一、气候和气候系统 1 气候（The climate）
指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征。既反映平均情况，又反映极端情况，是各种天气现象的多年综合。
气候与天气相区分开来：
? 气候在一定时段里相对稳定，天气则瞬息多变；
? 气候是长时间尺度的大气过程，天气则是瞬时/短时的大气过程； ? 气候涉及整个大气圈，天气则通常指对流层里的大气物理状况；
? 气候视空间尺度，可分为全球气候、区域气候、小气候，是研究大气过程中某种
平均状况；而天气通常指某一局部地区的大气过程，具有多变特征。
2 气候系统（The climate system）
完整的气候系统由如下五个部分组成：
① 大气圈：气候系统的主体，最易变化、最敏感的部分。 ② 海洋：海洋占地表面积的70.8%，仅100m深的表层海水即占整个气候系统总
热量的95.6%。故海洋是气候系统的热量储存库。吸收80%的太阳辐射。 ③ 冰雪圈：陆地面积的10.6%被冰雪覆盖。冰川和冰原的体积和范围变化缓慢。
它的变化既是气候变化的指示器，又对长期气候变化产生反馈。在地球热平衡中起重要作用。 ④ 陆地面：地面土壤作为大气微粒的重要来源之一，在气候变化中起重要作用。
而土壤又会随气候和植被的变化而变化。 ⑤ 生物圈：生物圈不仅对气候变化敏感，也影响气候。
二、气候的形成 （formation of climate） 1. 气候的形成因子
气候形成的主要因子是太阳辐射、大气环流和下垫面。 （1）太阳辐射因子
太阳辐射是气候系统的能源，是大气过程的基本动力，也是主导气候形成的热能渊源。 地球有效温度
地球有效温度是大气上界吸收太阳辐射与行星地球长波辐射处于平衡时的所具有的温度。对形成现阶段气候有重要性。
与金星、火星相比，金星由于平衡温度太高，水汽永不凝结成水，火星平衡温度过低，水汽直接凝固成冰而不经过液态过程，也无液态水出现。只有地球平衡温度适合于液态水存在。
地球上的天文气候
地球表面因辐射平衡温度随纬度和季节的分布形成假想的简单 气候模式。 太阳天文辐射量主要决定于日地距离、太阳高度和日照时间等。
① 日地距离：地球过近日点时，单位面积得到的太阳辐射能比过远日点时多7%，
且近日点太阳辐射强度比太阳常数大3.4%，远日点则小3.5%。这种变化使北半球冬季获得太阳辐射量大于南半球冬季；北半球夏季获得太阳辐射量少于南半球夏季。 ② 太阳高度：太阳光线与地平线的夹角，即太阳高度，在很大程度上决定了太阳
辐射能量的多少。
郎伯定律表明：大气上界太阳辐射强度与太阳高度正弦成正比，而与日地距离的平方成反比。
太阳高度和日地距离随纬度和时间而变。因此，不同纬度不同时间太阳辐射强度有变化，造成天文辐射总量因地因时而异，从而形成气候差异。
③ 日照时间：太阳辐射量与日照时间成正相关。
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（2）大气环流因子
——大气环流调节或缓和赤道与极地的温差； ——大气环流调节海陆间的热量；
——大气环流调节全球蒸发量和降水量； ——大气环流调节海温—厄尔尼诺现象。 厄尔尼诺现象：指赤道东太平洋海水面异常增暖现象。即南美赤道附近（N4°,S4°,W150° ~ 90°之间）幅度数千公里数的海水带异常增温的现象。厄尔尼诺的实质是：大气环流与海洋流相互作用
原因：目前尚未找到确定答案，说法有： ① 太平洋底火山爆发或地壳断裂喷涌岩促使洋流变暖； ② 地球自转的年际速度不均造成。
“拉尼娜”、“反厄尔尼诺”现象，总是出现在厄尔尼诺现象之后。即是指赤道东太平洋海温较常年偏低的现象。
（3）下垫面因子（地理因子）
下垫面通过对辐射因子和环流因子的影响而作用于气候。下垫面因子使得气候既具有纬度地带性，又具有非地带性特征。表现在：
① 海陆分布影响气候
——海上气温与陆地气温有明显差异
——气候差异又破坏温度的纬度地带性分布，影响气压、大气运动方向和水平分布，导致出现同一纬度上的海洋性气候与大陆性气候。
② 洋流影响气候
洋流即是大洋中任一持续不断并主要是呈水平运动的海水。它可以从低纬向高纬传输热量，又从高纬向低纬输送冷海水。
——洋流热量输送影响大陆东西岸的气温差异 ——冷暖洋流影响其所经之地的降水量
③ 地形对气候的影响
海拔高度、地表形态、方位等影响热水条件再分配，对气候产生影响。 ——地形对温度的影响 海拔升高气温降低
——地形对降水的影响 水汽含量随海拔高度增加而减少。 三、气候带与气候型 1. 纬度气候带/型
（1）低纬度气候
受赤道气团和热带气团控制，全年气温高。
