[自然科學(xué)]第一章氣候系統(tǒng)(已修改)
2025-03-05 12:35 本頁面
【正文】 全球氣候系統(tǒng) 南京信息工程大學(xué) 繆啟龍教授 第一章 氣候系統(tǒng) 一、氣候的定義 狹義上： 氣候通常被定義為 “ 天氣的平均狀態(tài) ” 嚴(yán)格表述為 ： “ 某地在某一時段內(nèi)氣候要素的平均值和變率的統(tǒng)計描述 ” 天氣是指在短時間內(nèi)（ 13天左右）發(fā)生的天氣現(xiàn)象 ，如暴雨，大風(fēng)，雷暴，高溫等 第一章 氣候系統(tǒng) 二、氣候系統(tǒng)通常定義為 由大氣、海洋、冰雪圈、巖石圈和生物圈等組成的相互作用的整體。 因為氣 候系統(tǒng)有連續(xù)的外界能量輸入，且其各個組成部份之間通過物質(zhì)和能量交換緊密地相互聯(lián)系和影響著，所以系統(tǒng)是一個非線性的開放系統(tǒng) 。 第一章 氣候系統(tǒng) 氣候系統(tǒng)的組成 大氣圈、水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈內(nèi)部及其之間普遍存在著能量、動量和物質(zhì)的輸送與交換過程 。 正是由于這些子系統(tǒng)之間復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物作用，才形成了氣候系統(tǒng)行為的多樣性和復(fù)雜性。 ? 控制氣候系統(tǒng)總體行為的 兩個最重要的外強迫因子是源于外空間能量輸入的太陽輻射和源于地球本身的重力作用 。 ? 地球氣候系統(tǒng)的 熱力學(xué)和動力學(xué)狀態(tài)均與這兩個因子有關(guān) 。 氣候系統(tǒng)不斷地隨時間演變（漸變與突變），而且 具有不同時空尺度的氣候變化與變率 （ 月、季節(jié)、年際、年代際、百年尺度等氣候變率與振蕩）。 第一章 氣候系統(tǒng) 三、各個子系統(tǒng) 大氣系統(tǒng) 是包圍地球的一層氣體，與地球的在固體部分相比，大氣系統(tǒng)僅為地球半徑的 %厚的淺薄氣體。但它是人類賴以生存的最重要的環(huán)境，是氣候系統(tǒng)的主體部分，也是氣候系統(tǒng)中最活躍、變化最大的部分。 大氣圈主要通過其中大氣成分及輻射收支的變化來影響地球的氣候。 第一章 氣候系統(tǒng) 水圈 包括海洋、河流、湖泊和地下水，也應(yīng)包括大氣中的液態(tài)水，在有些工作中將冰雪圈也劃入水圈。水圈也是氣候系統(tǒng)中最活躍的組成之一， 其三相變化的過程是氣候系統(tǒng)最重要的過程之一 ， 它的存在和運動構(gòu)成了地表、空中、水中的形形色色的自然現(xiàn)象，紛紜復(fù)雜的氣候類型，也是生命賴以生存的基本要素。在水系統(tǒng)中海洋對氣候變化的影響最重要。 在水圈中對氣候影響最大的是海洋 。 海洋占地球面積的 70%左右，它一方面可以儲存與輸送大量的能量，同時還可以溶解與儲存大量的 CO2，是全球碳循環(huán)中非常重要的部分。根據(jù)最近的估計海洋每年可以吸收 17億噸碳，占化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)排放總量的 27%。海洋的環(huán)流比大氣環(huán)流要慢得多，它是由鹽分與溫度梯度產(chǎn)生的密度差（即溫鹽環(huán)流）驅(qū)動的 。 北大西洋溫鹽環(huán)流是對氣候影響最顯著的一種溫鹽環(huán)流。氣候的突變與這種環(huán)流的突然減弱或關(guān)閉有關(guān)）。 海洋通過洋流把赤道地區(qū)的多余熱量向極地輸送。 它能影響地表能量與水汽通量、云、降水、水文循環(huán)以及大氣與海洋環(huán)流，但最明顯的影響是對海平面高度。因為冰原儲存了大量的水，其體積變化可引起海平面上升 。 ? 海洋有很大的熱慣性，這主要是由于海水的熱容量很大， 它一方面可以阻尼或減緩巨大的強溫度變化，起到了地球氣候調(diào)節(jié)器的作用，另一方面，由于它有較長的記憶力（尤其是在熱帶海洋），可以長時期內(nèi)通過海氣相互作用影響大氣的變化，成為自然氣候變率的源。 這就是為什么在目前設(shè)計的各種復(fù)雜氣候模式與碳循環(huán)模式中必須把海洋包括在內(nèi)。在赤道東太平洋中發(fā)生的厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象（即該區(qū)域海表溫度迅速升高或減少的現(xiàn)象）是由海洋產(chǎn)生的最顯著的自然變率，它已成為目前各國進行年際預(yù)報和季節(jié)預(yù)報的最重要氣候強信號。 第一章 氣候系統(tǒng) 冰雪圈 指全球的冰體和積雪，是氣候寒冷的產(chǎn)物 ；由極地冰原、季節(jié)性雪蓋、海冰、高山冰川和永凍層組成。 ? 無論海冰還是陸冰對氣候也產(chǎn)生很大影響； ? 影響地表輻射平衡和熱量平衡 。 ? 目前冰
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