气象学与气候学第八章.ppt

1、气候变化和人类活动对气候的影响,气候变化的史实,时限:22亿年 三个阶段： 地质时期气候(距今22亿年-1万年),时间跨 度大，冰期与间冰期交替出现。 历史时期气候(距今1万年), 近代气候(距今100-200年)：指有气象记 录时期的气候。,地质时期的气候变化,特点：有三次大冰期与间冰期，即震旦纪 大冰期、石炭-二叠纪大冰期、 第四纪大冰期 气温变化大(10) 地理环境变化,历史时期的气候变化,特点:冰后期 气温变化较小(2-3)：最适气候期,前1500年 .冷暖变动期,前1500年-1900(温暖期短弱,寒冷期长强).230 干湿变化：小,干湿变化交替且长度不等. 地理环境不变,近代的气候

2、变化(仪器观测),特点:气温变化最小(0.5-1) 气温波动上升(1940年前升,1940-1970 降,1970-至今升) 湿-干过渡期 地理环境不变,气候变化的因素,A、太阳辐射,C、大气环流、成分,F、气候变化,B、宇宙-地球物理因子,D、下垫面,E、人类活动,外部因子,气候系统内部因子,天文学派,太阳辐射的变化 地球轨道因素的改变： 偏心率e：约0.016,地球在近日点获得天文辐 射量较远日点大1/15。 地轴倾角：目前为23.44，是四季产生的 原因, 增加时，高纬度的年辐射 量增加，而赤道减少。 春分点的移动：沿黄道向西缓慢移动，大约 每21000年，春分点绕地球轨道一周。引 起四

3、季起始时间和近日点与远日点的变化。,太阳活动的变化： 黑子活动具有11年的周期。黑子活动峰值 时，太阳常数减少； 太阳光斑却可使太阳辐射增强， 两者相抵消，结果是太阳辐射增强。故 太阳活动与太阳辐射成正相关。 宇宙因子：日月引潮力-海平面和大气变形- 气候, 地球物理因子： 重力分布-海平面并大气变形-气候 地轴移动，地球自转速度变化，都会引起离 心力的改变，亦即引起海-气的变化。 例：厄尔尼诺的出现均在地球自转减缓时。,During one year the Earth is running along an quasi-elliptic orbit around the Sun. The

4、eccentricity of this orbit characterising its flattening is slowly changing through time from 0 (a circle) to 6% at the maximum. In this diagram the eccentricity has been largely exagerated to show how the orbit is changing with eccentricity, the semi-major axis (a) being kept constant.,物理学派,火山活动-大气

5、透明度-阳伞效应-太阳辐射小 尤其是进入平流层的火山尘和硫酸气溶胶物 质，不能被雨水冲刷而跌落，均能强烈反射和 散射太阳辐射，削弱到达地面的直接辐射。 火山灰在高空停留时间只有几个月，而硫酸气溶胶物质则可形成火山云在平流层漂浮数年，可长时间对地面产生净冷却效应。 例如：1815年4月初的Tambora火山爆发。 1991年6月菲律宾的Pinatubo火山爆发。 2010年冰岛火山爆发,冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川的火山时隔近1个月再度爆发释放出上次喷发时10到20倍的能量。火山灰云随着气流扩散到欧洲北部，连美国的跨大西洋航班也为了安全考虑暂停。火山灰云还可能继续向南扩散，欧洲正面临一场长时间的航空

6、停滞。火山灰里的二氧化硅等成分会对飞机机体、发动机造成损害，影响飞行员视线，非常危险，受影响的欧洲各国因此被迫采取了“9-11”事件以来最大规模的停飞措施。欧洲航空管理当局表示，停飞将至少持续48小时。据报道，目前，英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、瑞典等国都关闭了全部机场，德国西部的机场也已关闭。仅15日一天，取消的航班就多达4000-5000个。,，,地理学派,下垫面：海陆分布的变化可从动植物的化石得以判断。地形变化喜山的“沧海桑田”对气候的影响。 大气环流：变暖-极地高压弱-行星风系北移-经向环流弱-气候带北移(北半球)；变冷则相反。 化学组成：大气中一些微量气体和痕量气体对太阳辐射是透明

7、的，但对地-气的长波辐射具相当强的吸收能力。即温室气体：CO2、CH4 N2O、 O3 等为大气所固有，而CFC11 和 CFC12为近代人类活动所引起。,人类活动对气候的影响,无意识:改变组成;改变下垫面;城市气候效应 有意识:改变气候条件,化学组成与气候,温室气体增加-气候变暖-海平面升高 温室气体增加-臭氧减少(南极空洞)-紫外增强 温室气体增加-降水(高纬湿,中纬干,副热带湿,低纬湿)-沙漠化加剧 大气污染-酸雨-减弱辐射,全球变暖,1、原因,二氧化碳含量增多,自然原因：,人为原因：,燃烧矿物燃料产生,毁林,氟氯烃化合物等其他温室气体,太阳活动、大气环流、火山活动、地壳运动等,为什么？

8、,全球变暖,2、危害,1）海平面上升，威胁沿海低地国家、地区,2）引起各地降水和干湿状况变化，,导致各国经济结构变化。,3、措施,1）提高能源利用率，采用新能源,2）加强国际间协作,华北、东北、华中等地区，近50年气温升高，降水减少，气候变暖影响了农业产量、土地向荒漠化和盐渍化发展、血吸虫病暴发几率增大、人体心脑血管和呼吸系统等疾病发病率和病死率增加。,在华南地区，南海海平面加速上升。1993年至2006年，南海海平面平均上升速率为每年3.9毫米；西南地区，20世纪后40年，川西高原、云贵高原的增温趋势明显，而四川盆地气温存在明显下降趋势，降雨日数逐步减少。,中国气象局联合科技部、中科院于20

