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1、第五章 海陆分布与气候,1 海陆物理特性的差异,3 海陆分布与大气水分,4 海陆分布与周期性风,5 海陆间水分平衡和水分循环,2 海陆分布的温度效应,一、海陆物理特性的差异,海面与陆面辐射性质不同：水对入射辐射具有较弱的反射、较强的吸收和一定的透射能力。,海陆热容量的差别:水体中存在的水平运动和垂直运动：,海水混合过程的三种方式：分子混合 涡动混合 对流混合,海陆表面的粗糙度不同,二、海陆分布的温度效应,1 纬圈平均温度的经向分布,大气温度在水平方向上和垂直方向上的分布都是不均匀的。受纬度、海陆分布、地形起伏、大气环流、洋流等因素影响。热赤道：各纬圈平均温度达到最高点的联线，是一条环绕全球不规
2、则的曲线，且位于北半球。,1月份,7月份,三、海陆分布与大气水分,1 空气湿度、云和降水的经向分布：,1、水汽压：指大气中水汽部分的分压力，。空气中水汽含量越多，水汽压越大。2、绝对湿度：指单位体积湿空气所含有的水汽质量，又称为水汽密度。空气中水汽含量越多，绝对湿度就越大。,（一）湿度的表示方法,3、饱和水汽压：指一定体积空气在一定温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有的压力。饱和水汽压随温度升高而增大，随温度降低而减小。4、相对湿度：指空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比的百分数，用 f表示，即：f e E 100 相对湿度大小直接反映空气距离饱和的程度，当 e 不变时，气温升高饱和水汽
3、压增大，相对湿度减小。,相对湿度 f 的空间分布特征取决于纬度和海陆分布状况。赤道地带终年高温多雨，而高纬度地带则全年低温，所以相对湿度都较高80。副热带区域，相对湿度较低，约50。通常，相对湿度大陆小，海洋大。在大陆，距离海洋越近，相对湿度越大；距离海洋越远，相对湿度越小。,（二）湿度经向分布,（三）云量、降水经向分布,天空被云遮蔽的程度叫云量，以010 的成数表示。云量的多少与纬度、海陆分布、大气环流等因素有关。晴天：04；多云：5 8；阴天：910。云量带：赤道多云带：上升气流，热对流，云量 6；纬度 20 30 少云带：下沉气流，云量 4；中高纬多云带：气团、锋面频繁活动，云量 6 7
4、。,云量,1、赤道多雨带：赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约 2000 3000 mm；2、副热带少雨带：南北纬 15 35 地带，受副热带高压的下沉气流和信风影响，干旱少雨，年平均降水量 500 mm 以下，此带的大陆西岸和内部更不到 200 mm，但大陆东南部受季风、地形影响，可形成多雨中心；3、中纬度多雨带：大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较多，500 1000mm；4、高纬度少雨带：气温低，蒸发弱，大气含水汽少，一般年降水量不到 300 mm。北极区的年度降水大于南极大陆。,降水的空间分布,降水的空间分布,（四）海陆分布的降水效应,1 临近海洋的大陆产生降水的条
5、件：,临近大陆的海域温度大于陆面：陆面上空大气中水汽含量增加；,大气环流能够产生由海洋流向大陆的水汽输送：与风向有关；,有利于气流抬升至凝结高度的大气垂直层结状况：与大气层结状况有关。,年降水量的地理分布特征：,热带大陆 赤道两侧是降雨最多的地区，1000-2000mm/y 东风带里大陆东岸的降水比西岸降水多；西岸及其附近洋面上，来自于大陆大陆信风气 流的影响，气候干燥少雨。,中纬度地区 大陆西岸终年受来自海洋的西风气流的 影响，其降水（500-1000mm/y）比东岸多；东 岸（250-5000mm/y)。受季风环流的控制，降水具有明显的年变化特征.,季风的英文名称是“monsoon”，源自
