气象气候学-第4节（气候形成的下垫面因素）教学配套课件

气候第四节气候形成的下垫面因素一、海陆分布与气候海洋的气候学特性海陆分布与气候二、海气相互作用与气候海气相互作用的现象三、地形与气候地形对辐射状况的影响地形对气温的影响地形对降水的影响青藏高原对气候的影响四、冰雪覆盖与气候冰盖类型和分布冰雪覆盖对气候的影响五、局地地面特性与气候

一、海陆分布与气候

（一）海洋的气候学特性1、海洋的热力状况海洋净辐射等值线大致沿纬圈分布，随纬度增高而递减。高值位于0-10°s的南太平洋和20°N的夏威夷、菲律宾附近海区，墨西哥至中美洲附近海区。低值区位于5-10°N的近赤道带，其次是加利福尼亚和秘鲁附近。北半球各纬度平均海面温度高于南半球相应纬度。全球平均海温(17.4℃)高于气温(14.3℃)，海洋是大气的热源。海水温度表层（0-100m以上）垂直变化很小；斜温层（100-1500m以上）温度陡降垂直变化大；深水层（1500m以下）海温垂直变化也很小。海洋增暖期，通过海水混合作用，如分子混合、对流混合和湍流混合把热量传入深层，海洋减温期，深层热量上传。

一、海陆分布与气候

（一）海洋的气候学特性2、海洋的动力状况离岸风作用，表水随风离岸，深层海水涌升，海面降温，大气层结稳定，少雨；向岸风作用，表水向岸辐合，表层海水下沉，大气层结不稳定，沿岸地区多雨。

一、海陆分布与气候

（一）海洋的气候学特性3、海洋在气候形成中的作用1）海洋是大气热能的储藏库据估算：占地表面积70.8%的海洋吸收了进入地表的太阳辐射能的80%，且将其中85%左右的热量储存在海洋表面，以长波有效辐射、潜热和感热交换的形式传输给大气，成为大气运动的直接能源。海温每升高1℃可增加对大气加热量418.68J/cm3.海洋每年向大气供给水汽47000km3，相当于向大气输送的热量117*1020J/cm3.据估计：100m深的全球海洋降温1℃

，其放出的热量能使对流层大气温度升高6℃.3、海洋在气候形成中的作用2）海洋是大气温度的调节器海洋靠吸收太阳辐射，从海面加热，海水温度层结较大气稳定。海洋通过对流、湍流、涡动、涌升进行热交换，加热、冷却都慢。海洋对太阳辐射季节变化响应比陆地滞后约一个月。

一、海陆分布与气候

（一）海洋的气候学特性3、海洋在气候形成中的作用3）海洋是大气二氧化碳的消纳所人类活动产生的大量二氧化碳，通过湍流交换50%进入海洋，海洋温度对二氧化碳含量增长的响应，由于海洋的热惯性，产生的增暖比陆地气温滞后约20年。4)海洋是热量输送和转换的主要渠道海水具有较大的热容量，在调节南北气温上有很大作用，冬季尤为明显洋流对东西两岸的气温差异有明显的影响

一、海陆分布与气候

（一）海洋的气候学特性

一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候

1、海陆分布与气温海洋增温慢，降温也慢，具有冬暖夏凉的气候特征。从全球气候来看，北半球海洋面积小于南半球，冬季平均气温北半球比南半球低，夏季平均气温北半球比南半球高。全年平均气温，高纬度大陆较低，低纬度大陆较高。北半球：冬季大陆气温低于海洋；夏季大陆高于海洋。由于海陆温度时空分布不均，从而产生了气压梯度，形成周期性季风和海陆风，影响气候和天气。

