《气候学》考前答疑材料 辅导教师 周 碧 2010.7
考试范围 王绍武等编写的《现代气候学概论》2005年10月，气象出版社 教材第一章至第十章章（P1-P230）相关知识点。 重点第一、五、九章 难点第五、八章
题型：共五道大题，包括判断、选择（不定项）、名词解释、简答和论述题。 归纳总结
1 气候与天气（第一章第一节）
天气是指某地瞬时的大气活动状态。气候是气象要数的平均，它的三要素包括月平均气温、月总降水量及月平均气压。气候在描述方法上用统计平均的手段来表征气候的特征。 2 气候系统成员组成（第一章第一节）
所谓\气候系统\就是指大气圈和水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间相互作用的整体。气候系统是一个非常庞大、非常复杂的物理系统，它的每一个子系统都具有十分不同的物理性质，并通过各种各样的物理、化学和生物过程同其它子系统联系起来，共同决定地球气候的特征。 * 大气圈 气候系统的主体部分
* 海洋圈 海洋是气候系统的热量储存库
* 冰雪圈 指大陆冰盖、冰川、海冰、永动土及季节性雪盖 * 岩石圈 亦指陆面
* 生物圈 植被的影响较大，其中，森林砍伐是造成CO2浓度增加的原因之一 3 气候变化与气候变率（第一章第一节）
世界气象组织将表现气候状态的基本时段规定为30年。（以1961-1990年30年平均值为标准，建议从现在开始逐步改用1971-2000年平均值）。30年的气候要素统计平均值既表现了当前的气候特征，又可与不同的以30年为一统计时段的气候相互比较。各个30年统计时段气候的统计平均值之间的差异称为气候变化，即气候平均状况随时间的变化；在30年内各个年份之间的气候差异称为气候变率。 4 世界气候计划（第一章第三节）
气候计划（WCP）是第一次世界气候大会的一个重要成果，它下面这有四个子计划世界气候研究计划(WCRP)、世界气候影响计划(WCIP)、世界气候应用计划(WCAP)及世界气候资料计划(WCDP)，揭开了全球性气候研究的序幕。
5 什么是反馈机制？试举例说明正/负反馈（第一章综合知识点）
所谓反馈，就是将一个系统的输出回输到输入端，从而对系统的运行过程进行调节和控制。如果反馈过程能够使系统的运行得到进一步的发展，称为正反馈；反之，称为负反馈。 正反馈：水汽-辐射反馈
低层大气对红外辐射的不透明度基本决定于大气中水汽的绝对含量。在相对湿度保持不变的条件下，气温上升使水汽含量增加，从而增加对地表射出长波辐射的吸收，结果是低层大气的温度进一步上升。因此，气温与水汽的耦合作用使气候系统产生不稳定。 负反馈：云量-地面气温反馈
地面气温随着吸收更多太阳辐射而升高，将促使地面蒸发加剧，从而导致大气中水汽含量增加，促使云得到发展，云量的增加使入射到地表的太阳辐射减少，地面温度随之降低，这是负反馈的例子。
6 ENSO系统（第五章第二节）
厄尔尼诺和南方涛动的总称；Southern Oscillation是由Walker和Bliss在
1932年命名的，用它来描述热带东太平洋地区和热带印度洋地区气压场反向变化的跷跷板现象。通常用南太平洋的塔希堤岛和澳大利亚的达尔文岛的海平面气压差来表示南方涛动的振动和位相指数（SOI）。
厄尔尼诺时涛动为负位相；拉尼娜时涛动为正位相；
沃克在世界天气研究中早已指出SO与南美及印度气温为负相关，即厄尔尼诺时SO为负，南美及印度气温高。SO与降水相关更高一些。正相关最大在澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚到印度一带，再向西可延伸到非洲东部。赤道中太平洋，南美为负相关，即厄尔尼诺时，从澳大利亚向西北到印度一带均干旱，而赤道中太平洋到南美则多雨。 (1)对Walker环流的影响
正常情况下, Walker环流圈，其上升支位于主要积云对流活动区的印度尼西亚上空。
El Nino事件发生的情况下,主要增暖区的西边,也就是在日界线附近及其西面地区将有异常积云对流的强烈发展,因此在El Nino期间主要降水区由印度尼西亚地区东移到了那里。同时,Walker环流也出现了明显的异常,其上升支由印度尼西亚地区东移到了日界线附近。 正常情况下, Walker环流圈，其上升支位于主要积云对流活动区的印度尼西亚上空。 （2）对西太平洋副热带高压的影响 首先，同El Nino年ITCZ位置偏南相匹配，西太副高的位置在El Nino年一般也偏南，而La Nina年西太副高位置偏北。
