气象学与气候学讲义笔记

气候学于气象学

第一章引论

1、气候学：专门研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。

研究内容：

①把大气作为研究的物质客体来探讨其特性和状态，如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强密度等；

②研究导致大气现象发生，发展的能量来源，性质及其转化；

③研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律

④探讨如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大气环境服务(如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等)，使之能更适合于人类的生活和生产的需要。2、气候学：气象学的分支科学，着重解决气候发展史、气候变化的规律，气候预报和气候变化与人类关系的科学。

研究内容：

①气候形成。

②气候形成。

③气候变迁。

④气候与其他自然因素的关系。

⑤应用气候。

⑥气候与人类的关系。

3、大气：由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态、固态杂质所组成。

4、气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内，能决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统。

5、大气分层依据：根据温度、成分、电荷等物理性质，考虑大气垂直运动等情况，将大气分为五层。

6、对流层特征：

①气温随高度升高而降低

②垂直对流运动：地表不均匀加热，产生垂直对流运动。强度随纬度、季节变化（低纬较强、高纬较弱，夏季较强、冬季较弱。17-18km 10-12km 8-9km

③气象要素水平分布不均：受地表影响大，海陆分异、地形起伏—温度、湿度

7、平流层特征：对流层顶—55km 随高度增高气温最初不变或微有上升；约到30km 以上，随高度增高而升高——受地面温度影响小、臭氧吸收太阳辐射。

气流较平稳、水汽含量极少，天空晴朗。高纬20km以上早晚-贝母云。火山尘影响能见度、气温。

8、气象要素：

①、气温：大气的温度,,表示大气冷热程度的量。它是空气分子运动的平均动能。

②、气压：大气压强。空气分子运动与重力场综合作用结果。

③、湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量。

1)水汽压：大气中水汽产生的压力（e）。

2)饱和空气：水汽含量达到一定程度，呈饱和状态的空气。

3)饱和水汽压：饱和空气的水汽压（E）。（也叫最大水汽压）随温度升高而增

大。

4)相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压比值。（用百分数表示）

直接反映空气距饱和的程度。

5)饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差（d）。

6)比湿：水汽质量与该团空气总重量的比值（q）。

7)水汽混合比：水汽质量与干空气质量比值（γ）。

8)露点：水汽含量不变，气压一定，使空气冷却达饱和时的温度，称露点温度，

简称露点（Td）。

水汽压、比湿、水汽混合比、露点表示水汽含量多寡，相对湿度、饱和差、温度露点差表示空气距饱和的程度。

④降水：指从天空降落到地表液态或固态水,如雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒、冰雹等。

降水量：降水落到地面后，未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，mm 为单位。表征气候干湿状态的重要要素。

⑤风：空气的水平运动。地面方向16方位表示，高空用方位度数表示。风速m/s、

km/h、knot（海里/小时、节）。

⑥云量：云遮蔽天空视野的成数。

云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面，且有一定厚度。

⑦能见度：视力正常的人在当时天气条件下，能从天空背景中看到和辨出目标物的

水平距离。m、km。

9、空气状态方程：空气状态常用密度（ρ）、体积（V）、压强（P）、温度（T）表示。对一定质量的气体，其P、V、T之间存在函数关系。

理想气体的状态方程。

标准状态下，1mol气体，体积约等于22.4L。R*≈8.31J/(mol·K)普适气体常数。

第二章大气的热能和温度

1、太阳辐射：太阳向宇宙发射的电磁波和粒子流，其能量主要集中在短于4μm波长范围内的辐射。

2、太阳常数：地球在日地平均距离处与太阳光垂直的大气上界单位面积上在单位时间内所接收太阳辐射的所有波长总能量。

3、辐射：自然界一切物体都以电磁波形式向外传送能量，这种传送能量的方式称为辐射。

4、辐射定律：

①基尔荷夫定律:KλT=eλT

在一定波长、一定温度下，物体吸收率等于该物体同温度、同波长的放射率。

下标λ表示在一定温度下，不波长的Kλ、eλ及Iλ的数值不同。

②斯蒂芬-波耳兹曼定律：E Tb=σT

黑体总放射能力与其本身绝对温度四次方成正比。σ=5.67×10 W/(m·K )为斯蒂芬-波耳兹曼常数。

③维恩位移定律：λm T=C 波长一微米为单位，则常数C=2896μm·K

物体温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长愈短；反之。

三个定律把黑体温度与其辐射光谱联系起来，非绝对黑体知道其温度、吸收率，用基尔荷夫定律，确定其辐射能力。

5、大气对太阳辐射的作用：

①大气对太阳辐射的吸收：大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。

②大气对太阳辐射的散射：太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。波长较短的光被散射得较多。

③大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射：大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。反射无选择性

