升高时，盘踞在印度尼西亚和北澳大利亚上空的低压系统气压下降，为定量化此现象沃克定义了南方涛动指数（SOI）即东西气压差值计算来描述。当为正值时越大，涛动或震荡越强，为负值越小时，涛动越弱。研究发现，该值大小变化与ELNino强弱关系密切，即当SOI从正值下降到最小值时，ELNino则达到最强。所以ELNino与SO存在内在的成因联系，是全球海气相互作用的信号，合称为ENSO。在南太平洋高压区相关系数是负的大值，而在澳大利亚—印尼低压区是大的正值。月平均地面气压图（90oW～150oW，5oN～7oS）海表温度距平。南方涛动指数（SOI）与对流活动的指数（COI）的时间序列（国家气候中心诊断室）第四章气候系统与气候变化海拔高度、地表形态、方位（坡向和坡角）等影响水热条件的再分配，从而对气候产生影响。（三）地形对气候的影响第四章气候系统与气候变化1）机械阻挡作用，特别对下沉冷气流的阻挡作用1、高大地形对气温影响印度半岛与我国地理位置斯里加那兰州德里沅陵加尔各答香港冷空气的堆积作用2）热力作用（1）地球的第三极地：青藏高原由于海拔高，气温特别低，它虽位于副热带、暖温带的纬度上，但在高原主体北部祁连山以及巴颜喀拉山东部1月平均地面气温出现-16—-18℃的闭合等温线，盛夏7月尚有大片面积平均气温＜8℃，冬夏皆比同纬度东部平原平均气温低18—20℃。（2）气温日、年较差大：（3）气温季节变化急，春温高于秋温：青藏高原地-气系统逐月向四周大气输送的热量1）由于坡地方位不同，日照和辐射条件各异，导致土温和气温都有明显的差异。在我国，多数山地都南坡的温度高于北坡.2）地形凹凸和形态的不同，对气温也有明显的影响2、中小地形对气温的影响（1）原来空气层结是对流性不稳定或条件性不稳定的，风经过山地的机械阻碍作用，引起气流的抬升运动，空气达到凝结高度以后，在上述层结条件下，能加速上升运动继续发展，凝云致雨；（2）当气流进入谷地时，由于喇叭口效应，引起气流辐合上升，如果空气潮湿，层结条件又适宜，就会产生降水；（3）在大陆性气候地区，夏季由于山坡南北增温情况不同，或由于谷底与山坡增温比谷上空气增温快，会产生局部热力对流，形成对流雨或雷暴雨。（4）气流经过崎岖不平的地形区域，因摩擦力的影响产生湍流上升运动，在其他条件适宜时，往往形成低层云或层积云，产生小量降水，如毛毛雨、小雨等。3、地形与降水的形成4、地形对降水分布的影响最大降水量高度：在迎风山地，由山脚向上，降水量起初是随着高度的增加而递增的，达到一定高度降水量最大。过此高度后，降水量又随着高度的增加而递减，此一定高度称为最大降水量高度（H）一、气候分类方法1、柯本气候实验分类1）依据：气温和降水两个气候要素，并参照自然植被的分布状况确定气候类型2）