6、阿拉伯语“mausem”，意为季节。以一年为周期，大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风是由于海洋与大陆之间的热力差异而形成的大范围热力环流。夏季，风由海洋吹向陆地，形成夏季风；冬季，风由陆地吹向海洋，形成冬季风。,三、海陆分布与周期性风,世界季风区,分布：约在 30W 170E，20S 35N的范围，其中以东亚和南亚的季风最显著。东亚季风范围广、强度大，冬季风强于夏季风。南亚季风（印度季风），夏季风强于东季风。,亚洲季风区,非洲季风区,澳洲季风区,海陆风：发生在沿海及其邻近的海域上，白天从海面吹向陆地；夜晚从陆地吹向海洋。,行星季风：行星风系在一年中随太阳直射点变化而有显
7、著的南北移动，在两个行星风系交接地区发生风向的季节性改变的现象。,海陆季风：海陆间随季节变化而产生的风。,1 季风及其分类：,高空季风：补偿低空海陆季风引起的质量的流入和流出而在 高空所发生的风向随季节变化 现象。高原季风：高原同它四周自由大气间冬、夏产生的热力环流所引起的盛行风向。,三、海陆分布与周期性风,1 季风及其分类,季风定义：,1月与7月盛行风向的平均频率超过40%;,至少在1月与7月中有一个月的平均和成风超过3m/s;,在5o经纬度矩形内，这两个月中每个月气璇与反气旋的交替出现至少每两年一次。,1月与7月盛行风向的变化120o;,Webster(1987):冬、夏风向季节性翻转和干
8、、湿期的季节性交替出现。,季风及其强弱定量描述：,Webster PJ et al.,1992,Monsoon and ENSO:Selectively interactive systems.Quart.J.Roy.Meteor.Sci.,118:877-962(南亚季风指数)施能等，1996，近40年东亚季风及我国夏季大尺度天气气候异常，大气科学，20（5）：575-583。（东亚季风强度指数）Yasunari t et al.,1996,On the two indicates of Asia monsoon,Proceedings of the international worksh
9、op on the climate system of monsoon Asia,Kyoto Japan。（季风强度指数）,季风具有三个特点:盛行风向随季节变化有很大差异,甚至反向;两种季风各有不同原地,其团性质不同;给天气气候造成不同季节性差异.,2 季风的主要成员,亚洲夏季风存在两支季风子系统：,南亚（印度）季风：源于南半球的马斯克林高压，以西南季风形式影响印度，中南半岛和我国西南地区。是行星风系的季节变动和海陆热力差异的共同影响下出现的亚洲南部的季风现象。,其中南亚季风分为两支：一支由阿拉伯海吹向印度半岛，西南风；一支由孟加拉湾吹向中南半岛沿阿拉干山脉折向西北方向，西南风变为东南风。,东
10、亚季风：源于澳大利亚高压，越过赤道后，在南海和西太平洋地区成为西南气流，与北方冷空气配合，在长江流域形成梅雨锋。,夏季亚洲大陆为热低压控制，太平洋副热带高压西伸北进，高低压之间的偏南风成为亚洲东部的偏南风，比冬季风弱。,Zhu Q G（1986）：东亚夏季风-南海-西太平洋热带夏季风；中国大陆东部-日本副热带夏季风。,此研究成果，突破了长期以来东亚夏季风从属于印度夏季风的观点，对中国的气候研究具有重要意义。,季风槽,夏季，在大陆地表形成并保持的低压槽称为季风槽，导致低层大气往这个地带辐合，进而形成雨带。,2 冬季季风,起源于西伯利亚高压，在其东侧和南侧产生强的东北风和北风，即冬季风。当东北季风
11、向南流向南海和印度尼西亚 赤道槽内。,3 两支季风子系统相互独立，相互作用，共存于一个大的季风环流系统：,冬季风,0,10N,20N,30N,40N,50N,60N,亚洲高压,东北风,西北风,阿留申低压,东亚季风与南亚季风,四、海陆间水分平衡和水分循环,1 水分平衡与水汽输送平流输送：海洋-陆地，发生在水平运动中。垂直输送：气流辐合，发生在降水过程中。水分循环：水分大循环：从海洋表面蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适当的条件下，以降水的形式降落到地面后：一部分经过地表和地下径流又流到海洋，这种海陆之间的水分交换过程，称为大循环（海陆间循环）水分小循环：另海洋和陆地上的水蒸发成为水汽成云致雨，