6、大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分。

7、地-气系统的辐射差额：把地面和大气看成一个整体，其辐射能的净收入为

R s=(Q+q)(1-a)+q a-F∞

Q a、F∞分别为大气所吸收的太阳辐射和大气上界的有效辐射。

对个别地区而言地气系统的辐射差额可正可负。就整个地气系统辐射差额多年平均值应为零。南、北半球地气系统的辐射差额在纬度30o处是一转折点。北纬35o以南差额为正以北负。将低纬盈余热量输送至高纬—大气、海水流动完成。

8、海陆增温和冷却的差异：

i.同样太阳辐射强度下，海洋吸收的太阳能多于陆地吸收的，陆面对太阳光的反

射率大于水面。

ii.陆地吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，海水吸收的太阳能分布在较厚的水层中。

iii.海面有充分水源供应，蒸发量较大，失热较多，水温不易升高；空气因水分蒸发有较多水汽，以致空气本身有较大吸收热能能力，使气温不易降低。

iv.岩石、土壤比热小于水的比热。

9、气温非绝热变化形式：

①传导：空气依靠分子热运动将能量从一个分子传递给另一个分子，从而达到热量平衡的传热方式。

②辐射：物体间依各自温度以辐射方式交换热量的传热方式。

③对流：暖而轻的空气上升，周围冷而重的空气下降补充，这种升降运动称对流。

④湍流：空气不规则运动，又称乱流。

⑤蒸发（升华）和凝结（凝华）：蒸发时吸热，凝结时放出潜热。

10、泊松方程：

给出了干绝热过程气块初态（P0，T0）和终态（P,T）之间的内在联系，即绝热变化时温度随气压变化的具体规律。

11、空气温度的个别变化：指单位时间内个别空气质点温度的变化Dt/dt。

空气预报时考虑：1、空气的移动所造成某地温度变化称温度的平流变化；

2、空气本身温度的变化。

12、大气稳定度：气块受任意方向扰动后，返回或远离平衡位置的趋势和程度。

13、不稳定能量：气层中可使单位质量气块离开初始位置后作加速运动的能量。三种情况：不稳定型、稳定型、潜在不稳定型。

14、气温周期性变化：

①气温日变化：

原因：大气边界层温度主要受地表面增热与冷却作用影响而发生变化；

大气水平、垂直运动会引起局地气温变化。

特征：一日一个最高值午后14时左右，一个最低值日出前后；最高最低值之差，气温日较差，大小反映气温日变化程度；

日较差大小与纬度、季节和其它自然地理条件有关。

②气温年变化：

由于地面存储热量，气温最高、最低值不是太阳辐射最强、最弱的一天（北半球夏至、东至），也不是太阳辐射最强、最弱的一天所在的月份（北半球6、12月）比其落后1-2个月，北半球陆地7、1月，海洋8、2月。