一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候2、海陆分布与大气水分1）对蒸发和空气湿度的影响大气中的水分主要来自下垫面的蒸发，海洋水源充足，蒸发量远大于同纬度的大陆。（蒸发—温度）距海越近，空气含水汽量越多；反之越少。2）对云、雾的影响沿海地区多云，向海岸云量增大，向内陆云量减少。我国东南沿海、西南山区云量大，向西北内陆减少。海上雾日多，且以平流雾为主.大陆内部雾少，以辐射雾为主，多见于秋季，夜间或清晨时。（地表冷却）平流雾:暖湿空气平流到较冷的下垫面上空时形成的雾。辐射雾:由于下垫面夜间辐射冷却,使空气中水汽凝结而形成的雾。

一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候2、海陆分布与大气水分3）对降水的影响海洋上空水汽虽多，但不一定多雨：由于形成降雨要有大量的水汽；并有足够的抬升条件，使湿空气冷却才能形成降雨。（凝结高度）大陆上受海风影响的区域水汽充沛，降水会比同纬度的内陆或背海风的区域多。我国年降水量规律（图）低纬大陆，太阳高度大时多雨：地面受热强热，易形成对流，多对流雨；中高纬度大陆东部，夏季降水多：夏季季风从海洋吹响大陆，空气绝对湿度和相对湿度都比较大；随纬度升高，降水越集中于夏季，例如广州夏季降水占全年的43.3%，北京占70.7%。3、海洋性气候与大陆性气候海陆的热力性质差异，使在海洋和陆地上进行的大气过程各不相同，形成各具特色的海洋性气候与大陆性气候。

海洋性气候：海洋上、岛屿、沿岸地区形成的，具有明显的海洋影响特征的气候。陆地性气候：在离海较远的内陆、盆地、高原，深受大陆影响，具有明显大陆影响特征者。区别海洋性气候与大陆性气候的指标：有温度指标、水分指标。

一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候3、海洋性气候与大陆性气候定性比较：海洋性气候比大陆性气候的气温日较差、年较差要小。海洋性气候比大陆性气候的相对湿度、风大，多云雾，降水丰沛且季节分配较均匀，变率小。3、海洋性气候与大陆性气候量化比较:(尚未有公认的完善的计算大陆度的公式)用大陆度指标来定量表征各地气候的大陆性(海洋性)程度；郑克尔计算大陆度公式：K=A/sinφK为大陆度，A为气温年较差，φ为当地纬度。伊凡诺夫公式：K=(Ay+Ad+0.25D0)/(0.36φ+14)*100%Ay为气温年较差，Ad为气温日较差，D0为最干月湿度饱和差。伊凡诺夫大陆度划分等级见书P240的表4.12.一、海陆分布与气候

（二）海陆分布与气候

二、海气相互作用与气候

（一）概述海气相互作用的物理过程包括：动量交换（由摩擦力引起）、热量交换（通过湍流、蒸发和长波辐射）、物质交换（指水、二氧化碳、盐粒、气溶胶粒子）。海气相互作用：海洋与大气边界上的这些热量、动量、物质交换以及这些交换对大气、海洋各种物理特性的影响，称为海气相互作用。海洋对大气的作用：供给大气热量和水汽大气对海洋的作用：风吹动海水流动。北半球：低纬度洋面，海水围绕副热带高压作顺时针方向流动；高纬度洋面，海水绕副极地低压作逆时针方向流动；南半球相反。★厄尔尼诺◆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）

二、海气相互作用与气候

（二）海气相互作用的现象★南方涛动◆在正常情况下，南半球热带东太平洋海平面的气压比较高，西太平洋气压比较低，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。

二、海气相互作用与气候

（二）海气相互作用的现象★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。

二、海气相互作用与气候

（二）海气相互作用的现象★拉尼娜高山和高原，当海拔增高，太阳辐射通过大气的路程缩短，空气变得稀薄、干洁，水汽和悬浮物质相应减少，对太阳辐射的吸收、散射减弱，短波辐射耗损较少，到达地面的总辐射量增加。阳坡获得的辐射大于阴坡。高山积雪地区对太阳辐射有较大的反射率，吸收率小。山地射出辐射比大气逆辐射大，地面有效辐射往往随高度升高增大。

