1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,气象学与气候学,Meteorology and Climatology,主讲：刘琰琰,大气科学学院,成都信息工程学院,课程设置,总学时：,40,学时,参考书目,气象学与气候学,主编 周淑贞 高教出版社,考核：,平时成绩占,20%,，出勤考核（,3,次以上缺勤总成绩视为不及格）、作业,闭卷考试成绩占,80%,课程内容,章 节,教 学 内 容,课时安排,一,引 论,3,二,大气的热能和温度,6,三,大气中的水分,4,四,大气的运动
2、6,五,天气系统,7,六,气候的形成,6,七,气候带和气候型,4,八,气候变化和人类活动对气候的影响,4,地理信息系统和遥感技术在气象方面的应用,环境科学专业的一个重要知识组成部分,就业优势,从专业角度讲,本课程与人类的生产生活有着密切联系,从应用角度讲,为什么要学习气象学与气候学,掌握大气中的物理现象、物理过程和大气运动的基本原理,掌握天气演变和气候的形成、分布、变化的基本原理,了解人类对天气的影响和改造的基本原理,课程目标,主要讲授：气象、天气、气候的基本知识、基本理论和有关观测的技能和方法。,重点掌握：气候的形成和分布的规律；了解气候变化和人类活动对气候的影响，并通过实践初步掌握气象观
3、测技能和方法。,基本掌握：大气物理性状、大气的热能学、大气水分与大气运动、天气系统和天气过程,课程的学习目的与基本要求,气象学与气候学的研究对象与任务及简史,01,气候系统概述,02,有关大气的物理性状,03,第一章 引论,气象学与气候学的研究对象与任务和简史,有关气象学与气候学的基本概念,气象学与气候学的研究对象,发展简史,01,02,03,04,大气 atmosphere,气象,本学科的研究对象主要包括三个,包围地球的圈层气态物质空气，统称为大气,大气中的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、雾、霜、雷电、光等各种物理现象和物理过程的统称。,即:气象学、天气学和气候学,05,06,基本概念 1,
4、物理过程：大气中增温、冷却、蒸发、凝结的过程。,物理现象：风、云、雨、雪、雹、冷暖、干湿、光、电、声等现象。,运用物理学原理和数学物理方法，研究发生于大气中一切物理性质、物理现象和物理过程的大气学科。,a.气象学的定义,气象学（Meteorology）,物理现象,大气中的光现象,物理现象,积雨云降雨已移过测站，但云的后部仍在下雨，被太阳照射之后，由于雨滴对阳光的折射和反射作用而形成内紫外红的虹（一次反射，两次折射）。同时也出现明显的内红外紫的霓（两次反射，两次折射）。霓弱于虹,物理现象,天空中的圆月被一层薄云遮盖，月光透过薄云时，产生衍射而形成了彩色光环的华。,高积云的边缘已遮住了太阳，由于云
5、中水滴对阳光的衍射而形成内蓝外红的华。,根据华环直径的变化，可以预测天气。如果华环逐渐扩大，表明云里水滴、冰晶因为蒸发而在变小，所以不会下雨，或者晴天就将来临。如果华环直径在缩小，表明云里水滴、冰晶在逐渐增大，云层逐渐增厚，天气将转阴雨。民间说：“大华晴，小华雨。”,物理现象,云层薄而均匀，阳光透过云层形成一个晕圈，在太阳两侧的晕圈上出现两个光斑，叫做“幻日”、“假日”。Sun dogs,飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。,物理过程,CO2增加可使大气增温。,物理过程,地球上的水汽循环,b.气象学的研究
6、对象,地球上的大气,其中主要内容有：,大气一般的组成、范围、结构及各种要素等；,大气现象的发生、发展及能量来源；,探求大气现象的本质及其变化规律；,将大气现象中的规律应用于实践。,气象学因国民经济建设和人民生活要求，已形成众多分支（大气物理学，天气学，气候学，农业气象学，水文气象学，航空气象学；各类建设和生活需求海洋预报、台风预报、沙尘暴预报、紫外线预报，穿衣指数、晾晒指数、舒适度指数、大气环境指数、孝喘指数）。,概念 2,天气,某一地区在某一瞬间或某一段时间内大气状况和大气现象的综合。,大气状态,：大气的气压、气温和湿度等。,大气现象,：大气中的风、云、雾、雨、雪等现象。,天气预报：气温、相