一年中月平均气温最高、最低值之差，气温年较差。气温年较差大小与纬度、海陆分布等有关，随纬度升高增大。

根据纬度年较差大小及最高、最低值出现的时间，按纬度分四种：

⑴赤道型：一年两个最高值，春秋分以后；两个最低值，冬夏至以后；

⑵热带型：一年一个最高值夏至以后，一个最低值冬至以后，年较差不大；

⑶温带型：一年一个最高值7月，一个最低值1月，年较差较大；

⑷极地型：一年一个最高值，一个最低值，冬季长而冷夏季短而暖，年较差很大。

15、气温的水平分布特征：

①赤道地区气温高，向两极逐渐降低；

②冬季北半球等温线在大陆上大致凸向赤道，海洋上大致凸向极地，夏季相反；

③最高温度带不在赤道上，冬季在5 o--10 oN处，夏季20 oN左右。这一带平均温度1、7月均高于24℃，称热赤道；

③南半球冬夏最低温都在南极，北半球夏季最低温极地附近，冬季最冷东西比利亚和格陵

兰地区。（绝对最低气温维尔霍扬斯克、奥伊米亚康分别为－69.8℃－73℃；南极－90℃；

绝对最高气温索马里63℃）

第三章大气中的水分

1、水相变化的判据：

E＞e 蒸发（未饱和）

E＝e 动态平衡（饱和）

E﹤e 凝结（过饱和）

E水汽压e水汽

2、饱和水汽压：

①、与温度的关系：随温度升高，饱和水汽压显著增大。

②、与蒸发面性质的关系：水分子欲脱出蒸发面，需克服周围分子引力。

冰面和过冷却水面的饱和水汽压：同温度下与过冷却水相比，冰面饱和水汽压小些；温度为0℃时相等；

溶液面的饱和水汽压：浓度愈高，饱和水汽压愈小。

④与蒸发面形状的关系：不同形状的蒸发面，水分子受到的周围分子引力不同；温度相同

时饱和水汽压凸面＞平面＞凹面；凸面曲率愈大，饱和水汽压愈大；凹面曲率愈大，饱和水汽压愈小。

3、大气中水汽凝结条件：①凝结核

②空气中水汽的饱和或过饱和

使空气达到过饱和的途径：①通过蒸发，增加空气中的水汽，使水汽压大于饱和水汽压；

②通过冷却作用，减少饱和水汽压，使其少于当时实际水汽压。

使空气达到过饱和的过程：①暖水面蒸发；

②空气的冷却。

4、地面水汽凝结物：

①露和霜：地面或地物辐射冷却，使近地表空气层降温，温度降到露点以下，空气水汽含量过饱和时，地面或地物表面有水汽凝结。

露点温度在0℃以上，地面或地物上出现微小水滴—露；

露点温度在0℃以下，水汽直接在地面或地物上凝华成白色冰晶—霜。

形成气象条件：晴朗微风的夜晚。

冷平流以后或洼地上聚集冷空气时形成平流霜或洼地霜。

霜和霜冻的区别：霜指白色固体凝结物，霜冻指农作物在生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或死亡的低温。--熏烟、浇水、覆盖。

②雾凇和雨凇：雾凇是形成于树枝、电线或其他地物迎风面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。根据形成条件和结构分：晶状雾凇主要由过冷却雾滴蒸发后，再由水汽凝华而成。粒状雾凇由过冷却雾滴被风吹过，碰到冷的物体表面迅速冻结而成。

雨凇是形成在地面或地物迎风面上的透明的毛玻璃状的紧密冰层。

5、云的形成条件和分类：凝结核存在、空气达到过饱和。对云的形成而言，过饱和主要由空气垂直上升所进行的绝热冷却引起的。大气上升运动主要方式：

①、热力对流：地表受热不均、大气层结不稳定引起的对流上升运动—积状云。

②、动力抬升：暖湿气流受锋面、辐合气流作用所引起的大范围上升运动—层状云。

③、大气波动：大气流经不平地面或在逆温层以下所产生的波状运动—波状云。

④、地形抬升：大气运行中遇地形阻挡，被迫抬升而产生的上升运动—积状云、波状云、层积云，通常称地形云。

6、各种云形成：

①、积状云：垂直发展的云块，主要包括淡积云、浓积云、积雨云。多形成于夏季午后，孤立分散、云低平坦、顶部凸起（外貌形态）。

形成与不稳定大气中的对流上升运动相联系。取决于凝结条件、对流上升高度。

对流上限稍高于凝结高度，一般只形成淡积云。在淡积云出现的高度如有强风、较强湍流，淡积云变破碎—碎积云。

对流上限超过凝结高度许多时，云体高大，顶部呈花椰菜状，形成浓积云。

如上升气流更强，浓积云云顶向上伸展至－15℃以下高空，云顶冻结为冰晶，出现丝缕结构，形成积雨云。积雨云顶部高空风的吹拂下水平展成砧状—砧状云。

②、层状云：均匀幕状的云层，有较大水平范围，包括卷层云、卷云、高层云及雨层云。空气大规模系统性上升运动产生，主要是锋面上的上升运动引起的。（作为征兆：卷层云在层状云前部伴随日、月晕“日晕三更雨，月晕午时风”）

