气候变化 ppt课件 Lecture2new

第一章气候系统

第二讲大气结构及气候形成过程2023/4/151问题大气分层的依据是什么？大气的上界怎样确定？对流层的特点是什么？为什么对流层的厚度高低纬不一样？对流层顶的温度分布特点是什么？大气运动（三圈环流、Walker环流）2023/4/152DecreasingdecreasingpressureatS.L.1000hPa大气垂直结构2023/4/153

对流层：

厚度变化空间：随纬度增加，厚度降低。低纬地区：平均厚度为17～18km；中纬地区：平均为10～12km；高纬地区：平均为8～9km；时间：夏季大于冬季。

特点：

主要天气现象均发生在此层。

温度随高度升高而降低。（高度每升高100m，平均气温下降率0.65℃。）

空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。

气象要素的水平分布不均匀。

集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽，且随高迅速递减2023/4/154

分层：下层、中层、上层、对流层顶。

下层（摩擦层或行星边界层）：0-2km

摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈；

在接近地面约30～50m高度以下的气层称为近地气

层，常有雾形成。

中层：2-6km

空气运动以对流为主；

有中云和直展云出现，由云滴增大成雨滴的过程

多在此层进行，因而是形成降水的重要气层。2023/4/155

上层：6km至对流层顶

受地面影响更小，气温常在0℃以下，水汽含量少，各种云均由冰晶或过冷却水滴组成。飞机飞行在此气层常出现结冰现象。

气温随高度变化很小，甚至成为等温状态。

由低层上升而至的水汽和尘埃等多聚集在这里，使

能见度恶化。

在中、低纬度地带，常出现风速等于或大于30m·s-1的强风带，即所谓高空急流。

2023/4/156急流温带急流（极锋急流）副热带西风急流（南支西风急流）热带东风急流急流（高空急流）强而窄的气流带，其中心最大风速在对流层上部必须≥30m／s2023/4/157

平流层：对流层顶～55km

25km以下，气温保持不变；25km以上，气温随高度增加

而显著升高。

空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。

水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流

比较平稳，适宜于飞机航行。2023/4/158

中间层：平流层顶～85km

气温随高度增加迅速下降，顶部气温可降至-83℃以下。

空气有强烈的垂直运动，故又称之为“高空对流层”。

热成层(热层、暖层、电离层)：中间层顶～800km

气温随高度增加迅速上升。

空气质点在太阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生

电离现象。2023/4/159

从这一特征来说，这种高层大气又可称为电离层，正是由于高层大气电离层的存在，人们才可以收听到很远地方的无线电台的广播。

此外，在高纬度地区的晴夜，在热层中可以出现彩色的极光。这可能是由于太阳发出的高速带电粒子使高层稀薄的空气分子或原子激发后发出的光。这些高速带电粒子在地球磁场的作用下，向南北两极移动，所以极光常出现在高纬度地区上空。2023/4/15102023/4/1511

散逸层（大气上界）：

这一层中的大气物质具有向星际空间散逸的特性，是大气圈与星际空间的过渡地带。一种是以大气密度接近星际气体密度的高度作为标准，大气上界约在2,000～3,000km高度处。

另一种根据大气中极光出现的最大高度，大气上界的高度为1,000～1,200km。

2023/4/1512大气的运动2023/4/1513㈠．大气运动的成因：高低纬度间温度的差异㈡．大气运动的重要性：输送热量和水汽、改变天气状况㈢．大气运动的分类：垂直运动(对流）和水平运动（风）2023/4/1514气压梯度力摩擦力地球引力惯性离心力科里奥利力作用于大气的力2023/4/1515（百帕）100010051010水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区流向低压区的力，叫水平气压梯度力。

1.水平气压梯度力a.垂直于等压线1.气压梯度力b.由高压指向低压2023/4/15162.地转偏向力（百帕）100010051010水平气压梯度力地转偏向力（北半球）a.北半球向右偏，

南半球向左偏；b.垂直于空气的运动

方向(即风向)；c.由低纬向

高纬增大；2023/4/151718在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风（北半球高空）（百帕）10001005101010151020气压梯度力地转偏向力风向气压梯度力地转偏向力风向2023/4/153.地面摩擦力:地转偏向力（百帕）100010051010（北半球）风向地面摩擦力与空气运动方向相反。请依据图中风向，画出空气运动时的受力情况水平气压梯度力2023/4/1519水平气压梯度力地转偏向力(使风向垂直于等压线)(使北半球风向右偏,南半球风向左偏)地面摩擦力大气作水平运动所受作用力二力平衡,风向平行于等压线三种力共同作用下,风向斜穿等压线（与空气的运动方向相反）空气产生水平运动的原动力2023/4/1520低

