气候学考研复习笔记

点赞(0) 反对(0) 本站小编 福瑞考研网 2016-12-31 18:30:32 阅读(0)

1、青藏高原大地形对大气环流和气候的影响
答:动力作用:
(1)    对北半球西风带平均槽脊形成有重要的作用:
对于西风带有明显的分支作用,在高原南北形成两支明显的西风急流,在北半球西风气流爬越大地形时,在迎风面分支,在背风面汇合,在大地形的北面和南面分别会产生一个地形脊和地形槽,而更重要的是在大地形下游还会出现较常定的长波槽脊。
(2)    对亚洲冬季地面冷高压的影响:
如果没有青藏高原,在冬季亚洲地面冷高压的中心将不是西伯利亚地区,而是位于30°附近的青藏高原东南地区,而且冷高压的强度将大大减弱。它作为巨大的屏障,挡住了北方冷空气的南侵,迫使其南下方向路径偏南,所以高原南部的南亚地区冬季的温度就要比同纬度东亚和东南亚地区高得多。
(3)    对东侧切变线的影响:它的发生发展与西风气流过青藏高原的绕流作用有密切的关系。西藏高原的屏障作用使高原东侧有一个" 死水区"的形成,还影响"昆明准静止锋"这一独特的地方性天气系统的形成,这是造成贵州一带坏天气的直接原因。
热力作用:青藏高原夏季是个强大的热源,冬季是个冷源,它的冷热源作用对全球的气候产生深远的影响。由于高原与周围大气之间的热力差异,造成高原与四周大气之间温度梯度存在明显的日变化,它又引起高原附近地区风场和大气质量散度场的明显日变化;同样也造成了高原上空大气温度的区大年变化,发现夏季高原上大气是同纬度最热的,其东移将直接影响我国东部的天气过程,而冬季,由于高原中部强烈的辐射冷却,又加强了高原南边的南支西风。
(1)    对垂直环流的影响:
夏季,高原是强热源,上空形成广大的上升气流,这支上升气流向南流向南半球,向南的一支很强,且走向与哈德莱环流相反,称为季风环流,大大削弱了北半球夏季热带平均经圈哈德莱环流。
(2)    对南亚高压形成的贡献:
在高原及其临近地区降水量大的地区,在6-8月的降水潜热释放几乎是连续不断的过程,这样潜热加热形成了南亚高压。
(3)    对东亚环流季节变化的影响:
主要是高原冷热源季节变化造成的。3月开始从冷源变为热源,而四周的地区几乎全是冷源区,这样引起四周的空气向它辐合,使高原成为一个低压区。5月高原上空气温急增,地面低压扩大,高原南部上空经向温度梯度减弱,最后导致对流层上层西风急流突然减弱北撤。
 2、举出气候系统中的反馈机制,并简述其过程。
答:气候系统中各成员之间的相互作用。
    正反馈:成员之间相互作用使得已经出现的气候异常增强,
(1)    水汽-温室之间的反馈:地面附近大气中水汽增加时, 将会使地面有效辐射减少, 导致地面增温(温室效应);地表面温度升高, 又可使更多的水汽蒸发进入大气, 提高了大气的水汽含量, 增强了温室效应. 因此, 气温与水汽—温室效应耦合作用的结果就会使气候系统产生不稳定. 也就是说, 这种耦合作用属于正反馈.
(2)    冰雪覆盖——反射率——气温之间的反馈:冰雪与水面、陆地表面相比, 具有很高的反射率, 这是支配极区气候的一个主要因子. 但是地球表面冰雪覆盖的面积地大大取决于气温. 因此, 如果全球温度下降, 就会导致地球表面冰雪覆盖持续增大, 从而引起全球反射率的增加, 这样又使地球—大气系统所吸收的太阳能量减少, 从而使温度进一步下降. 在这个过程中, 必然伴随着海平面的降低, 而低海面状态又意味着比较低的蒸发率和降水率, 从总体上和全球来看, 这会导致向极大气热输送效率的降低, 因而, 低的海面可作为一种有助于强化任何变冷效应的正反馈机制. 相反, 如果初始条件为冰川面积减少, 也会产生致暖的类似正反馈.
(3)    二氧化碳——海洋——大气间的反馈:大气中二氧化碳含量的增加可导致低层大气温度上升, 低层大气的增温反过来又会导致海面水温增高, 增加海水垂直稳定度, 表面海水的升温和海水垂直稳定度的增加都会降低海洋吸收大气中二氧化碳的能力. 还有另一种因素也会降低海洋表面对增加的二氧化碳的吸收能力. 这就是海洋已吸收的二氧化碳使海水的酸度增加.是正反馈。
   