关于西太平洋副高强度的分析研究表明，在El Nino年夏季西太副高往往偏强。 对ENSO事件响应的区域的分类
7 按受ENSO影响的大小，全球可分为3类地区（第五章第一节）
第一类：受ENSO影响的核心地区：包括澳大利亚、印度尼西亚、秘鲁、智利； 第二类：受ENSO影响，但关系较弱，包括印度、巴西、非洲南部、中国； 第三类：受ENSO影响很弱的地区，包括美国、日本、西欧、前苏联及西非； 8 ENSO与全球气候异常（第五章第三节）
由于ENSO的发生造成了大气环流，尤其是热带大气环流的严重持续异常，因而给全球范围带来明显的气候异常。
（1）距SST正距平区较近的中南美太平洋沿岸地区，由于赤道地区东西向垂直环流圈的异常，原来在南美东岸的环流上升支西移到了南美西岸，因而积云对流活动在秘鲁沿岸地区极为强烈，造成哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等地的持续大雨。但El Nino事件的发生又往往造成南亚、印度尼西亚和东南非洲的的大范围干旱。
（2）El Nino事件的发生使中高纬度西风加强，阿留申低压往往比正常时强(气压值低)，因而常给北美西岸地区造成频繁的强风暴活动，使得暴风雨和风暴浪潮的影响较为严重。 澳大利亚在1982-1983年发生了近百年来最严重的干旱，受旱面积超过澳大利亚总面积的一半，澳洲东部及北部几乎都发生了不同程度的干旱，有些地方的月降雨量还不到平均值的30%。
这次干旱被认为同1982-1983年的强El Nino事件有关。因为已有的研究表明南方涛动指数同澳大利亚的降水量有很好的正相关关系，特别是在澳大利亚东南部地区。
这表明澳大利亚的降水受到ENSO的严重影响，El Nino往往造成澳大利亚，特别是澳大利亚东南部地区的干旱。
对20世纪以来的资料分析表明，El Nino事件与南美洲东南部的降水也有很好的关系，绝大多数(约90%)El Nino都给该地区造成多雨，而且几次夏季（11-2月）的主要洪涝都发生在El Nino期间。可以认为ENSO同全球许多地方的气候异常都有关系，研究ENSO对全球气候
异常的影响以及ENSO的演变，无疑将对气候的预测预报有重要的意义 9 ENSO对中国夏季气候异常的影晌（第五章第三节）
El Nino事件造成的大气环流异常，尤其是热带大气环流的异常，对中国夏季气候有重要的影响。例如，西太平洋副热带高压的异常既对西太平洋台风活动有重要影响，又直接同中国东部的汛期降水的变化有关。 1. ENSO与西太平洋台风活动
台风是影响中国的主要灾害性天气系统之一，尤其是在夏半年，对中国天气气候影响很大。 资料分析表明，西太平洋(包括中国南海)台风活动同ENSO有极明显的关系。
平均而言，在El Nino年，西太平洋台风数较常年偏少；La Nina年，西太平洋台风数较常年明显偏多。并且在El Nino (La Nina)年，登陆中国大陆的台风数也偏少(多)。
台风异常(El Nino年偏少，La Nina年偏多)也主要发生在7-11月份。El Nino事件多开始于春季，而台风异常的出现约落后3-4个月时间，这在一定意义上也反映了ENSO是导致西太平洋台风异常的重要原因。
南海台风发生数的异常主要出现在10月和11月。 （2）原因
基于台风形成的一些基本条件，资料分析表明在El Nino和La Nina情况下，西太平洋热带大气环流状况以及该地区海温状况都有明显差异。
首先，在El Nino情况下Walker环流将发生异常，使得西太平洋台风源区(130o-160oE)有异常的下沉运动，对流活动受到抑制，不利于台风的形成。
其次，西太平洋台风中的相当多数是从辐合带中的低压或云团发展起来的，由于El Nino事件使得西太平洋副高位置偏南，热带辐合带的位置也偏南，这些都不利于台风的发展。 第三，西太平洋台风的形成同西太平洋海水温度有一定关系，若海温低于28℃，则台风难于在该海域形成。而在El Nino年，西太平洋都出现海温负距平，这当然对台风的形成不利。 第四，根据台风发展的机制，大气稳定度参数对扰动的不稳定发展有重要影响。而台风源区大气稳定度的计算表明，E1 Nino年该地区稳定度偏大，因而对台风形成也不利。 总之，El Nino造成了种种不利于西太平洋台风形成的环境条件，因而台风偏少。 2. ENSO与中国东北低温 （1）现象