高近地面高、低压中心处大气

的运动是怎样一种情形呢？1010100099010101000990气压单位：（百帕）想一想2023/4/1521气旋

低北半球低压中心——逆时针方向由四周向中心流入南半球低压中心——顺时针方向由四周向中心流入低三.气旋和反气旋：南半球北半球2023/4/1522反气旋

高北半球高压中心——顺时针方向由中心向四周流出南半球高压中心——逆时针方向由中心向四周流出高南半球北半球2023/4/1523在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风（北半球）（百帕）10001005101010151020气压梯度力地转偏向力风向气压梯度力地转偏向力风向2023/4/1524（百帕）100010051010水平气压梯度力地转偏向力（北半球）风向地面摩擦力2023/4/1525影响风向的因素高空：水平气压梯度力、地转偏向力

风向与等压线平行近地面：水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力风向与等压线成一夹角2023/4/1526控制大气环流的基本因子

大范围（全球范围）的大尺度大气运动的基本（平均）状况及其随时间和空间的变化过程。大气环流

影响因子：定义：①太阳辐射：能量之源②地球自转：形成3个风带（低纬东风；中高纬西风；极地低空东风）③地球表面的不均匀性（海－陆分布；地形起伏，季风；海（湖河）－陆风；山谷风以及焚风等）2023/4/1527单圈环流模式（热力作用）假定条件：仅考虑太阳辐射（英国的哈德莱Hadley）地-气系统的年辐射差额：40°N～40°S正

＞40°负热力环流

经圈环流

单圈环流（半球）经圈环流2023/4/1528赤道南极北极赤道单一环流圈2023/4/1529二、三圈环流模式假定条件：考虑太阳辐射和地球自转（美国罗斯贝Rossby）水平地转偏向力

Ａ＝２Ｖsin热力环流水平地转偏向力三圈环流（半球）太阳辐射2023/4/1530

三圈环流模式赤道30°N60°N北极哈德莱环流极地环流费雷尔环流极锋

（高纬环流）直接环流（强）（中纬度环流）间接环流（弱）（低纬度环流、热带环流、信风环流）直接环流（强）2023/4/1531赤道南极北极赤道30°30°60°60°60°60°30°30°西南东北东北风西南西南偏东风西北东南偏西风西北西北偏东风赤道低气压带副热带高压带东北信风带低纬环流圈极地高压带副极地低压带中纬环流圈西风带东风带高纬环流圈副热带高压带东南信风带西风带副极地低压带东风带极地高压带低纬环流圈中纬环流圈高纬度环流2023/4/1532海洋表层环流2023/4/1533沃克环流（纬圈环流）沃克环流：它是指在正常情况下较干燥的空气在东太平洋较冷的洋面上下沉，然后沿赤道向西运动，成为赤道信风的一部分，当信风到达西太平洋时，受到较暖洋面的影响而上升再向东运行，如此形成的一个封闭的环流。是热带太平洋上空大气循环的主要动力之一。南方涛动：东（塔希提）、西（澳大利亞达尔文）太平洋两地之气压差。

2023/4/1534太平洋中、东侧：晴朗、干燥；海温低、海洋斜（跃）温层浅。太平洋西侧：多雨、湿润；海温高、海洋斜温层深。2023/4/1535沃克环流异常——厄尔尼诺现象（圣婴）；涌升流减弱，鱼死亡，渔业减产——拉尼娜现象（圣女）；涌升流增强，鱼产量大增太平洋东、西侧气压差值减小（东太平洋增温）太平洋东、西侧气压差值增大（东太平洋降温）东太平洋渔民很早便发现每隔数年（2-7)，该地的海水就会异常升温，一带的渔民以西班牙语“ElNiño”（音译：厄尔尼诺，意为“男婴”或“聖嬰”，因为此种气候现象通常于圣诞节前后开始发生）称呼此异常气候。而相反的现象称为“LaNiña”意为“女婴”或“圣女（婴）”，或译作“拉尼娜”。2023/4/1536拉尼娜拉尼娜，赤道中东太平洋异常降温的现象。2023/4/1537拉尼娜现象发生时大气环流状况拉尼娜发生时，沃克环流中的偏东信风把东太平洋温暖的海水带向西太平洋，赤道西太平洋就会出现温暖潮湿的低压区，造成热带气旋及雷暴等天气现象，东太平洋沿岸地区更加干旱少雨。西太平洋的水位也因东风而比东太平洋高60厘米。拉尼娜发生时沃克环流增强202