7、对湿度、露点、气压、风速及风向、云覆盖度、降水等,例如：三亚市某日的最高气温,30C,，最低气温,20C,，午后有雷阵雨，这些都属于天气现象。,“今天天气很好，风和日丽，晴空万里；昨天天气很差，风雨交加”等等,天气学,天气学的定义:,天气系统：引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊和低压槽等。,天气学是研究一定地理条件下，不同区域内所产生的天气系统、天气过程的成因演变规律，并在天气预报上应用的科学。,天气过程：天气系统的发生、发展、消失和演变的全过程。,天气预报：人们根据对天气演变规律的认识，利用多种观测及模拟手段，对未来一定时期内天气变化作出主、客观的判断。,天气学的研究对象:地球上的天气。
8、天气系统,概念 3,气候 Climate,在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，在某一时段内大量天气的综合。不仅包括该地多年的平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。,气候学,Climatology,a.,气候学的定义,气候学是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的大气过程，是该时间段内全部气候成分的平均统计特征,广义上讲是大气科学、海洋学、地球物理和地球化学、地理学、地质学、冰川学、天文学、生物学以及有关的社会科学相互渗透和共同研究的交叉科学。,b.,气候学的研究对象：地球上的气候。,气候系统内各成员相互作用，气候形成和变化过程，气候变化的机制。,（气候）,探
9、索气候变化与人类活动的相互关系。,（气候与人）,三部分的关系：,气象学是基础，天气学是纽带，气候学是综合。,气候和天气关系密切，却是既有联系又有区别的二个不同概念：,天气:一个地区短时间内大气 的具体状态。,例如：三亚市某日的最高气温30C，最低气温20C，午后有雷阵雨,气候：指一个地方多年的天气平均状况。,例如：在中国，东部地区7月较为闷热；北方地区1月和2月多严寒天气；某市年平均气温为25C，昆明四季如春，这些都属于气候现象。,01,03,02,天气与气候的关系,气候是长期天气状况的综合，但不是天气状况的简单平均,天气过程短期过程。天气特征瞬息万变的不稳定特性。气候过程长期天气过程。气候特
10、征相对稳定特性。,气候虽具一定稳定性，但仍有变化例如：南京春末初夏出现常规梅雨气侯，但有些年份则出现无雨的空梅或雨量过多的梅雨现象。,天气：变化快，周期短。,短期天气过程：5天；,中期天气过程：5-10天；,长期天气过程：10天-3个月。,气候：变化慢，周期长。,主要分：年、十年、百年、千年、万年,例如：大冰期-120万年；,中国明清时代的寒冷期长达500年。,变化周期不同:,天气与气候的差异,30,时间尺度,稳定性,空间尺度,天气,短,差,小,气候,长,强,大,研究任务和内容:P3,31,研究任务和内容,:P3,（一）通过实践，掌握气象观测、气候统计分析和气候调查的方法，来记述所观测到的气候
11、现象，从定性和定量两方面说明他们的特性。,（二）探讨它们的正确解释和研究它们的发展规律，特别要掌握天气演变和气候形成的规律性，了解和解释各不同地区的气候特征，弄清气候资源及其地理分布，进行气候分类和气候区划，研究气候变迁的原因及其规律。,（三）应用已发现的规律，采取有效措施，充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害，为有关的生产建设服务。,（四）气象学、气候学与自然地理学、环境生态学和区域地理等有密切的依存关系，在教学中还应注意为这些有关后续课程奠定必要的基础。,1,、掌握方法、记叙现象，说明特征；,2,、探讨规律，弄清分布，进行区划；,3,、应用规律，采取措施，防御