③波状云：波浪起伏的云层，包括卷积云、高积云、层积云。云中上升速度仅次于积状云中的上升速度。

⑴大气中存在空气密度、气流速度不同界面，在此界面上引起波动；

⑵气流越山形成波动；

（块状云，晒死人。天上鲤鱼斑，明天晒谷不用翻。鱼鳞天不雨也风颠。）

⑤特殊云状的形成：

⑴悬球状云：从云低下垂的云团，多出现在积雨云底部（高积、高层、雨层云底部）。

云中有大量水滴，若云底附近有强烈上升气流，将下降水滴托住，形成像挂在云底的云团--悬球状云。预兆降水。

⑵堡状云：底部水平，顶部并列着突起的小云塔。波状云基础上形成的。

⑶絮状云：个体破碎，形状像棉絮团。潮湿气层中强烈湍流混合作用形成。

⑷荚状云：中间厚、边缘薄，云块呈豆荚状。荚状高积云、荚状层积云。局部上升、下降气流汇合而成。

7、人工影响云雨：

人工降雨就是根据自然界降水形成原理，人为补充降水形成必须的条件，促使云滴迅速凝结或并合增大，形成降水。

①人工影响冷云降水：影响云微物理结构，静力、动力催化，云内水相态不稳定性、云内热力不稳定性。人工产生冰晶：投入冷冻剂，干冰；引入人工冰核，碘化银。

②人工影响暖云降水：引入吸湿性核，食盐；引入表面活性物质，改变水滴表面张力状态，以利于形成大水滴并促使其破碎，加速链锁反应，从而形成降水。

8、降水分布：

特点：①有一个赤道降水最大值，位置与热赤道一样，略偏北半球；

②高纬降水总量很小；

③副热带纬度是个次低值，副热带高压区干旱区、其大陆东部夏季降雨量多。

原因：①空气温度对大气最大水汽含量的限制；

②纬向水汽输送主要由大气平流造成；

③海陆分布；

④山区的分布对盛行风影响，制约降水分布。

第四章大气的运动

1、静力学方程：假设大气相当于地面处于静止状态，则某一点气压值等于该点单位面积上所承受铅直气柱的重量。

气压随高度递减快慢取决于空气密度、重力加速度的变化。

称为铅直气压梯度或单位高度气压差。

①同一气压，气柱温度愈高，密度愈小，气压随高度递减愈慢，单位气压高度差愈大；反之；

②同一气温，气压值愈大，空气密度愈大，气压随高度递减愉快，单位高度差愈小；反之。

2、压高方程：

表示气压随高度增加按指数递减的规律。

3、气压变化的原因：气压变化实质是空气气柱重量增加或减少的反映，空气柱重量是其质量、重力加速度乘积。空气柱质量变化主要由热力、动力因子引起。

热力因子：温度升高或降低引起体积膨胀或收缩、密度增大或减小及伴随气流辐合或辐散所造成的质量增多或减少。

动力因子：大气运动引起的气柱质量的变化；

①水平气流辐合与辐散

②不同密度气团的移动

③空气垂直运动

4、作用于空气的力：

①气压梯度力：是个向量，垂直于等压面，有高压指向低压，数值等于两等压面间气压差除

以其间的垂直距离，表达式：单位百帕/赤道度。气压梯度表示气压分布不均匀程度、由于气压分布不均而作用在单位体积空气上的压力。气压梯度力是空气产生水平运动的直接原因和动力。

②地转偏向力：因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力，称地转偏向力或科里奥利力。

③惯性离心力：物体在作曲线运动时产生的，由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外作用在物体上的力。

④摩擦力：两个相互接触的物体作相对运动时，接触面间产生的阻碍物体运动的力。

内摩擦力：速度或方向不同的相互接触的两个空气层间产生的一种相互牵制的力，主要通过湍流交换作用使气流速度发生改变，也称湍流摩擦力。

外摩擦力：空气贴近下垫面运动时，下垫面对空气运动的阻力。

⑥大气运动方程：

5、地转风：气压梯度力、地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线水平运动。方向与水平气压梯度力方向垂直，即平行于等压线。背风而立，北半球高压在右、南半球在左，称风压律。地转风速高纬大于低纬—气压梯度值高纬大于低纬。

6、梯度风：空气质点作曲线运动时，气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力三力平衡时的风，称梯度风。

北半球，低压中的梯度风平行于等压线，逆时针旋转，高压顺时针；南半球相反。

低纬地区或小尺度低压中，如气压梯度力、惯性离心力都很大，而地转偏向力很小时，可能出现旋衡风。

梯度风、地转风都是作用于空气质点的力达到平衡时的风；梯度放风考虑了空气运动路径的曲率影响，比地转风更接近与实际风。

实际风与地转风、梯度风间出现偏差，形成偏差风。.