12、最后又将落到海洋和大陆上，称为小循环,水分平衡方程,多年平均的蒸发量和降水量在全球范围内是完全平衡的。,海洋上：Rm=Em-f,陆地上：Rl=El+f,多年平均：Rm+Rl=El+Em,在水分循环中，地表径流f 等于水汽的水平净输送Al=Af。,precipitation,Eve-transportation,全球水分平衡特征,大气的水汽源主要在副热带高压带的海洋上（蒸发显著大于降水），过剩的水汽被输送到仅赤道带和中、高纬度地区（降水大于蒸发）；,水汽输送,降水,蒸发,水汽输送,就年平均而言，北半球低纬热带地区的降水和蒸发几乎相等；两半球热带地区以外的地区蒸发量的不足基本上是由南半球热带地区蒸
13、发的过量水汽量来补偿；,有限陆面区域水分循环：,外来降水Ra：内部降水Rm：水分循环系数K：,按水汽来源区分：,Rm,Rr,R=Rm+Rr,C1=A-Rr,C2=E-(R-Rr),A,K=R/Ra=1+（E-C2）/（C2+f）,2 海陆间水分循环,目前国际上正在实施的全球能量和水份循环实验计划(GEWEX),其目的就是为了增强对大气陆地海洋生物圈这个耦合气候系统中水目前国际上正在实施的全球能量和水份循环实验计划(GEWEX),其目的就是为了增强对大气陆地海洋生物圈这个耦合气候系统中水。,如何计算K:,计算大气中水汽含量和水汽输送量；降水和地表径流资料；蒸发资料或通过其它方法计算；求出水分循环
14、系数。,假定：当地产生的水汽量Rm=1/2当地蒸发量E 外来水汽所形成的降水量Rr/当地蒸发水汽所形成的降水量Rm=大气水平输送水汽量A/同一时段内当地蒸发的水汽量Em,世界主要的洋流分布图：,海陆风与山谷风,海陆风,山谷风,谷风,地形雨与焚风,迎风坡,背风坡,（一）降水的形成,降水从云中来，但有云未必有降水。形成降水的关键，是云滴迅速增大到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并在降落过程中不被蒸发掉。1、凝结（凝华）增长：指水汽分子凝结（凝华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶）增长的过程。,过冷水滴蒸发冰晶凝华增长,小水滴蒸发大水滴凝结增长,暖水滴蒸发冷水滴凝结增长,水分条件,指降水量与实际蒸
15、发量之差。降水量蒸发量时，气候湿润；降水量蒸发量时，气候干燥。,大陆,海洋,水汽输送,径流输送,蒸发,印度季风系统经圈环流：热源-位于北半球，孟加拉湾热源和 青藏高原热源；冷源-位于南半球，马斯克林冷源；,南亚季风：南海和东亚大陆热源；澳大利亚冷源；,两支独立的季风子系统，分界线大约在100oE;同时两支子系统又是相互作用的（Nittab T.,1987)。,云,指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。云是气块上升过程绝热冷却降温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。云的成因：对流运动主要形成积状云；系统性上升运动主要形成层状云；波状运动主要形成波状云；地形作用比较复杂，可以形成各种云。云的分类：按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、结构、成因，将云分为 3 族 10 属 29 种。,云的类型,卫星云图,降水,指从云层中降落到地面的液态或固态水。包括雨、雪、霰、雹等。降水量：指降落到地面上的雨和融化后的雪、霰、雹等集聚在水平面上的水层厚度，单位为 mm。降水强度：指单位时间内的降水量，单位为 mmh 或 mmd。降水变率：指各年降水量的距平数与多年平均降水量的百分比，表示降水量的变化程度。Cv=距平数平均数100,