9、11年11月发布了第二次气候变化国家评估报告。报告称1951年至2009年，中国陆地表面平均温度上升了1.38，变暖速率为每10年升温0.23，青藏高原冰川退缩速度达到每年7.8米。,上世纪50年代以来，全国沿海海平面平均上升速率为每年2.5毫米。,臭氧层的破坏与保护,1、原因：,人们使用冰箱、空调时释放出的氟氯烃化合物，通过光化学反应大量消耗臭氧。,2、危害：,A、增加皮肤癌，主要是黑色素癌； B、损害眼睛，增加白内障患者； C、削弱免疫力，增加传染病患者；,1）危害人体健康,2）破坏生态环境 和工农业生产,A、农产品减少及其品质下降， B、减少渔业产量， C、使塑料等高分子聚合物加速老化,

10、3、措施：,全球合作保护,减少并禁止氟氯烃等物质的排放研制新型的制冷系统,“雨”中垂钓,酸雨危害与防治,2、原因：,燃烧煤、石油、天然气等，向大气中排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。,4、危害：,1）使河湖水酸化，影响鱼类生长繁殖，乃至 死亡； 2）使土壤酸化，危害森林和农作物生长； 3）腐蚀建筑物和文物古迹； 4）危及人体健康。,4、防治：,减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫资源的综合开发与利用，发展洁净煤技术、清洁燃烧技术等。,1、概念：,pH值小于5.6的雨水。,3、分布：,1992-1993年中国年平均降水pH值的分布,思考： 1、找出pH值小于5.6的酸雨区 2、找出pH值

11、小于4.5的重酸雨区 3、我国的酸雨主要是什么类型？,西南,杭州湾,珠江三角洲及其北部,硫酸型,看漫画，试想企鹅在说什么？,下垫面与气候,破坏森林:气温增高(CO2变多-温室,吸收辐射减弱),气温日年较差增大;减小湿度和降水(蓄水差,湍流弱);增大风速;沙漠化加剧;无森林小气候;改变气候条件 海洋石油污染-海洋沙漠化(抑制蒸发-干燥;抑制潜热转移-海温日年较差增大-无调节作用),人为热和人为水汽与气候,人为热-增暖 人为水汽-云量-增暖,城市气候,城市是一特殊的下垫面：工商业、交通运 输业影响，有大量温室气体：“人为 热”、“人为水汽”、微尘和污染物。 城市气候的特征：城市的“五岛效应” 城市

12、风速减小、多变。,城市混浊岛效应： 表现为四个方面： 城市大气中的污染物质比郊区多。 城市低云量和以低云量为标准的阴天日数远比郊区多。 城市日照时数减少，太阳散射辐射强，大气混浊度比郊区高。 城区的能见度小于郊区。 城市热岛效应：热岛强度：Tu-r =Tu-Tr 城市热岛效应形成因素： 下垫面因素 ：下垫面不透水面积大；下垫面性质；下垫面几何形状。 人为热和温室气体：中高纬冬季、低纬夏季； 天气形势与气象条件：稳定 的气压梯度小的天气形势下；夜间风小空气稳定时；晴天无云时。,热岛效应,空中花园-降低城市热岛效应,城市干岛和湿岛效应： 城市干岛效应：全天且以白天为明显。P250表8.9城 市相对

13、湿度比郊区小，有明显的干岛效应。 城市湿岛效应：在一年中多数月份夜间02 时城区平 均水汽压大于郊区，故城市出现“湿岛效应”。 原因：与下垫面因素及天气条件密切相关。 白天：城区蒸发水汽量小于郊区，尤盛夏，有热岛 效应，城区下垫面粗糙，上下层空气交换多， 使近地面的水汽压小于郊区，形成“干岛”。 夜间：风速小，层结稳定，郊区降温快，E减小， 大量水汽在地表凝结成露水，存留在低层空气中 水汽量少，水汽压迅速降低，城区因有热岛，其 凝露量较郊区少，且湍流弱，上下层水汽交换量 少，故城区形成“湿岛”，称“凝露湿岛”。 日出后：郊区气温升高，露水蒸发，则郊区水汽压 又高于城区，使城区又转变成“干岛”。

14、,城市雨岛效应： 形成条件： 在大气环流较弱，有利于在城区产生降水的大尺度天气形势下，由于城市热岛环流所产生的局地气流辐合上升，有利于对流雨的发展。 城市下垫面粗糙度大，对移动缓慢的降水系统有阻障效应，使其移速减缓，延长城区降雨时间。 城区空气凝结核多，其化学组分不同，粒径大小不一，当有较多大核（如硝酸盐类）存在时，有促进暖云降水作用。 城市平均风速小，局地差异大，有热岛环流： 原因：城市下垫面粗糙度大，有减低平均风速的效应。 热岛环流：又称城市风系，有利污染物在城区集聚形 成尘盖，即城区低云和局部对流雨的形成。,思考题,1.气候变化的主要特征是什麽?近代气候变化趋势如何? 2.影响气候变化的原因有哪些? 3.人类活动对气候产生怎样的影响? 4.应采取哪些措施改造局地气候以影响大范围气候变化. 5.分析大