7、摩擦层中风随高度的变化：受摩擦力、气压梯度力随高度变化的影响。埃克曼螺线，是风速矢端迹图。

8、大气环流：指大范围大气运动状态。

形成主要因素：①、太阳辐射作用；

②、地球自转作用；

③、地表性质作用；

④、地面摩擦力作用；

⑤、大气本身特殊性质

9、大气环流平均状况：

①平均纬向环流：⑴高纬地区：冬夏季都是一层很浅薄的东风带—极地东风带，主要分布在北大西洋低压、北太平洋低压的向极一侧i，其厚度、强度冬季大于夏季；

⑵中纬地区：从地面向上都是西风—盛行西风带。纬距上宽度随纬而增大。北半球冬季西风风速大于夏季；南半球海洋抑制静止气压系统发展，西风风速比北半球强，风向也更稳定。

⑶低纬地区：自地面到高空是深厚的东风层-热带东风带或信风带。是纬向风带中风向最稳定、风速较大、活动范围广阔的风带。

北半球夏季南亚、非洲西风系统—赤道西风带。

②平均水平环流：水平环流指纬向环流受扰动后发展起来的槽、脊和高、低压环流。

在北半球对流层中，高层的平均水平环流形式是西风带上存在着的大尺度平均槽、脊。

在中高纬对流层低层，海陆性质、地表起伏不平引起热力、动力变化，使环流沿纬圈不均匀性更显著，水平环流在月平均海平面气压分布图上表现为高、低压系统。

冬夏季平均气压图上的高、低压系统-大气活动中心。太平洋高压、大西洋高压、阿留

申低压、冰岛低压常年存在，强度、范围随季节变化—常年活动中心；南亚低压、北美低压、西伯利亚高压、北美高压季节性存在—季节性活动中心。

③平均经圈环流：在南北沿经圈垂直剖面上，由风速平均北、南分量和垂直分量构成的平均环流圈。

北半球三个经向环流圈：低纬环流圈（直接热力环流圈正环流圈）哈得莱环流圈；中纬环流圈（间接热力环流圈逆环流圈）费雷尔环流圈；高纬环流圈（直接热力环流圈）极地环流圈

经向环流圈都有季节性移动，北半球夏季北移、冬季南移。赤道地区东西方向存在纬向热力直接环流圈—沃克环流圈—大尺度东西热力差异引起。

④急流：风速30m/s以上的狭窄强风带。温带、副热带、热带东风急流。

第五章天气系统

1、气团：指气象要素在水平分布上较均匀的大范围空气团。

形成条件：①范围广阔、地表性质较均匀的下垫面；

②有个能使空气物理属性在水平方向均匀化的环流场。

2、锋：由两种性质不同的气团相接触形成，由于气团占有三度空间，因而锋是三度空间的天气系统。

3、暖气团：气团温度高于流经地区下垫面温度的。水汽丰富，易形成云雨天气。移向冷区时引起流经地区地面增温，气团底部失热变冷，气团温度直减率减小，气团趋于稳定，有时发展成逆温层，以致暖气团中热力对流不易发展，呈现稳定性天气；暖气团中湍流作用较强，形成层云、积层云、毛毛雨、小雨。

4、冷气团：气团温度低于流经地区下垫面温度的。形成干冷天气。移向暖区时，气团低层吸热增温，气团温度直减率趋向增大，层结稳定度减小，对流运动易发展，可能形成不稳定天气。如冷气团来自海洋，水汽较多，可能出现积状云，产生阵性降水天气。

我国境内气团，其他地区移来的变性气团，主要是极地大陆气团、热带海洋气团。

5、暖锋天气：典型云序：卷云、卷层云、高层云、雨层云，暖锋降水主要发生在雨层云内，多是连续性降水，降水宽度随锋面坡度大小变化。（暖锋下冷空气较潮湿，气流辐合、湍流作用形成层积云、积云；锋上暖空气降下雨滴在冷气团中蒸发，水汽含量饱和，经扰动产生碎积云、碎层云；饱和凝结现象在锋线附近地面层，形成锋面雾。）夏季暖空气不稳定出现积雨云、雷雨等阵性降水；春季暖气团水汽含量较少出现高云，降水少；春秋—江淮流域、东北地区，夏季—黄河流域。

6、冷锋天气：根据移动速度快慢分一型冷锋（移动缓慢、锋面坡度较小）、二型冷锋（移动快、坡度大）

7、准静止锋天气：坡度比暖锋更小，云区、降水区比暖锋更广，降水强度较小，持续时间长，造成细雨连日不止的连阴天气。分两类：

①云系发展在锋上并有明显降水。华南准静止锋；冷锋南下冷气团消弱、暖气团增强演变而成，天气与第一型冷锋相似，锋面坡度更小、云雨区更宽，降水区不限于锋线地区，可延伸到锋后大范围，降水强度较小为连续性降水。

②主要云系发展在锋下，无明显降水。昆明准静止锋，南下冷空气被山脉所阻呈准静止状态、锋上暖空气较干燥且滑升缓慢，产生大规模云系、降水，锋下冷气团变性含水汽较多，沿山坡滑升，加上湍流、混合作用易形成积云、雨层云，连续性降水。