类型划分

首先，将世界气候分为五个气候带并以大写字母表示，即热带气候A、干燥气候B、温暖气候C、寒冷气候D、冰雪气候E。在五个气候带中，除干燥气候外，均以等温线为界限。具体指标是：A带以最冷月气温的18℃等温线为界；C带以18℃＞最冷月气温＞-3℃的等温线为界；D带以最冷月气温-3℃，最热月气温＞10℃等温线为界；E带以最热月气温＜10℃的等温线为界。B带与A、C、D带之间，以年平均气温和年降水的关系划界。第三节气候带与气候型其次，同一气候带，根据降水量的季节分配划分气候类型。具体指标是：夏季干燥，冬季最湿月降水量至少3倍于最干月降水量；冬季干燥，夏季最湿月降水量至少10倍于最干月降水量；全年多雨，全年降水量分配均匀，达不到S和W的分配比例者。在A、C、D三个气候带分别划分2或3个气候类型。B带根据干燥程度划分两种气候类型。E带根据最暖月气温0℃为界限划分两种气候类型。这样，柯本气候分类将世界气候分为5个气候带、11个气候类型。具体如下：1、柯本气候实验分类Af热带雨林气候、Aw热带草原气候、Bs草原气候、Bw沙漠气候、Cf温暖常湿气候，Cw温暖冬干气候、Cs温暖夏干气候、Ds寒冷常湿气候、Dw寒冷冬干气候、ET苔原气候、EF冰原气候。柯本气候分类表优点:1）气候指标严格;2）界限明确，分类系统简明;3）能反映世界自然植被的分布状况;4）以各级字母组合表示气候带、气候型，含义明确，便于记忆，易在图中表示.因此，柯本气候分类曾被世界各国广泛应用.不足之处:1）忽视了对气候发生发展和形成过程的研究；2）干燥气候的成因受众多因子影响，在A、C、D带均有出现，不宜划分独立的气候带，3）没有考虑高度因素对气候的影响，忽视高地的气温和降水的垂直分布与纬度地带性的差异。柯本气候分类法评议认为天气是气候形成的基础，又受到气团运动的作用，因此首先根据气团源地、分布、锋的位置和它们的季节变化将全球气候分为三大带，再根据水分平衡，用年总可能蒸散量Ev、土壤缺水量D、土壤储水量S和土壤多余水量R等项来确定气候带和气候型的界限，将全球气候分为三个气候带，13个气候型和若干副型，高地气候则另列一类。2、斯查勒气候成因分类法第四章气候系统与气候变化3个气候带：低纬度气候带中纬度气候带高纬度气候带高地气候型二、气候带与气候型第四章气候系统与气候变化低纬度的气候主要受赤道气团和热带气团所控制。全年地-气系统的辐射差额是入超的，因此气温全年皆高，最冷月平均气温在15℃—18℃以上。影响气候的主要环流系统有赤道气流辐合带、沃克环流、信风、赤道西风、热带气旋和副热带高压，有的年份会出现厄尔尼诺现象。由于上述环流系统的季节移动，导致降水量的季节变化，在厄尔尼诺现象出现时，引起降水分布的明显异常，全年可能蒸散量在1300mm以上。本带可分为五个气候型：（一）低纬度气候第四章气候系统与气候变化

1·赤道多雨气候

位于赤道及其两侧，大约向南、向北伸展到5°—10°左右，各地宽窄不一，主要分布在非洲扎伊尔河流域、南美亚马逊河流域和亚洲与大洋洲间的从苏门答腊岛到伊里安岛一带。典型台站：秘鲁的伊基托斯。这里全年正午太阳高度角都很大，因此长夏无冬，各月平均气温在25℃—28℃，年平均气温在26℃左右。绝对最高气温很少超过38℃，绝对最低气温也极少在18℃以下；气温年较差一般小于3℃，日较差可达6℃—12℃，全年多雨，无干季，年水量在2000mm以上，最少月在60mm以上。第四章气候系统与气候变化

1·赤道多雨气候全年皆在赤道气团控制下，风力微弱，以辐合上升气流为主，多雷阵雨，天气变化单调，降水量的年际变化很大。这与赤道辐合带位置的变动有关，例如新加坡平均年降水量为2282mm，最湿年（4031mm）相当于最干年（831mm）的近5倍。由于全年高温多雨，各月平均降水量皆大于可能蒸散量，土壤储水量皆达最大值（300mm），适于赤道雨林生长。第四章气候系统与气候变化

2·热带海洋性气候出现在南北纬10°—25°信风带大陆东岸及热带海洋中的若干岛屿上，如加勒比海沿岸及诸岛、巴西高原东侧沿海、马达加斯加东岸、夏威夷群岛等。典型台站：哈瓦那。这里正当迎风海岸，全年盛行热带海洋气团（Tm），气候具有海洋性，最热月平均气温在28℃上下，最冷月平均气温在18℃—25℃间，气温年较差、日较差皆小，如哈瓦拉年较差仅5.6℃，年降水量在1000mm以上，一般以5—10月较集中，无明显干季，除对流雨、热带气旋雨外，沿海迎风坡还多地形雨。第四章气候系统与气候变化

