气象学与气候学

第一章引论社会工程….理论计量气候学研究长期的大气过程气候过程-某时段内大量天气过程的综合与地理和环境科学关系最密切第一节气象学与

研究大气中发生的物理现象和过程天气过程-大气中的短期过程气候过程是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期大气过程，二者之间存在着统计联系，从时间上反映出微观与宏观的关系。天气图一、气象学的研究领域管理工程….理论计量大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等2.导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化3.解释大气现象和大气现象的本质，寻求控制其发生、发展和变化的规律4.为预测和改善大气环境服务（如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹、防雷等）管理工程理论计量对气候系统进行定量观测和综合分析通过各种手段（包括观测试验，数值模拟试验等等），探测气候系统中各个成员之间的各种相互作用，并展现气候形成和变化过程进行理论研究。理解气候变化的机制，预测气候变化二、气候学研究的领域水平环流时间变化气象学与气候学研究学科社会管理工程….理论计量

研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学着重讨论天气现象及其演变规律，并据以预报未来天气变化的天气学等研究地球气候发展史，探索气候变化规律及其与人类活动的关系，防御和减轻气候灾害，现代气候学是大气科学、海洋学、地球物理和地球化学、地理学、地质学、冰川学、天文学、生物学以至有关社会科学相互渗透，共同研究的交叉科学。社会管理工程….理论计量地理系、环境科学系开设的气象学与气候学的基本任务1.掌握气象观测、气候统计分析和气候调查的方法，从定性和定量两方面说明它们的特性。2.掌握天气演变和气候形成的规律性，弄清气候资源及其地理分布，进行气候分类和气候区划，研究气候变迁的原因及其规律。3.应用已发现的规律，采取有效措施，充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害。4.为自然地理学、环境生态学和区域地理等有关后续课程奠定必要的基础。三、气象学与气候学的发展简史社会管理工程….理论计量1.萌芽时期《气象学》（Meteorolosis）约在公元前350年综合论述水、空气和地震等问题对大气现象作了适当的解释。

2.发展初期1593年意大利学者伽利略（Galileo）发明温度表1643年意大利学者托里拆利（Torricelli）发明气压表1783年索修尔（Saussure）发明毛发湿度表1653年在意大利北部首先建立气象台1860—1865年间各国纷纷绘出了天气图1883年德国汉恩（Hann）《气候学手册》三大卷，气候学上最早的巨著管理工程….理论计量1743年法国传教士最早来我国境内，在北京设立测候所，用近代气象仪器进行气象观测。1830年起俄国又断续地派人来北京做气象观测。1873年法国天主教会在上海徐家汇创建观象台1893年德国人在山东青岛建立青岛观象台，此外还有在英国人掌握之下的海关测候所等共43处（位于沿海、沿江的港口）目的：为各自的军事、航行、商船服务，我国政府无权过问，这时我国的气象事业完全是半殖民地性质四、中国气象学与气候学的发展简史中国的气象学校和气象部门….南京信息工程大学成都信息工程大学北京气象学院地方气象学校国家气象局省气象局市气象局地区气象局县气象站特殊气象站第二节气候系统概述社会管理工程….理论计量气候系统除太阳辐射这个主要能源之外，包括5个子系统大气圈水圈冰雪圈陆地表面生物圈（动、植物和人类）气候系统社会管理工程….理论计量大气圈水圈冰雪圈陆地表生物圈气候系统概述社会管理工程….理论计量

气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。在气候系统的五个子系统，大气圈是主体部分，也是最可变的部分，水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈都可视为大气圈的下垫面。一、大气圈概述社会管理工程….理论计量大气的气体组成成分社会管理工程….理论计量

大气中氮（N2）氧（O2）和氩（Ar）三者合占大气总体积的99.96％，其它气体含量甚微。臭氧、二氧化碳、甲烷、氮氧化物（N2O、NO2）和硫化物（SO2、H2S）含量很少，但对大气温度分布及人类生活却有较大的影响。（一）、大气组成管理工程….理论计量大气中的氧是生命所必须的；决定着有机物质的燃烧、腐败及分解过程；植物的光合作用向大气放出氧并吸收二氧化碳。大气中的氮能冲淡氧使氧化作用不过于激烈。大量的氮可以通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成为植物体内不可缺少的养料。大气的主要成分的作用大气中的水汽来自江、河、湖、海及潮湿物体表面的水分蒸发和植物的蒸腾，借助空气的垂直交换向上输送。臭氧大量吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布，对大气环流和气候形成起重要作用。“臭氧保护层”，使得到达地表对生物有杀伤力的短波辐射（波长小于0.3μm）大大降低了强度。….大气的主要成分的作用北京大学环境学院环境科学系，04年获得中国国家环保总局保护臭氧层贡献奖特别金奖，05又获得美国环保局颁发的保护臭氧层奖，奖励其在发展中国家淘汰消耗臭氧层物质活动方面的领导作用臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发现：每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上在极地大气中存在一个臭氧“洞”

这种臭氧损耗现象是一种反常现象，这是否表明这一紫外线吸收层正处于全球性灾难呢？通过不断的科学研究，人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了臭氧层，当然这种现象还受到这一地区独特的气象状态（极涡、寒冷的平流层温度、极地平流层云）的影响。臭氧层破坏英国南极测量局的大气科学家在南极进行了一项研究计划，这一研究计划分别在地面和空中进行。球载仪器一般是检测该仪器所行进的大气的构成及其化学性质。陆基探测仪和星载探测仪则执行遥测任务。这些研究活动采取了国际合作方式。如1987年代表19个组织和四个国家的大约150名科学家和辅助人员聚会于智利的蓬塔阿雷纳斯,进行了一项规模空前的研究，即机载南极臭氧实验。这项实验表明1987年臭氧洞大小达到历史最大。这一发现震惊了科学界。臭氧层破坏的发现过程南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为令人信服的当是污染物质学说；美国宇航局汉普顿芝利中心Callis等人提出南极臭氧层的破坏与强烈的太阳活动有关；麻省理工学院的Tung等人认为是南极存在独特的大气环境造成冬末春初臭氧耗竭，根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物的使用，以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此提出了不需要氧原子的循环机理

主要观点：（1）南极“臭氧洞”是在南极春季特殊的温度和环流状况下由极地平流层云参与和非均相化学反应而引发产生的特殊现象。（2）极地旋涡等其它因素对气体成分输送的影响不是南极“臭氧洞”形成的决定因素，而只能影响臭氧洞的强度（3）太阳周期变化通过光化学反应对南极"臭氧洞"强弱的影响可以忽略。臭氧洞形成机理臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？

社会管理工程….理论计量1.对流层（1）气温随高度增加而降低（2）垂直对流运动（3）气象要素水平分布不均匀2.平流层3.中间层4.热层5.散逸层

（二）、大气的结构二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈工程….理论计量1.水圈社会管理工程….