8、锋生、锋消：锋生锋的生成或加强过程；锋消锋的消失或减弱过程。主要标志：冷、暖

气团间水平温度梯度大小和变化。水平温度梯度加大—锋生，反之。

自由大气中大气水平运动、垂直运动、非绝热过程造成锋生、锋消。

水平气流辐合（锋生）、辐散（锋消）；空气垂直运动；空气热量交换。

9、大气长波：指波长较长、波幅较大、移动缓慢、维持时间较长的波动。

10、阻塞高压：简称阻高，是温压场较对称的深厚的暖性高压。特征：①有闭合高压中心，位于50°N以北；②维持平均时间5─10天，有时可达20天以上；③沿纬向移动每天不超7─8个经度，常呈准静止状态，有时西退。

11、切断低压：温压场较对称的冷性气压系统。

12、极地涡旋：简称极涡，极地高空冷性大型涡旋系统，是极地大气环流组成部分。

13、高空低压槽：又称高空槽，是活动在对流层中层西风带上的短波槽。四季出现，春季频繁。

14、切变线：指方向或风速分布不连续线，是发生在850hPa或700hPa等压面上的天气系统。

15、气旋：占有三度空间的中心气压比四周低的水平空气涡旋，又称低压；

反气旋：占有三度空间的中心气压比四周高的水平空气涡旋，又称高压；

温带气旋：指具有锋面结构的低压，又称锋面气旋。

16、锋面气旋结构：

从平面看，逆时针旋转涡旋，中心气压低，自中心向前伸展一个暖锋，向后伸展一个冷锋，冷、暖锋间是暖空气，以北是冷空气，锋面上暖空气螺旋式上升，锋面下冷空气扇形扩展下沉；

从垂直面看，气旋高层是高空槽前气流辐散区，低层是气流辐合区，气旋前部、中心有气流上升，后部有气流下降。

17、锋面天气：决定于气旋温压场、空气稳定度、水汽条件、高空环流形势及气旋发展阶段，随地区、季节有差异。气旋前是宽阔暖锋云系及连续性降水天气，后是较狭窄冷锋云系、降水天气，中部是暖气团天气；如暖气团水汽充足、不稳定，出现层云、层积云，下毛毛雨、有雾，如气团干燥生成薄云无降水。

18、锋面气旋演变过程：

①初生阶段：随锋面波动开始、发展，冷空气向暖空气侵袭，暖空气向冷空气扩展，在波动前方形成暖锋，后方形成冷锋。

②成熟阶段：高空温压场振幅增大，温度槽进一步接近高度槽，气旋中心气压继续下降，气旋式环流不断加强，冷暖锋进一步发展，出现系统性云系、降水。

③锢囚阶段：高空槽进一步发展，出现闭合中心。

④消亡阶段：高空温压场近于重合，成为深厚的冷低压。

气旋发展过程由于条件差异而有不同。

19、寒潮：冷性反气旋南移时，造成冷空气袭击，如冷空气十分强大，给流经地区造成剧烈降温、霜冻、大风等灾害性天气，这种大范围强烈冷空气活动，称寒潮。

20、副热带高压：南北半球副热带地区常维持着沿纬圈分布的高压带。呈椭圆形，长轴大致同纬圈平行，是暖性动力系统。北半球主要分布在北太平洋西部、东部，北大西洋中部、西部墨西哥湾，北非，南半球南太平洋、南大西洋、南印度洋；夏季青藏高压、墨西哥高压。

①、结构：处于低纬环流、中纬环流汇合带，是由于对流层中上层气流辐合、积聚而成。结构较复杂，不同高度、季节、地区不同。

对流层中、下层，副高强度随高度升高增强，高压中心位置随高度向暖区偏移，因而高压中心与高温中心不完全重合，高压脊线不垂直。

副高去内温度水平梯度较小，高压边缘同周围系统相交缓，温度梯度明显增大，北部、西部更大。

副高内盛行下沉气流，在低层普遍形成逆温层，高压东部逆温层较厚、较低。

②、天气特征：盛行下沉气流—晴朗、少云、微风、炎热为主。高压北、西北边缘与西风带天气系统相交缓，气流上升强烈，水汽较丰富，多阴雨天气；高压南侧是东风气流，晴朗少云，低层潮湿、闷热。

③、活动特点：

⑴、季节性：冬季位置最南，夏季最北，从冬到夏向北偏西移动，强度增大；自夏至冬向南偏东移动，强度减弱。南北移动表现出稳定少动、缓慢移动、跳跃三种形式，且有南北震荡现象；北进过程持续时间较久、移动较缓，南退过程经历时间较短、移动较快。