三、地形与气候

（一）地面对辐射状况的影响从两方面考虑：高大绵亘的山系、高原，如青藏高原、天山、秦岭等阻碍大气运动，对寒流和热浪有阻碍作用，引起速度和方向的改变。山地本身由于辐射收支和热量平衡具有独特的复杂性和多样性，对气温的影响也非常明显：山地气温随海拔升高而减少。另外，地形的凹凸和形态对气温有影响：凸起的地形气温日较差、年较差比凹陷地形小。三、地形与气候

（二）地形对气温的影响1、促进降水的形成地形对降水有一定促进作用：当暖湿不稳定气流在移行过程中，遇到山系机械阻碍时，引起气流抬升加强对流易生成云雨。地形促进降水的主要机制：山脉对气流的机械阻碍，强迫抬升，加强对流，促进凝云致雨。山地阻挡气团和低值系统的移动，使之缓行或停滞，延长降水时间，增大降水强度。山区地形复杂各部分受热不均，易产生局部热力对流，促进对流或热雷雨的生成。山地崎岖不平，因摩擦作用产生湍流上升，也会促进降水。三、地形与气候

（三）地形对降水的影响2、影响降水的分布高原内部降水量海拔增高而减少；山地降水量随海拔增高而增多，但有一个最大降水量高度，超多这个高度山地降水不再随高递增；迎风坡多雨，背风坡为少雨，山地多夜雨。因为夜间地面辐射冷却，密度大的冷空气沿山坡下沉谷地，汇集后被迫抬升，如果盆地中原来空气比较潮湿，则抬升到一定高度后即能成云并致雨。三、地形与气候

（三）地形对降水的影响三、地形与气候

（四）青藏高原对气候的影响青藏高原矗立在29o-40oN间，南北约跨10个纬距，东西横跨35个经度，占据对流层的中下部。1、青藏高原的冷热源作用青藏高原地面气温与同纬度的自由大气相比，冬季高原气温偏低，夏季偏高。气温与同纬度的东部平原低，气温日较差比东部平原大，年较差因海拔高而比同纬度的东部平原稍小。从10月到翌年2月，青藏高原是冷源，四周大气向高原地气系统输送热量。青藏高原具有大陆性气候特征：气温季节变化急剧，春季升温快，秋季降温快，春温高于秋温。三、地形与气候

（四）青藏高原对气候的影响2、青藏高原的动力作用冬季从西伯利亚西部入侵我国的寒潮，一般都是通过准噶尔盆地经河西走廊、黄土高原从东部平原南下，导致我国热带、副热导地区的冬季气温远比受青藏高原屏障的印度半岛北部低。夏季青藏高原阻挡西南暖湿气流北上，使位于高原以北的我国新疆、青海气候干旱，而喜马拉雅山南坡的印度河流域湿润多雨。高原对西风气流有分支作用：在高原西北侧为暖流，西南侧为冷平流，绕过高原后气流辐合，东北侧为冷平流，东南侧为暖平流。高原对气流有抬升作用，使对流发展，凝结释放潜热，使高原气温比同高度的周围大气更高，利于高压发展。四、冰雪覆盖与气候

（一）冰盖类型和分布地球上68.7淡水以冰雪形式存在。冰雪覆盖包括：海冰、陆地冰原及季节性积雪。冰盖的形成是由于低温和固体降水。海冰：海洋上漂浮的冰块，分布在北冰洋和环南极大陆海洋陆地冰原：包括大陆冰盖、永冻土和山岳冰川季节性积雪：比所有海冰和陆地冰总覆盖面积大，但具有季节性。1、地面冰雪覆盖的辐射特性冰雪覆盖对太阳辐射的透射率很小，反射率极大。冰雪表面长波辐射能力很强，接近黑体辐射，因此，地面吸收少，有效辐射比同温度下的其他下垫面大。四、冰雪覆盖与气候

（二）冰雪覆盖对气候的影响2、冰雪覆盖的热力特性冰雪面的导热率小，与大气之间热交换微弱。冰雪表面常出现逆温，且冰雪融化还要消耗热量使地面供给大气的热量减少，