资料分析表明中国东北的夏季低温同ENSO有密切的关系： El Nino年夏季，沈阳、长春和哈尔滨三个地区气温为持续负距平，中国东北气温往往偏低； La Nina年夏季，均为持续正距平，中国东北气温多偏高。
在1899～1988年期间，东亚地区包括苏联远东、日本北部、朝鲜及我国东北夏季(6～8月)平均气温距平达到-0.5℃的共出现22年，其中有13年出现在厄尔尼诺的0年，6年在+1年，3年在-1年，只有1908年的低温与厄尔尼诺无任何关系。
由此看来，东亚夏季低温与ENSO也不是一一对应的关系。但也不是毫无关系可言，同样从气温与ENSO的关系来看，我国亦属于第二类地区。 （2）原因
中国东北地区(实际还包括朝鲜和日本海地区)夏季低温的发生同El Nino所造成的大气环流异常有密切关系。
在El Nino年夏季中国东北地区上空500hPa高度场上有一个负距平中心存在，因此在El Nino年夏季那里有比较频繁的低压槽活动，使东北地区气温较常年偏低。 影响中国东北夏季低温的原因是多方面的，并非El Nino(La Nina)年夏季东北都出现低(高)温，只是说ENSO比较容易导致东北夏季的温度异常。但是也有El Nino年夏季气温偏高和La Nina年夏季气温偏低的情况发生，也还有夏季低温(高温)而并没有El Nino (La Nina)事件发生的情
形。
3. ENSO与中国东部的汛期降水 （1）现象
关于ENSO对中国东部汛期降水的影响，已有研究认为在EI Nino(SOI低)年我国大部分地区的降水量偏少，而SOI高的年份，出现多雨的可能性较大。
但是，中国东部地域也很广阔，长江和黄河中下游地区的汛期降水又常有相反的变化情况。研究ENSO同中国东部降水的关系，分地区(例如华北地区和长江中下游地区)而论比较恰当。 从近40年的资料分析得出，长江中下游地区的汛期降水量同ENSO之间没有明显的关系，并非大多数El Nino年该地区降水量就偏少，也不是大多数La Nina年该地区降水量就偏多。然而，华北地区的汛期降水量与ENSO却有较好的关系,El Nino年华北汛期降水量容易偏少(负距平平均占77%)；La Nina年华北汛期降水量容易偏多(正距平平均占71%)。 因此可以认为，ENSO是影响华北地区汛期降水的重要因素之一。 （2）原因
降水天气(尤其是重大降水天气)的发生往往同一定的大气环流形势相联系。
①在El Nino年夏季西太平洋副高位置较常年偏南,不利于形成华北汛期多雨的环流形势；在La Nina年则相反,易于建立华北汛期多雨的环流形势。降水天气(尤其是重大降水天气)的发生往往同一定的大气环流形势相联系。
③ El Nino年夏季500hPa高度在该区域明显低于La Nina年夏季,尤其是在120o-135oE地区。这意味着在El Nino年夏季在日本上空不利于高压脊形成，而La Nina年夏季那里有利于高压脊维持。这样的环流形势就有利于El Nino(La Nina)年华北汛期降水量偏少(偏多)。 10 什么是沃克环流？（第五章第四节） 赤道东太平洋冷水域上空大气是下沉运动，西太平洋印度尼西亚海洋大陆上空大气对流强烈，以上升运动为主，而地面为偏东信风，高空对流层上层为西风，这样就形成一个闭合的东西向环流圈。由于Bjerknes认为这个环流圈与南方涛动有密切关系，为了纪念南方涛动的作者，而把这个纬向环流圈称为沃克环流。 11简述5种不同的遥相关型。（第五章综合知识点） 1）东大西洋遥相关 EA
表明副热带东大西洋、北大西洋及欧洲地区500hPa位势高度变化的遥相关型。一般北大西洋有异常高的500hPa高度，而副热带东
大西洋和东欧地区500hPa高度较低，则出现正EA型遥相关；反之出现负EA型遥相关。 2）西大西洋遥相关 WA
表明北大西洋与热带大西洋和西欧地区500hPa位势高度变化的遥相关型。正WA型遥相关在500hPa上表现为弱的北美东岸大槽和弱的西大西洋急流；负WA型遥相关对应强烈发展的北美东岸大槽和强的西大西洋急流。 3）西太平洋遥相关 WP
与地面气压的NPO相对应的500hPa位势高度变化的遥相关型。在500hPa环流形势上若阿留申地区为弱（强）的低压槽，而日本上空的高空急流也较弱（强），则对应着正（负）WP型遥相关。
4）太平洋-北美遥相关 PNA
表明中东太平洋与北美大陆500hPa环流形势变化的关系。正PNA型遥相关对应着北美大陆西岸为强高压脊控制，北太平洋和北美东部是高空槽控制；负PNA型遥相关对应着北美大陆西岸为强高空槽控制，而北太平洋高压脊明显存在。 5）欧亚-太平洋遥相关 EUP