⑵、非季节性中短期变动，表现为半个月左右副高偏强或偏弱趋势及一周左右副高西伸东退、北进南缩的周期变化。--受周围天气系统活动影响引起的。

④、对我国天气的影响：副高是对我国夏季天气系统影响最大的天气系统。在其控制下产生干旱、炎热、无风天气。是相我国输送水汽的重要天气系统。其位置、强度关系东南季风从太平洋向大陆输送水汽的路径、数量，影响西南气流输送水汽状况。其北侧气旋、锋面活动频繁，常形成大范围阴雨、暴雨天气，成为我国东部重要降水带。

21、热带云团：从卫星云图上发现，热带地区存在大量深厚的由对流云组成的直径在100─1000km范围内的云区，称云团。根据其尺度、产生地区分：⑴季风云团，规模最大；⑵普通云团；⑶小尺度云团。

22、台风：台风形成、发展重要机制是台风暖心的形成，暖心形成、维持、发展需合适环境条件及产生热带扰动的流场：①广阔洋面；②合适的地转参数值；③气流铅直直切变要小；

④合适的流场。

台风消亡条件：高温、高湿空气不能继续供给，低空辐合、广阔辐射流场不能维持及风速铅直切变增大等。造成这些条件的途径：①台风登陆后，高温、高湿空气得不到源源补充，失去维持强烈对流所需能源；低层摩擦加强，内流气流加强，台风中心被逐渐填塞、减弱以至消失；②台风移动到温带后，有冷空气侵入，破坏台风暖心结构，变性为温带气旋。

23、对流性天气特点：尺度小、生命期短，气象要素水平梯度大、天气现象剧烈，有很大破坏力，往往是种灾害性天气系统。

雷暴：由旺盛积雨云引起的伴有闪电、雷鸣、强阵雨的局地风暴。

飑线：带状雷暴群构成的风向、风速突变的狭窄强对流天气带。

龙卷：自积雨云底部伸出来的漏斗状涡旋云柱。龙卷伸展到地面引起强烈旋风，称龙卷风。

第六章气候的形成

1、气候形成、变化因子：①、太阳辐射；

②、宇宙地球物理因子；

③、环流因子；

④、下垫面因子；

⑤、人类活动影响。

2、天文辐射：太阳辐射在大气上界的时空分布由太阳与地球间的天文位置决定，又称天文辐射。除太阳本身变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度、白昼长度。

3、气候形成的环流因子：包括大气环流、洋流。

海洋与大气间通过一定的物理过程发生相互作用。组成复杂的耦合系统。海洋对大气主要作用给大气热量、水汽，为其提供能源。大气通过向下动量输送，产生风生洋流、海水

上下翻涌。

海洋是CO2巨大储存库，通过调节大气中的CO2含量影响气温、环流。

海洋从大气圈下层向大气输送热量、水汽，大气运动产生的风应力向海洋上层输送动量，使海水发生流动，形成风生洋流，也称风海流。

热带、副热带海洋，北半球洋流围绕副高顺时针流动，南半球反时针流动。

海洋提供给大气潜热、显热，大气运动的能源，使大气环流得以形成、维持。

环流与热量输送：大气环流、洋流对气候系统中热量分配起重要作用，将低纬热量传输到高纬，调节赤道与两极间温度差异；大气环流方向有由海向陆与由陆向海差异、洋流冷暖不同，使同纬度带大陆东西岸气温产生明显差别，破坏天文气候地带性分布。

环流与水分循环：水分循环通过蒸发、大气中水分输送、降水、径流实现。

环流变异与气候：厄尔尼诺现象：表示在南美西海岸延伸至赤道东太平洋向西至日界线附近海面温度异常增暖现象。南方波动：南太平洋副高与印度洋赤道低压间气压变化的负相关关系。沃克环流、哈德莱环流。厄尔尼诺年印尼、澳大利亚、印度次大陆、巴西东北部均出现干旱，赤道中太平洋到南美西岸多雨。（日本、我国东北夏季持续低温，我国大部降水有偏少趋势。）

4、海陆风：白天风从海洋吹向陆地；夜晚从陆地吹向海洋，这种风称海陆风。

5、季风：大范围地区盛行风随季节有显著改变的现象。海陆热力差异、及差异的季节变化，行星风带季节移动、广大高原热力、动力作用。（海陆风由海陆间气压日变化引起，仅出现在沿海地区；季风由海陆间气压季节变化引起。）东亚季风：冬季风低温、干燥、少雨，夏季风高温、湿润、多雨—海陆热力差异。亚洲南部季风：行星风带季节移动引起，南亚夏季风强于冬季风。

