[自然科學(xué)]第一章氣候系統(tǒng)-wenkub
2023-03-08 12:35:49 本頁面
【正文】 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。 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。 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。 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。 ? 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 。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。在水系統(tǒng)中海洋對氣候變化的影響最重要。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 。 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。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。據(jù)估計，近百年海平面上升的約一半高度是冰川融化的結(jié)果。這種現(xiàn)象被稱為氣候變化的地質(zhì)構(gòu)造原因。風(fēng)也把沙塵從地表吹到大氣中去，從而影響區(qū)域大氣輻射收支。陸地生物群也是氣候系統(tǒng)中的一個重要部分，其功能很多。 陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性影響關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)過程的量級（如生產(chǎn)力），對生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性有重要作用。 物理、化學(xué)過程主要有 輻射過程、云過程、陸面過程、海洋過程、冰雪圈過程、氣溶膠過程、二氧化碳過程及生物過程 等等。 ? 氣候系統(tǒng)與外空間有能量的交換：吸收太陽輻射的同時向外空間放射長波輻射以求得輻射能量的平衡，從熱力學(xué)的觀點來看，氣候系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)。氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性也是氣候?qū)W常勝不衰的原因之一。 氣候系統(tǒng)中的重要過程按過程類型有三大類： 物理過程、化學(xué)過程、生物過程 等。 氣候系統(tǒng)各組成部分的熱力學(xué)和動力學(xué)屬性差異 ? 空氣具有最小的密度、比熱容、熱容量、熱傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)能力，最大的熱擴散率和穿透深度。氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要受兩個因素的制約，一個是能量收支的外部因素，一個是氣候系統(tǒng)內(nèi)部的性質(zhì)。氣候的歷史演變表明正、負(fù)反饋機制在氣候系統(tǒng)中同時存在使氣候系統(tǒng)總保持某種相對穩(wěn)定狀態(tài)。 敏感性 敏感因子的定義為：控制氣候系統(tǒng)的外參數(shù)的改變所引起的氣候變量 (如溫度 )的相應(yīng)改變量，即 ， 為外參數(shù)。近幾十年氣候模式有了明顯的改進，尤其是對云、邊界層和對流等參數(shù)化過程。這是因為模式中物理因子參數(shù)化的變化是非線性相互作用的， A與 B因子之和并不等于 A+B的變化 。 氣候系統(tǒng)的可預(yù)報性 氣候預(yù)報問題分為兩類： ? 第一類是與時間有關(guān)的，這就是通常意義下的預(yù)報問題，即未來某一具體時間的氣候狀況的預(yù)報； ? 第二類與時間無關(guān)，僅討論某一因素產(chǎn)生某種變化，將使氣候產(chǎn)生什么樣的變化，至于這一因素的變化在何時發(fā)生并不關(guān)心。對短期氣候變化來說，深層海溫和深層地溫也是一種非周期的外力。只是考慮氣候特征、氣候變化的影響因素不僅僅局限在大氣系統(tǒng)，因為氣候過程是一個非絕熱過程，需要考慮地球及其表層的各種因素的可能影響。所以，氣候監(jiān)測是氣候系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)。因為這 3種要素觀測序列長，而且是反映氣候狀況的基本量。隨后一些其他國家也先后繪制一些局部區(qū)域的高空圖。目前 NC
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