西伯利亚与欧洲、日本500hPa位势高度变化的遥相关型，其纬向特征明显。 在500hPa环
流形势上，正EUP对应着30oE附近有较强的高空槽，西伯利亚反气旋比较强；负EUP对应着60oE附近有较强的高空槽，西伯利亚反气旋比正常偏弱。 12 海洋对大气有什么影响？（第七章第一节） 1）对大气系统热力平衡的影响
海洋吸收的太阳辐射有85%贮存在海洋表层（混合层）中，以潜热、长波辐射和感热交换的形式输送给大气，所以海洋的热状况和海面蒸发的强度都会引起气候的变化。
全球约70%的经向能量输送由大气完成，其余的经向能量输送由海洋承担，在0~30oN海洋输送的能量超过大气的输送，最大值在20oN附近；在30oN以外的区域，大气输送的能量超过海洋的输送，在50oN附近有最强的大气输送。 2）对水汽循环的影响
大气中水汽含量的86%由海洋提供，海洋（尤其是低纬度海洋）是大气中水汽的主要源地。因此，不同的海洋状况通过蒸发和凝结过程对气候及其变化产生影响。 3）对温室效应的缓解作用
海洋环流减少极赤温差，改变了降水的分布，引起大气环流的变化，也减弱了微量气体含量增加所引起的气候温室效应的敏感性。 4）对大气运动的调谐作用
由于海洋运动和变化的缓慢性和持续性，使其有较强的\记忆\能力，可以把大气环流的变化通过海-气相互作用把信息贮存下来，再作用于大气。海洋热惯性的滞后（大约一个月）效应，使大气变化（扰动）的高频波通过海-气耦合作用减频成为低频波（低频变化）后，再作用于大气。
13什么是风生环流和温盐环流？（第七章第二节）
受海面风的应力作用，因动力原因产生的海流，被称作风生海流。在大洋区域因盛行风而产生的海流，具有独立的体系，称之为风生环流；由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度和盐度变化，导致密度分布不均匀形成的热力学海流，被称为温盐环流。 风生环流和温盐环流的作用区域有所区别。风生流的影响范围多限于大洋的上层和中层，即在密度跃层以上；而温盐流主要集中在大洋的深层。 14什么是太阳常数？（第九章第一节）
在平均日地距离情况下到达地球大气外界的直接太阳辐射能的总通量，即为太阳常数。S0的值在135．0-139．0mW/cm2之间，常取成S0=137．0mW/cm2。 15什么是太阳轨道三要素？（第九章第一节） 地球轨道三要素
①偏心率：即焦距与主轴长度之比。
偏心率变化于0．0005～0．0607之间，目前约0．016。目前近日 点与远日点接受的太阳辐射量约差7%，偏心率最大时可差30%。
②岁差 反映近日点在一年中所处位置的变化，约有2．1万年的周期变化。大约1万年前北半球冬季为远日点，目前为近日点。
③黄赤交角：即地球自转轴与对黄道面的垂直轴之间的交角，或说地轴倾角。
地轴倾角的变化不会影响到达地球的太阳辐射总量，但却影响辐射的地理分布及季节分配。当倾角为零时无四季可言，倾角愈大冬夏愈分明。目前倾角为23．5o。
16云是决定辐射平衡变化的重要因子之一。为什么有云的夜晚比晴朗的夜晚暖？（第十章第一节） 夜间，太阳短波辐射为零，但地面以本身的温度向外进行长波辐射。云以吸收长波辐射为主，故，有云的夜间气温较晴空温暖。
17 什么是温室效应?什么是阳伞效应？（第十章第一节）
大气中的一些微量和痕量气体，如二氧化碳、甲烷、氯氟化物及一氧化二氮等，可以通过温室效应使得地球大气温度升高，人们就把它们称为温室气体。阳伞效应其作用与温室效应相反。
18 CO2如何影响平流层和对流层大气温度？（第十章第一节）
在对流层,地面温度的上升一方面可以通过对流活动使热量向对流层高空输送；另一方面由于对流层水汽和二氧化碳的含量较高,可以吸收大量的长波辐射,因此,近地面温度的上升也必然造成整个对流层大气温度的升高。
在平流层,由于气温随高度增加而上升,所以不存在 对流活动,也就不存在对流所产生的垂直方向的热量输送。使平流层获得热量的途径主要是臭氧等物质吸收太阳短波辐射所致。如果平流层大气中二氧化碳及水汽含量增加,那么由于来自地面的长波辐射大部分为对流层所吸收,到达平流层的很少,而二氧化碳及水汽含量同时还要以红外辐射的方式向宇宙空间放射能量,所以反而会使平流层大气温度下降。所以,如果大气 中二氧化碳浓度增加,会使对流层升温、平流层降温。