6、海洋性气候与大陆性气候区分标志：海洋条件、大陆条件下形成的气候。

①气温指标：气温日较差、气温年较差、气温相时、春秋温度值、大陆度；②水分标志：海洋性气候降水量比同纬度大陆性气候多，一年降水分配较均匀，冬季较多，气旋雨频率为最大，降水变率小；大陆性气候对流雨居多，降水集中于夏季，降水变率大。

7、高大地形对气温的影响：高大山系、庞大高原是气流运行的阻碍，对寒潮、热浪移动有障壁作用，本身辐射差额、热量平衡状况有其独特性。①机械阻挡作用；②热力作用：青藏高原地面气温特点：⑴地球第三极，气温低；⑵气温日、年较差大；⑶气温季节变化急，春温高于秋温。高原气候具明显大陆性气候特征。

8、小气候：由于下垫面结构不均一性引起的小尺度近地层局地气候。（土壤、植被、人工铺砌的道路等借辐射作用吸热、放热，从而调节空气层、下垫面表层温度，称活动面。）活动面性质不同，具不同能量平衡、水分平衡，加上湍流作用差异，产生各种小气候。

9、冰雪覆盖对气温的影响：是大气的冷源，使冰雪覆盖地区气温降低，通过大气环流作用，使远方气温下降。冰雪覆盖面积季节变化，使全球平均气温亦发生相应的季变。冰雪致冷效应由：①冰雪表面辐射性质；②冰雪-大气间能量、水分交换特性造成。冰雪覆盖成为冷源影响大气环流和降水。

第七章气候带和气候型

1、气候带、气候型划分方法：①实验分类法：根据大量观测记录，以某些气候要素长期统计平均值、季节变化，来与植物分布、土壤水分平衡、水文情况及自然景观相对照来划分气候带、气候型。柯本、桑斯威特、沃耶伊柯夫、杜库洽夫。②成因分类法：根据气候形成的辐射、环流、下垫面因子划分气候带、气候型。阿里索夫、弗隆、特尔真、斯查勒。

柯本气候分类法：以气温、降水为基础，参照自然植被分布而确定；

斯查勒气候分类法：认为天气是气候的基础，而天气特征、变化又受气团、锋面、气旋、反气旋所支配。

2、高地气候特点：高山地带随高度增加，空气愈稀薄，空气组分中的二氧化碳、水汽、微尘、大气中污染物质逐渐减少，气压降低、风力增大，日照增强、气温降低。在一定坡向、一定高度范围内，降水量随高度而加大，过了最大降水带后随高度而减小—导致高山气候具有明显垂直地带性，又因高山所在地纬度、区域气候条件有所不同。

第八章气候变化和人类活动对气候的影响

1、气候变化的史实：

全球地质时期气候变化时间尺度在22亿年到1万年以上，以冰期、间冰期出现为特征，气温变化幅度在10℃以上；

历史时期气候变化是近1万年来，主要是近5000年来的气候变化，变化幅度最大不超过2—3℃，大都是在地理环境不变的情况发生；

近代气候变化主要指近百年或20世纪以来的气候变化，气温振幅在0.5—1.0℃间。

2、气候变化的因素：

①太阳辐射的变化：太阳辐射是气候形成的最主要因素。引起太阳辐射能变化的条件：

⑴地球轨道因素的改变：偏心率、地轴倾角（产生四季的原因）、春分点位置（其变动结果引起四季开始时间的移动和近日点、远日点变化）都以一定周期变化导致地球受到天文辐射发生变动，引起气候变迁。

⑵火山活动引起大气透明度变化；

⑶太阳活动的变化。

②宇宙-地球物理因子：宇宙因子:月球、太阳的引潮力，地球物理因子:地球重力空间变化，地球转动瞬时极的运动和地球自转速度变化等。宇宙-地球物理因子时间、空间变化引起地球上变形力产生，导致海洋、大气变形，进而影响气候发生变化。

③下垫面地理条件的变化：⑴海陆分布的变化；⑵地形变化。

④大气环流和大气化学组成的变化：是导致气候变化、产生气候异常的重要因素。

3、人类活动对气候的影响：

①、无意识影响，即在人类活动中对气候产生的副作用；

⑴工农业生产排放至大气中的温室气体、污染物质，改变大气化学组成；

⑵农牧业发展、其他活动中改变下垫面性质，如破坏森林、草原植被，海洋石油污染；

⑶城市中的城市气候效应。

②、为了某种目的，采取一定措施，有意识地改变气候条件。

改变大气化学组分、改变下垫面性质。

4、城市气候：是在区域气候背景上，经过城市化后，在人类活动影响下而形成的一种特殊局地气候。城市气候特征归纳为“五岛效应”，混浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛；风速减小、多变，局地差异大、有热岛环流。