a) 赤道多雨气候：受赤道低带控制，盛行赤道气团，热带雨林发育 b) 热带海洋气候：受热带海洋气团控制和信风影响，降水多，无干季 c) 热带干湿气候：因赤道低压带的移动，出现干湿季节变化 d) 热带季风气候：热带季风发达，热带气旋活动频繁。 e) 热带干旱与半干旱气候
热带干旱气候：受副热带高压控制或处于信风带的背风岸：非洲、阿拉伯 热带多雾干旱气候：热带大陆西岸，多雾的荒漠可延伸到海岸带
热带半干旱气候：干旱与湿润气候的过渡 （2）中纬度气候
热带气团与极地气团互相作用的地带 a) 副热带干旱半干旱气候
热带干旱气候：是热带干旱气候向高纬的延续 热带半干旱气候：是副热带干旱区外缘
b) 副热带季风气候：副热带大陆东岸，是热带海洋气团与极地气团交替控制地带 c) 副热带湿润气候：北美大陆东岸，是墨西哥湾、南美和非洲东南海岸及澳洲东岸 d) 副热带夏干气候：地中海沿岸，加利福尼亚沿岸，澳洲南岸。冬季副热带高压南
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移，受西风控制，气旋活动频。温暖多雨。
e) 温带海洋气候：盛行西风，受海洋气团控制，冬暖夏凉
f) 温带季风气候：冬受温带大陆气团影响，寒冷干燥；夏受温带海洋气团或变性热
带海洋气团控制，暖热多雨。
g) 温带大陆湿润气候：气温、降水与温带季见气候类似。风向、风力季节变化不明
显。
h) 温带干旱与半干旱气候 （3）高纬度气候
a) 极地圈附近，盛行极地气团和冰洋气团。低温无夏，降水少，蒸散弱 b) 副极地大陆气候：受极地海洋气团和极地大陆气团影响和控制
c) 极地长寒气候：欧亚大陆和北美大陆北缘。格陵兰沿海地带，北冰洋中 d) 极地冰原气候：为冰洋气团和南极气团的源地，全年严寒。 2. 山地垂直气候带
山地气候具有明显而特殊的垂直带状变化特征。（空气稀薄；CO2、H2O、微粒减少；日照增强，温度与气压下降；地形影响）
① 最大降水高度以下的大气降水随高度增加而增加，直至超过最大降水高度，又逐渐减少；
② 最下部的基带气候带取决于山地所在地理位置。 △ 高地气候 出现在55°S~77°N之间的大陆高山高原气候。在北半球纬度地区分布较广，南半球主要分布于安第斯山脉。 3. 小气候
在较大范围气候类型的基础上，受不同的地形、地貌环境控制或下垫面性质不均，导致近地面层热量、水分状况的差异，构成小气候。
主要类型有：
① 坡地小气候：与坡面切割程度、坡向、坡度及坡地的物质组成有关； ② 森林小气候：森林对太阳的辐射削减并涵养水分而导致； ③ 水域小气候：水体热容量大，对局部气候有调节作用而致；
④ 城市小气候：人类活动加大，大气污染程度加强，下垫面性质改变。如城市大气污染物能吸收70~80%的地面长波辐射，大大加强逆辐射，使城区气温增高，形成城市“热岛”。
第18讲：（第四章第五节）气候的变化 目的要求：
1 要求学生了解地质历史时期的气候变化； 2 要求学生掌握气候变化的影响因素； 3 要求学生了解地球未来气候变化的趋势。 重点、难点：气候变化及其影响因素 一、气候变化的史实
从时间尺度和研究方法来看，地球气候变化史可分为三个阶段，即地质时期，历史时期和近代。
1、地质时期的气候变化——指距今22亿年至1万年的气候变化，其气候变化幅度很大，它不但形成了各种时间尺度的冰河期和间冰期的相互交替，同时也相应地存在着生态系统、自然环境等的巨大变迁。地质时期的气候体现了大气、海洋、大陆、冰雪和生物圈等组成的气候系统的总体变化。 2、历史时期的气候变化
自第四纪末次冰期结束以来，约距今1万年左右时期开始，全球进入冰后期，并有二次大的波动。一是公元前5000年到公元前1500年的最适气候期，当时气温比现在高3~4℃，一次是15世纪以来的寒冷气候，其中1550~1850年为冰后期以来的寒冷期。为小冰河期，气温比现在低1~2℃。
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3、近代气候变化
近百年来由于有大量的气温观测记录，区域和全球的气温序列不必再用代用资料。尽管观测资料和处理方法不同，所得结论也不尽相同，但总的趋势是从19世纪末到20世纪40年代，世界气温出现明显的波动上升现象，40年代达到顶点，此后世界气候有变冷现象，进入60年代以后，高纬度地区气候变冷趋势更加显著，进入70年代以后，世界气候又趋暖，到1980年以后，世界气温增暖形势更为突出。
1 地质时期气候
① 生命出现之前是，地球有过三个大冰期 岩浆作用、砾极倒转、构造运动 ② 地质时期的三个冰期
? 震旦纪大冰期 ? C-P大冰期 ? 第四纪大冰期
这三个大冰期具有全球意义，时间肯定。 2. 历史时期气候变化