3.热带干湿季气候出现在纬度5°—15°左右，也有伸达25°左右的，主要分布在上述纬度的中美、南美和非洲。4·热带季风气候出现在纬度10°到回归线附近的亚洲大陆东南部如我国台湾南部、雷州半岛和海南岛；中南半岛；印度半岛大部；菲律宾；澳大利亚北部沿海等地。5·热带干旱与半干旱气候出现在副热带及信风带的大陆中心和大陆西岸。在南、北半球各约以回归线为中心向南北伸展，平均位置约在纬度15°—25°间。第四章气候系统与气候变化（二）中纬度气候1·副热带干旱与半干旱气候该气候型位于热带，在热带干旱气候向高纬度的一侧，约在南北纬25°—35°的大陆西岸和内陆地区。它也是在副热带高压下沉气流和信风带背岸风的作用下形成的。2·副热带季风气候位于副热带亚欧大陆东岸，约以30°N为中心，向南北各伸展5°左右。它是热带海洋气团与极地大陆气团交绥角逐的地带，夏秋间又受热带气旋活动的影响。第四章气候系统与气候变化（二）中纬度气候3·副热带湿润气候位于南北美洲、非洲和澳大利亚大陆副热带东岸。由于所处大陆面积小，未形成季风气候，这里冬夏温差比季风区小，一年中降水分配比季风区均匀。4·副热带夏干气候（地中海气候）该带位于副热带大陆西岸，纬度30°—40°之间的地带，包括地中海沿岸、美国加利福尼亚州沿岸、南非和澳大利亚南端。这里受副热带高压季节移动的影响，在夏季正位于副高中心范围之内或在其东缘，气流是下沉的，因此干燥少雨，日照强烈。冬季副高移向较低纬度，这里受极锋影响，锋面气旋活动频繁，带来大量降水。全年降水量在300—1000mm左右。冬季气温比较暖和，最冷月平均气温在4—10℃左右。第四章气候系统与气候变化（二）中纬度气候

5·温带海洋性气候分布在温带大陆西岸，纬度约在40°—60°，包括欧洲西部，阿拉斯加南部、加拿大的哥伦比亚、美国华盛顿和俄勒冈两州、南美洲40°—60°S西岸、澳大利亚的东南角，包括塔斯马尼亚岛和新西兰等地。这些地区终年盛行西风，受温带海洋气团控制，沿岸有暖洋流经过。冬暖夏凉，最冷月气温在0℃以上。第四章气候系统与气候变化（二）中纬度气候

6·温带季风气候出现在亚欧大陆东岸纬度35°—55°地带，包括中国的华北和东北，朝鲜大部，日本北部及俄罗斯远东部分地区。冬季盛行偏北风，塞冷干燥，最冷月平均气温在0℃以下，南北气温差别大。夏季盛行东南风，温暖湿润，最热月平均气温在20℃以上，南北温差小。气温年较差比较大，全年降水量集中于夏季，降水分布由南向北，由沿海向内陆减少。天气的非周期性变化显著，冬季寒潮爆发时，气温在24h内可下降10余度甚至20余度。第四章气候系统与气候变化（二）中纬度气候7·温带大陆性气候主要分布在亚欧大陆海洋性气候区东侧和北美大陆1000W以东400～600N之间的地区。气温、降水和温带季风气候类似，但风向、风力季节变化不明显。冬季不太寒冷，冬季多雨；夏季有对流雨但不十分集中。8·温带干旱半干旱气候主要分布在350～500N的亚洲和北美大陆中心地带，南美阿根廷和大西洋沿岸巴塔哥尼亚。第四章气候系统与气候变化（三）高纬度气候高纬度气候带分布在极圈附近，盛行极地气团和冰洋气团。低温无夏是该气候带的最显著特征。降水虽少，但蒸发较弱，冻土发育。1·副极地大陆性气候主要出现于北半球高纬度地区，约500N～650N呈连续带状分布。作为极地大陆气团的源地，终年受极地海洋气团和极地大陆气团控制。冬季漫长而严寒，至少有9个月；暖季短促。年降水量较少，并集中于夏季。2·极地冰原气候出现于格陵兰、南极大陆冰冻高原和北冰洋中靠近北极的岛屿上。3·极地长寒气候（苔原气候）主要分布在亚欧大陆和北美大陆北部边缘，格陵兰沿海地带和北冰洋中的若干岛屿上。那里全年皆冬，一年中只有1～4个月平均气温在0～100C之间。降水量一般在200～300mm。蒸发微弱。植被为苔藓、地衣和小灌木等，构成苔原景观。第四章气候系统与气候变化（四）高地气候高地气候主要出现在约550S～700N之间的大陆高山高原地区。自山麓到山顶各气候要素发生规律性变化，表现出明显的气候垂直地带性。各气象要素的垂直变化导致不同高度上具有不同的水热组合，从而形成不同的高地气候。