负反馈:成员之间相互作用使得已经出现的气候异常变弱。
(1)    云量——地面气温间的反馈:云可以阻挡地面的长波辐射, 但更重要的是反射太阳的短波辐射. 由于对辐射的反射和本身的放射, 使得气失去了总辐射的 50%. 仅就短波辐射来讲, 就占了整个地球反射率这样看来, 云量与地面气温之间存在的是一种负反馈. 另外, 如果是二氧化碳造成的流层低层的气温升高, 大气的不稳定度增加, 这必然导致云量的增加, 同时也因云量增加造成的降水增多, 可降低雪线, 使冰雪面积增加, 增加反射率, 降低气温. 以上反馈同时存在使这两种反馈机制之间产生相互抑制.
(2)    海洋——大气的反馈:海面水温的高温度距平诱导出局部大气增暖, 结果降低了地面气压. 与此相伴随的是形成了局部的低气压性大气环流, 由于地表风应力作用使表层海水向外流出, 导致此区出现涌升流, 而通常表层下为冷水, 这就造成了暖距平的消失. 这种反馈表示出海洋参与气候变动的典型保守趋势.
3、从人类活动和自然变化两方面来阐述它们对气候变化的可能影响。
   答:一、大气成分的改变对气候的影响:
(1)    二氧化碳的增加造成的温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。全球变暖;地球上的病虫害增加;海平面上升;气候反常,海洋风暴增多;土地干旱,沙漠化面积增大。
(2)    大气尘粒的增加造成的阳伞效应:气溶胶粒子的成因包括自然原因(火山粒子、沙粒、盐粒)和人类活动原因(废气、烟尘)。由气溶胶的辐射特性引起的冷却作用因为类似于遮阳伞,故称为“阳伞效应”。 悬浮在大气中的气溶胶颗粒一方面将部分太阳入射辐射反射回宇宙空间,削弱了到达地面的太阳辐射能,增加行星反照率,使地面接收的太阳能减少;另一方面某些吸湿性的粒子有作为凝结核,促使周围水汽在它上面凝结,导致低云、雾的增多,改变云的光学特征和寿命,使云的反照率增加,同样具有减少入射辐射,使地面和底层大气的温度降低的作用。
二、下垫面改变对气候的影响:
   (1)植被破坏对气候的影响:破坏植被不仅减少了对大气中二氧化碳的吸收,增强大气温室效应;而且在降水普遍较少的草原地区,还可造成自然状态下不可恢复的土地和气候的沙漠化,水土流失,洪涝频发,生物多样性减少等。
   (2)绿化和灌溉的绿洲效应:通过蒸发作用,空气的热量被水分吸收因此减少。空气温度因此降低(冷却作用)。水分变成水蒸气又进入空气之内,因此空气内相对湿度增加。此种水与空气混合产生降温加湿的结果与沙漠中绿洲的形成十分相似,因此称为绿洲效应。使得地表粗糙度变大,反射率变小,从而调节地面和大气中的热量。二是固土保温,保持水土,从而保持气候的湿润。
  (3) 湖泊效应:由于水体巨大的热容量和水分供应,可使水库附近的平均气温升高,气温日较差和年较差变小,并引起风、湿度和降水量的变化,所以把水库对气候的作用称为“湖泊效应”。
  (4) 热岛效应:城市热岛效应是城市气候中典型的特征之一。它是城市气温比郊区气温高的现象。城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中,人们的日常生活所发出的热量;另一方面,城市中建筑群密集,沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的函授比热容(可吸收更多的热量),而反射率小,使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多,夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高。城市热岛是以市中心为热岛中心,有一股较强的暖气流在此上升,而郊外上空为相对冷的空气下沉,这样便形成了城郊环流,空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下,聚集在城市上空,如果没有很强的冷空气,城市空气污染将加重,人类生存的环境被破坏,导致人类发生各种疾病,甚至造成死亡。
4、论述海洋在气候变化中的作用。
   答:(1)对大气系统热力平衡具有重要影响:85%左右的辐射量被贮存在海洋表层中。再以长波辐射(21)、潜热(23)、感热(7)交换的形式被输送给大气,成为大气运动的直接能源。
(2)海洋对全球水循环产生重要影响:海洋包含了全球几乎所有的液态水(97%),作为水汽之源,其蒸发和降水形势的微小变化,就足以引起相对较小的陆表水循环的剧烈变化。
(3)海洋的热惯性和滞后效应:海洋对太阳辐射季节变化的响应要比陆地落后1个月;
(4)海洋的记忆能力:海洋具有相当强的记忆能力。海洋变化具有明显的持续性。异常大气环流作用于海洋后,海洋的热力状况可以产生明显的调整,从而对大气产生强的热力反馈。
(5)对温室效应具有缓解作用。尤其是海洋环流,不仅减少了低纬大气的增热,使得高纬大气变暖,降水量也发生相应的改变,而且由于海洋环流对热量的极向输送所引起的大气环流的变化,还使得大气对某些因素变化的敏感性降低。
综上所述,海洋对全球气候变化具有重要影响。
5、论述短期气候变化预测问题及前景。(p126)
   答:短期气候预测一般指月到季尺度的预测。一、与气候对应的是大尺度平均环流系统,而平均环流的可预报性大;二、平均环流的演变与下垫面异常有密切关系,而下垫面异常有较高的持续性。月平均环流的可预报性在6-12个月。5d平均环流的可预报性高于逐日,10d平均高于5d平均,月平均高于10d平均。
 