历史上（在大冰期结束之后至今）出现过四次寒冷期
第一次寒冷期：距今约8~9千年，主冷期在公元前6300年前后，是末次冰期最近一次副冰期的残余阶段，称为第一新冰期。
第二次寒冷期：公元前5~1.5千年，主冷期在公元前3.4千年左右，冰川推进，称为第二新冰期。
第三次寒冷期：公元前1~100年之间，主冷期在公元前1300~830年间，称为第三新冰期
第四次寒冷期：公元1550~1850年，主冷期在1725年前后。称现代小冰期。 3 近代气候变化
通常指一二百年间发生的气候变化。始于小冰期末的冷期中，以后气温一升，在20世纪20～40年代变暖达到高峰，以后气温下降。至80年代再次回暖。
4 未来气候变化 （1）变冷说
全球变暖可能引发新的冰川期。
全球CO2含量增加，大气温度升高，从而影响温盐环流（THC）
温盐环流（THC）是发源于北大西洋的一股巨大洋流。它将非洲沿岸表层大量温暖的海水向北带到冰岛附近水域，在那里寒冷的冬季使洋流降温，含盐度增高，继而沉入海底。接着洋流向南行进，经过南美洲衙沿南纬40°附近流经澳大利亚，继而沿太平洋向北到达阿拉斯加附近，在这里水温升高，重新回到海洋表面，最终经印度洋成为暖流再次回到冰岛。
全球气温升高的背景下，如果从格陵兰和北极圈注入北大西洋的海水温度升高或水量增加，海洋表面的温暖海水将不会下沉，从而导致整个环流系统放慢速度甚至中止。即THC发生改变。
THC的改变在过去已对地球气候发生急剧变化产生影响。减弱THC可能导致地球系统在几十年内发生改变，这种改变可能威胁100年后人类的吃饭问题。
THC的中止可能带来各式各样的后果，其中一个后果是北半球出现一个新世界的冰川期。
（2）变暖说
二、气候变化的原因
引起气候变化的因素有内因和外因。内因和外因可相互转化。
内因包括：气候系统内各组分的物理状态，及它们之间的反馈作用。 外因包括：下垫面和环绕地球的太空。
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2.
3.
天文原因
——太阳辐射强度变化
——太阳活动的周期变化：黑子、光斑、耀斑、射电等 ——地球轨道要素变化：日地相对位置、偏心率、岁差等
地理原因
——地极移动和大陆漂移
——造山运动：对海陆分布产生直接影响
——火山活动：熔岩、烟尘、CO2、H2S等气体
人类活动 ——人口活动
——下垫面性质改变 ——CO2排放增加
——其它污染物增加（热岛效应）
思考题
1.名词解释：干洁空气、太阳辐射、长波辐射、辐射平衡、沃克环流、逆温、热成风、大气
环流、信风带、季风环流、西南季风、第四纪冰期、厄尔尼诺、热岛效应、气候带、大陆度；
2. 简述大气分层及大气分层结构特征。 3. 论述地—气热量平衡原理及其环境影响。 4. 气温的形成及其分布规律有哪些？ 5. 简述大气降水的形成原理和过程。
6. 什么是大气环流？ 并举例说明大气环流是如何影响天气系统的。 7. 论述气候形成的影响因子有哪些？ 8. 为什么青藏高原能对气候产生影响？ 9. 为什么小气候不能改变大气候的特征？
10. 用实例说明区分大陆性气候与海洋性气候的标准和各自气候特征。 11. 简述纬度地带性水平气候与非地带性垂直气候的相互关系。 12. 简述气候变迁经历的几个时期和形成气候变化的原因机制。
第19讲：（第五章第一节）海洋与陆地水：水循环与水量平衡 目的要求：
1 要求学生了解地球上水的性质及分布特征；
2 要求学生掌握水循环的过程、全球水量平衡的特征及地理意义。 重点、难点：水量平衡 教学内容：
一 水循环与水量平衡(Hydrologic cycle and its massive balance) （一）水分循环及其成因
地表水、地下水和生物有机体内的水，不断蒸发和蒸腾，化为水汽，上升至空中，冷却凝结成水滴或冰晶，在一定的条件下，以降水的形式落到地球表面。降落于地表的水又重新产生蒸发、凝结、降水和径流等变化。水的这种不断地蒸发、输送、凝结、降落的往复运动过程称为水分循环。
水分循环的产生有其内因和外因。内因是水的“三态”变化，也就是在常温的条件下，水。的气态、液态、固态可以相互转化。这使水分循环过程的转移、交换成为可能。其外因是太阳辐射和地心引力。太阳辐射的热力作用为水的“三态”转化提供了条件；太阳辐射分布的不均匀性和海陆的热力性质的差异，造成空气的流动，为水汽的移动创造了条件。地心引力（重力）则促使水从高处向低处流动。从而实现了水分循环。
整个水分循环过程包括了蒸发、降水、径流3个阶段和水分蒸发、水汽输送、凝结降水、
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