第四节气候变化一、气候变化简史气候一直呈波浪式发展，冷暖波动、干湿交替。气候变化可以是周期性的，也可以是非周期性的。根据不同的时间尺度，地球气候史通常分为地质时期气候、历史时期气候和近代气候三个阶段。（一）地质时期气候变化地质时期的气候距今22亿～1万年，以冰期、间冰期交替出现为特点，时间尺度在10万年以上，温度振幅为10～150C。在漫长的地质历史时期共出现三次大冰期，即：震旦纪大冰期：发生在6亿年前，在亚、欧、非、北美和澳大利亚都发现冰碛层，我国长江中下游也有冰碛层存在。石炭—二迭纪大冰期：发生在2-3亿年前，主要影响南半球。第四纪大冰期：发生在200万年以前，最盛时期在1.8万年以前，在大陆有三个大冰川中心。这三个大冰期都具有全球性的意义，发生的时间也比较确定。震旦纪以前，还有过大冰期的反复出现，其出现时间目前尚有不同意见。在大冰期之间是比较温暖的大间冰期。震旦石炭-二叠第四纪斯堪的那维亚冰川中心北美冰川中心

西伯利亚冰川中心

第四纪大冰期三个主要大陆冰川中心（二）历史时期气候变化历史时期气候一般指第四纪末次冰期结束以来，即1万年的所谓“冰后期”气候，经历了寒冷、温暖相差5～100C的波动。挪威冰川学家做了1万年的雪线升降图来反映气候的变迁过程。历史时期的全球变化（三）近代时期气候变化近代气候则指最近一二百年中有气象观测记录时期的气候。由于积累了大量较为精确的气象资料，人们对这段时间气候变化的了解超过前两个时期。近140年来全球年平均地面气温距平变化20世纪全球地面平均气温增加了0.6℃±0.2℃

20世纪90年代是一百多年来最暖的十年1998是一百多年来最暖的一年近百年中国气温变化（王绍武等）近百年来增暖是全国性的，增温幅度为每百年0.37C；1998年是1880年以来最暖的一年，全国平均气温距平达到1.38C。总结：地球历史上的气候变化1、在地球过去46亿年的历史中，大部分时期比目前温暖，90％的时段只有一极有冰，1％的时段两极都存在冰盖。2、自新生代以来，全球在逐渐变冷。3、自21ka末次盛冰期结束后，大概从9ka年前起,地球处于比较稳定的间冰期。4、在过去1000年，地球还经历冷中世纪温暖期和小冰期。5、过去150年，全球平均气温增加0.6-0.80C。现象：全球在变暖吗？近万年中国年平均气温变化（王绍武等）北半球千年温度变化距平近千年中国平均气温变化（王绍武等）预测：21世纪气候会怎样?近50年增温速率东北、西北和华北地区气候变暖最为明显全球变暖的主要观测事实：20世纪全球地面平均气温增加了0.6℃±0.2℃60年代末以来雪盖面积很可能减少了10％50年代以来北半球春夏海冰面积减少了10－15％，厚度也减小20世纪山地冰川广泛消退20世纪全球海平面平均升高了0.1－0.2米20世纪北半球大陆中高纬地区云量可能增加2％，温度日较差减小20世纪北半球大陆大部分中高纬地区降水很可能每十年增加了0.5－1.0%，而大部分亚热带大陆可能减少0.3%20世纪后期北半球中高纬地区强降水频率可能增加2－4％1950年以来极端低温出现频率很可能已减少，极端高温出现频略有增加。70年代以来ENSO发生更频繁、持续时间更长、强度更大。近几十年南半球部分海洋和南极大陆部分地区没有变暖，南极海冰范围未见明显变化。第四章气候系统与气候变化二、气候变化的原因（一）天文方面的原因

（二）地文学方面的原因（三）人类活动对气候的影响气候变化的因子第四章气候系统与气候变化（一）天文方面的原因

1、太阳辐射强度的变化

太阳辐射可能在10～109年范围内变化。可见光辐射变化范围一般在0.05％～1.0％之间，最大不超过2..0％～2.5％。太阳辐射的变化主要表现在紫外线到X射线以及无线电波辐射部分，当太阳活动激烈时，这部分辐射发生强烈扰动。如果太阳辐射变化1％，气温将变化0.65～2.00C。

