[自然科學(xué)]第一章氣候系統(tǒng)(完整版)
【正文】 的部分。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(dòng)的 。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(guó)進(jìn)行年際預(yù)報(bào)和季節(jié)預(yù)報(bào)的最重要?dú)夂驈?qiáng)信號(hào)。這種現(xiàn)象被稱為氣候變化的地質(zhì)構(gòu)造原因。陸地生物群也是氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，其功能很多。 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)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)各組成部分的熱力學(xué)和動(dòng)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(kuò)散率和穿透深度。氣候的歷史演變表明正、負(fù)反饋機(jī)制在氣候系統(tǒng)中同時(shí)存在使氣候系統(tǒng)總保持某種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。近幾十年氣候模式有了明顯的改進(jìn)，尤其是對(duì)云、邊界層和對(duì)流等參數(shù)化過程。 氣候系統(tǒng)的可預(yù)報(bào)性 氣候預(yù)報(bào)問題分為兩類： ? 第一類是與時(shí)間有關(guān)的，這就是通常意義下的預(yù)報(bào)問題，即未來某一具體時(shí)間的氣候狀況的預(yù)報(bào)； ? 第二類與時(shí)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(shí)發(fā)生并不關(guān)心。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?yàn)闅夂蜻^程是一個(gè)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。因?yàn)檫@ 3種要素觀測(cè)序列長(zhǎng)，而且是反映氣候狀況的基本量。目前 NCAR（美國(guó)國(guó)家大氣研究中心）等單位初步完成了 1958年以來的再分析資料，包括各等壓面層的高度、溫度、風(fēng)以及地面的氣溫、降水量的格點(diǎn)資料。但大部分均無系統(tǒng)觀測(cè)資料，只是近年來才給出赤道太平洋混合層深度（用20℃ 等溫線的深度表示）及 800 m深至海面的溫度距平。 過去土壤溫度及濕度的大范圍觀測(cè)資料很少。其他微量氣體如甲烷、氯氟碳化物（ CFCs）大多數(shù)也建立了相應(yīng)的序列。但所有這些代用資料，或者時(shí)間分辨率較低，或者無法定量，或者不能重建連續(xù)的序列，因此在氣候重建中不如上述幾種資料使用的多。氣候預(yù)測(cè)可以分為兩類，一類采用統(tǒng)計(jì)方法，另一類為動(dòng)力學(xué)數(shù)值預(yù)報(bào)。經(jīng)過大約30多年的努力，短期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)取得了巨大的進(jìn)步。馮 ?紐曼（ von Neumann， 1955)早就指出，從預(yù)報(bào)角度看，大氣運(yùn)動(dòng)可以分為 3類， 第 1類運(yùn)動(dòng)主要決定于初始場(chǎng)，因此可以從初始場(chǎng)外推 。 30 a來數(shù)值預(yù)報(bào)的發(fā)展完全證實(shí)了馮 ?紐曼的預(yù)見。此外預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也是有上限的，上限大約為 80％～ 85％。而最困難的是 第 3類運(yùn)動(dòng)，即距初始時(shí)刻相當(dāng)遠(yuǎn)，因此不可能完全從初始場(chǎng)外推。如果以預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)況之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到 0..6作為可以接受的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)報(bào)時(shí)效已超過 1周。目前世界范圍正式作月、季氣候預(yù)報(bào)的大約有 30多個(gè)國(guó)家。但是，對(duì)于氣候系統(tǒng)這樣一個(gè)龐大而復(fù)雜系統(tǒng)，至今還沒有任何統(tǒng)一的理論能說明其平均狀態(tài)的形成及隨時(shí)間的變化。 ? 2 、氣候診斷 ? 氣候診斷即根據(jù)氣候監(jiān)側(cè)結(jié)果對(duì)氣候變化與氣候異常作出判斷，這是當(dāng)前氣候系統(tǒng)研究中一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域。 ? 3）． 非常規(guī)觀測(cè) 除了以上所列舉的常規(guī)觀測(cè)之外，目前還進(jìn)行許多特殊觀測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)氣候系統(tǒng)的變化有非常重要的意義。 E的經(jīng)向剖面也積累了系統(tǒng)的觀測(cè)資料。 ? 2）．海洋及系統(tǒng)其他成員的常規(guī)觀測(cè) 要對(duì)全球氣候系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，海洋是一個(gè)重要組成部分。 20世紀(jì) 30年代之后，逐漸有了高空探測(cè)。 王紹武（ 2022）把氣候系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容總結(jié)為五個(gè)方面： 1 、氣候監(jiān)測(cè) 這是 20世紀(jì) 70年代提以來的一個(gè)名詞。 ? 一類是外力，即獨(dú)立于氣候系統(tǒng)之外，不受氣候系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔玫?“ 力 ” 。有些模式顯示，由于云參數(shù)化或云 — 輻射特性表征的改進(jìn)，使氣候敏感性有改變。弄清反饋過程的物理機(jī)制，在氣候變化研究中是一個(gè)極為重要的問題， ? 正反饋過程有 (1)冰雪面－反射率－溫度； (2)水汽含量 — 紅外逸出輻射－溫度； (3)CO2－海溫； (4)高云 (或云頂高度 ) －逸出輻射－溫度； (5)植物－反射率－穩(wěn)定度等等。 ? 熱擴(kuò)散率和熱傳導(dǎo)能力是對(duì)于靜態(tài)的空氣和水而言的，對(duì)于運(yùn)動(dòng)著的空氣和水來說，其熱擴(kuò)散率和熱傳導(dǎo)能力分別要比表中數(shù)字大 4個(gè)和 2個(gè)量級(jí)以上；
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