气候预测发展的四个阶段:1、开创阶段:用统计方法,只考虑单个因子,以线性回归为主,walker的三大涛动理论为最高成就。2、天气学派的发展:研究自然天气周期的交替及演变规律作中期预报;3、统计学阶段:随着计算机的发展普及;4、动力学模式发展阶段:
6、季风形成的原因是什么
   答:(1)海陆热力差异:海洋和陆地比热容不同,陆地比热容小,较之海洋,升温快,降温也快。夏季,陆地升温快,气温高于海洋,因而在陆地形成低气压,海洋形成高气压,风由海洋吹向陆地;冬季时,陆地降温快于海洋,陆地气温比海洋低,所以在陆地上形成高气压,海洋上形成低气压,风由陆地吹向海洋。可以看出,海陆热力性质差异引起冬夏季风向的变化,即导致季风的形成。
(2)行星风带位置的季节移动:于太阳直射点随季节而南北移动,从而引起行星风带随季节而变化。在两个行星风带之间的过渡带,随风带移动产生风向的季节交替,形成季风。北半球低纬地区,冬季受东北信风控制构成冬季风。夏季,因风带北移,南半球的东南信风越过赤道,受地转偏向力作用,转向为西南风,构成夏季风。可见,这一地带的季风主要是由行星风带的季节移动而引起的,一般称为热带季风。亚洲南部的热带季风最典型。因为南亚,冬季位于亚欧大陆的冷高压南缘,盛行的东北风与东北信风叠加,使冬季风增强;夏季,南亚位于大陆热低压的南缘,盛行的西南风与东南信风转向后的西南风叠加,使之强盛而稳定。由此可见,海陆热力差异的影响是南亚季风显著的原因之一。南半球低纬度也有热带季风的分布。
(3)青藏高原对我国季风作用青藏高原占我国陆地的1/4,平均海拔在4000米以上,对应于周围地区有热力作用。在冬季,高原上温度较低,周围大气温度较高,这样形成下沉气流,从而加强了地面高压系统,使冬季风增强;在夏季,高原相对于周围自由大气是一个热源,加强了高原周围地区系统,使夏季风得到加强。另外,在夏季,西南季风由孟加拉湾向北推进时,沿着青藏高原东部的南北走向的横断山脉流向我国的西南地区。
7、地形对局地环流的影响。
  答:(1)对辐射的影响:就直接辐射与总辐射而言,随海拔高度的增加有增强的现象。这是因为,高度大,太阳辐射通过的空气柱的距离缩短,空气密度小,水汽微尘少,受到大气的吸收、散射等作用而损耗的能量少,因此总辐射和直接辐射增强。夏半年,因正午太阳高度角大,南北坡所受到的太阳直接辐射差别小,冬半年则差别大。纬度越高,南北坡所受到的太阳直接辐射差别越大。从太阳直接辐射的日变化看,在偏东的坡地上,上午的太阳直接辐射通量大于下午的太阳直接辐射通量,其最大值出现在上午,在偏西的坡地上则正好相反,南坡和北坡的太阳直接辐射通量在上午和下午基本上是对称的,其最大值均出现在水平面上太阳高度角最大的正午附近。

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