《气象学与气候学》教案
第一章 绪 论
气候学历经经典、天气气候到现代气候学的发展过程是科学观念的革命，它包括认识和研究方法的根本变革，启示我们从系统中学习气候，学习气候又是为了更好的认识这个地球表层系统。 一、现代自然地理学与气象气候学
1、人类赖以生存的地球——地球表层系统——个相互作用的整体 任何子系统的变化都会影响其他子系统
2、气候系统与地球表层系统——几乎相互覆盖的研究客体，但重点不尽相同。
3、气候系统也包括了地球表层系统中的几个子系统
4、其中，大气圈与自然地理系统其他圈层相互作用中，大气圈最为活跃，是联系各子系统相互作用的重要纽带，是形成自然地理要素地
带性与非地带性分布特点的主要背景之一，也是构成地球表层系统重要圈层 二、大气圈——是处于特定条件下及具有特定成分的气圈 1、气候系统如何起动与运动，其中的热力、动力过程
2、气候系统中各部分的联系，相互作用与耦合的整体过程以及对气候的影响
3、气候的综合性与地域的差异性，以及气候系统的稳定性与敏感性等 三、特定成分及其影响： 1、主要及微量成分 2、微量成分及其特殊作用：
—温室气体
—平流层与臭氧层--生命保护层，
—三态共存，参与能量，辐射，及天气
过程
四、重力场对大气层的约束及影响：
—在重力的作用下，以地面为下边界，绕地球旋转的圈层。 —影响之一：垂直层结的形成——大气分层： 水平尺度>>垂直尺度。 五、对流层：
是深受下边界(热力及动力)影响的大气最底层，集中了80％的大气质量，也是大气圈层与其它圈层相互作用的主要场所。 六、水汽对大气状态影响之——湿空气状态方程 七、微量气体：
在气候系统中存在着短周期的微循环，成分可变。含量虽少，但对热辐射非常敏感，因而对大气热状态影响很大，人类活动参与了微循环一可造成对大气行为有意或无意的干扰。 影响举例：臭氧层
问题：地面条件如何影响大气活动(热力及动力)—相互作用
第二章 大气的热能和温度
——气候系统物理过程之一
太阳能启动气候系统的物理过程 —形成全球温度差异的地带性与非地带性分布以及周期和非周期变化。地气间的热能交换过程是地表系统中最基本的相互作用和影响过程，它从能量上把几个圈层连接在一起。 一、太阳能进入气候系统 1、主要途径：太阳辐射能
地面
大气
太阳短波辐射经大气削弱到达地面，吸收成为地面热能
地面与大气热交换
：长波辐射热交换—地面有效辐射一
感热输送(传导；对流乱流)— 潜热输送—
意义：地气热交换——气圈和其它圈层相互耦合的重要过程
2、热交换过程不同，控制因子也不同(天文条件、地面性质、干湿条件)，地面对大气的供热状况，物理过程差异也就很大。有： 地带性——纬度差异 非地带性——海陆等差异 3、模型化：辐射差额方程及热量平衡方程
4、大气中几种微量成分的又一影响——大气的温室效应
二、大气中“气块’的温度变化——受制于热力学第一定律(能量守恒) 在大气中表现为：
1、外界(地面)供热可引起气块温度非绝热变化
2、气块垂直运动中气压变化可引起气块温度的绝热变化，变化率为(水气参与时)
或
3、个别气块变温过程
三、 “局地”气温变化由气块水平及垂直运动中引起的气块置换引起 1、包含有水平平流，垂直运动及气块非绝热变化三部分，各部分控制因子
及作用各不相同 2、模型化——局地变温方程
四、气层温度的垂直分布()与气块垂直运动时的温度变化(
)
1、气温垂直分布与气层静力稳定度——重力场对大气行为的又一影响 2、大气静力稳定度对大气垂直运动、垂直热输送及污染物扩散的影响 3、整层气层抬升时，可能发生变化——气层的位势稳定度 五、平均气温的水平分布深受地面条件影响 具有 地带性及非地带性 周期性与非周期性 六、结论
由太阳——地面——大气的供热过程，大气最终获得的加热，加热率各处各时各不相同，具有地带性、非地带性及周期性、非周期性差异。
问题：大气圈中各处受热不同形成了气温分布不均，它对气候系统的进一步影响的物理过程。
第三章 大
气中的水分——
气候系统中水圈与大气圈水交换的实现与影响的物理过
程 水是地球上唯一能在自然条件下三态并存的物体，在相变中伴随有能量、天气、水循环等过程 一、水出入大气的物理过程 1、基本判据 E－e>0
2、地面蒸发快慢与气象条件 —— 温度与水汽扩散的快慢(风及稳定度) 3、凝结 —— 地表与大气中凝结的基本条件：降温 大气中：绝热上升冷却过程——云 地表层：非绝热冷却过程——雾等 二、由水汽——云——降水
1、水滴凝结与增大过程——人工干预的可能性 2、上升运动形式 云形 降水性质 3、全球降水分布与垂直运动 地带性分布 非地带性分布
第四章 大气的运动——气候系统物理过程之二
——加热不均及地球旋转对大气运动状态的影
响 一、大气中气压分布不均并随时间而变化
气压差是推动空气块运动的基本动力
1、分布不均的量度 —— 气压梯度，因大气层结性又可分为： 垂直气压梯度(很大)：
意义：在重力场下形成，因此与重力有关，基本上与重力相平衡 模式化：静力方程
应用：压高公式——气压随高度降低快慢与温度关系最密切。 水平气压梯度(很小)：形成水平气压梯度力——成为气块水平运动基本动力 2、分布不均的总体效应——形成了空间气压系统 气压系统的直观表示——等压面或等高面(基本等效)
气压系统的垂直结构——各处均需满足静力学条件，因此气压系统随高度的变化主要与温度分布有关。
分析结构的要点是系统的温度场配置——可分成对称(浅薄、深厚)：不对称(大多数)系统 二、大气中气压不断变化
——大气质量的重分配——大气运动不息