12、灾害；,4,、为有关后续课程奠定基础。,在国外,特点：由于人类生活和生产的需要，进行一些零星的、局部的气象观测，积累一些感性认识和经验，对某些天气现象做出一定的解释,萌芽时期,在我国,时间：16世纪中叶以前,气象学与气候学的发展简史,三千年前殷代甲骨文中出现关于大气现象的记载,01,秦汉时出现世界上最早关于物候的文献吕氏春秋、淮南子和礼记等,03,积累了大量的预知未来天气的天气谚语,05,春秋战国时期确定二十四节气,02,风向器、湿度计的发明和应用，始自汉代的雨量和水旱灾记录丰富、历史最悠久,04,在我国：,星星密，雨滴滴。,星星稀，好天气。,星星明，来日晴。,蜜蜂归窠迟，来日好天气。,鱼儿出
13、水跳，风雨就来到。,水缸穿裙，大雨淋淋。,朝霞不出门，晚霞行千里。,三月三，脱了棉袄换布衫。,日落乌云涨，半夜听雨响。,日落胭脂红，非雨便是风。,日落云里走，雨在半夜后。,天上跑台云，地上雨淋淋。,西北起黑云，雷雨必来临。,云自东北起，必有风和雨。,有雨山戴帽，无雨山没腰。,天上鱼鳞斑，晒谷不用翻。,天气谚语,国外气象学的萌芽：,公元前4世纪希腊哲学家Aristotle著有气象学一书,古希腊人认为地球上由于太阳光线倾斜角度的不同，才产生气候的差异，并建立了关于热带、温带和寒带的概念,在这一时期，气象学和天文学是混在一起的，可以说具有天象学的性质,发展初期,时间：16世纪中叶到19世纪末,特点：
14、各学科的发展为气象学与气候学的发展奠定了理论基础,气象观测仪器的发明，地面气象观测台、站相继建立，形成了地面气象观测网；并因无线电技术的发明，能够开始绘制地面天气图,由于具备了上述条件，气象学、气候学乃与天文学逐渐分离，成为独立的学科。,发明诸多气象观测仪器,主要成果,1593年，意大利学者伽利略发明温度表,1643年，意大利学者托里拆利发明气压表,1653年，意大利北部建立了第一个地面气象观测站,1783年，索修尔发明毛发湿度表,1860-1865年间各国纷纷绘出了天气图,伽利略,温度计,托里拆利,气压计,研究成果,主要成果,关于海平面上风压关系定律、气旋模式和结构、大气中光电现象和云雨形
15、成的初步解释、大气环流的若干现象解释等,出版比较有质量的世界范围内的气候图,1983年，德国学者汉恩出版了世界上最早的气候学巨著气候学手册,发展时期,时间：20世纪以来,特点：随着生产发展的需要和技术的进步，不但进行地面气象观测，也进行高空直接观测，从而摆脱了定性描述阶段，进入到定量试验阶段，从认识自然，逐步向预测自然，控制和改造自然的方向发展。这一时期又可分为早期和近期两个阶段。,a.早期,时间：20世纪前50年,特点：利用传统探空工具，观测开始向高空发展，为高空气象学的发展奠定了基础。,主要成果,锋面学说,10,年代,挪威,Bjerknes,1-2,天的预报,长波理论,30-40,年代,瑞
16、典,Rossby,2-4,天的预报,降雨学说,30-40,年代,Bergeron-,Findeison,人工影响天气,气候型,30-40,年代,Koppen,Thornthwaite,动力气候学,小气候,我国：,竺可桢，气象台站和雨量站的建立。偏重于我国气候区划和季节的划分，以及对我国的季风、寒潮、台风和旱涝问题的研究。,一丝不苟座右铭排万难冒百死以求真知做人原则博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之处世原则,时间：20世纪50年代以后,主要特点表现为：,大规模的观测实验；,对大气物理现象进行数值试验；,把大气作为一个整体进行研究；,气候学领域的科学革命。,1,2,b.近期,2020,气候系统组成,01,2021,大气圈（组成和结构）,02,2022,水圈、陆面、冰雪圈和生物圈,03,气候系统概述,2.1 气候系统组成,45,logo,气候系统：一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。,2.1 气候系统组成,46,气候系统：一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一
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