第四章气候系统与气候变化2·太阳活动的准周期变化

研究表明，太阳活动的准周期变化与气候振动有密切关系。太阳黑子活动的平均周期为11.2年，与世界主要大河的洪水周期吻合。

第四章气候系统与气候变化3·地球轨道要素的变化

地球轨道要素（地球公转轨道椭圆偏心率、自转轴对黄道面的倾斜度、岁差）的变化使不同纬度在不同季节接受的太阳辐射发生变化，通常用以解释第四纪冰期与间冰期的交替。现在地轴的倾斜度是23°44′，最大时可达24°24′，最小时为22.1°，变动周期约为40000年。现在地球轨道的偏心率为0.016偏心率是在0.00到0.06之间变动的，其周期约为96000年地球表面重力分布的不均匀引起海平面高度的不均匀，并且使大气产生变形。地轴不断地移动，地球自转速度也在不断变化，这些都会使离心力的变化，相应地也会引起海洋和大气的变化，从而导致气候变化。4、宇宙—地球物理因子第四章气候系统与气候变化（二）地文学方面的原因地质时期中，下垫面的变化对气候变化产生了深刻的影响。其中以地极移动（纬度变化）、大陆漂移、造山运动和火山活动影响最大。第四章气候系统与气候变化（三）人类活动对气候的影响近百年来世界气候变化的主要影响因子，按其重要程度排序为：温室气体（CO2、CH4、N2O、氟氯烃等）浓度变化、城市化、海温变化、森林破坏、气溶胶、荒漠化、太阳活动、O3、火山爆发及人为加热。由此可见，大气中CO2的含量的变化以被当作近代气候变化的首要原因。工业化以来

温室气体增加情况第四章气候系统与气候变化温室气体变化与增暖贡献表温室气体成份在大气浓度（1985）年增长率辐射吸收潜力平均寿命（a）对增暖贡献（%）CO2345ppm0.5110050CO90ppb0.6-1.0-0.2-CH41.65ppm1.0328-1219N2O300ppb0.25150100-2004O3-2.020000.1-0.38CFCs0.18-0.28ppb3.0>1000065-11015第四章气候系统与气候变化结论：1、从目前情况看，对温室效应贡献最大为CO2，CH4、氟氯烃、N2O的贡献明显增加。2、CH4、氟氯烃增加尤为显著，与近年人们生活方式改变冰箱使用有关。3、氟氯烃和CH4增暖潜力最大，体现在增长速率和增温效果上。4、温室效应与温室气体平均寿命有关，这主要从源和汇的概念理解。可能的影响健康天气原因的死亡现象传染病森林群落结构地理分布健康和生产力水资源水量水质用水竞争海岸带沿岸侵蚀沿岸土地淹没沿岸城乡保护的成本自然生态区物种和栖息地的丧失农业作物产量灌溉用水的需求变化气候变化气温降水海平面上升三、气候变化的影响已经造成的影响——冰川退缩192019401960198020002020190051015年1970年2000年高山生态系统对全球变暖十分敏感一些冰川出现减少或退缩现象冰川面积（平方公里）乞里马扎罗山已经造成的影响——冰川退缩19941986198019731962小冰期后期以来的变化1962年以来连续退缩情况天山乌鲁木齐河源1号冰川断开已经造成的影响——湖泊水位下降与面积萎缩年年湖水位(米)湖水位(米)1960197019801990400045005000湖面积(平方公里)年下降约12米缩小670多平方公里青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位变化的重建曲线气候变化的影响－水资源Source:.uk/sec5/CR_div/Brochure97/气候变化的影响－海岸带全球50％-70％的人口分布在海岸带，60％的中国人口集中在距海岸线60km的范围内。目前，全球受风暴潮影响的人口有4600万。海平面上升50cm将使受灾(淹没和风暴潮)人口增加到9200万；上升100cm，受灾人口将达到11800万(没有考虑人口增长的因素)Source:CIESIN气候变化的影响－作物产量图中的评价与IPCC第二次评估报告大致相同，即：中高纬地区为正效应，低纬地区为负效应；产量变化的区域差异较大；因CO2的肥料效应，某些国家和