气候系统 现代气候学 教学PPT课件

Composition
Fig 1.4 CO2 cycle
Composition
.
Fig 1.5 CO2 at Hawaii
Early spring MAX
Summer MIN
Composition
Fig 1.6 CO2 in Antarctica
And Hawaii
CH4 - Methane
with increasing
altitude.
Vertical Structure
Composition
Fig 1.8 Volcanoes transport H2O, CO2 and SOx.
Vertical Structure
Fig 1.9 Air pressure and density
Vertical Structure
Fig 1.10 Pressure decreases
10多年来，经科学家研究；大气中的臭氧每减少1％ 。 照射到地面的紫外线就增加2％，人的皮肤癌就增加4-6％ ，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击 。
现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民， 已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面， 涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成 鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全 盲。
全部陆地+地球外的宇宙 = 气候的外系统
气候系统的变化中最为重要的外强迫因子： 太阳辐射、地球本身的结构作用
（地球旋转、地轴倾斜和轨道运动等））
太阳活动影响气候的几种可能途径
（1）太阳活动→地球大气电离程度→大气经圈环流→气候变化 （2）太阳活动→紫外辐射→臭氧层→平流层热状况→气候变化 （3）太阳活动→地球磁场→地球自转速度→大气和海洋环流→
第二章 气候系统
2.1 气候系统的组成 2.2 气候系统的物理、化学过程 2.3 气候系统的基本特性 2.4 气候系统的可预报性 2.5 气候系统的研究
2.1 气候系统的组成 气候系统的定义：
大气圈、水圈（海洋）、冰雪圈、岩石圈 和生物圈相互作用的整体。
这5个部分的物理、化学性质差异很大，功 能各不相同，这5个组成虽相互作用，但又 长期独立存在。
Another greenhouse gas, also increasing
15
Composition
NASA
Fig 1.7 O3 hole
臭氧层空洞的发现
1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭 氧层空洞，引起世界各国极大关注。臭氧层的臭氧浓度减
少，使得太阳对地球表面的紫外辐射量增加，对生态环境 产生破坏作用，影响人类和其他生物有机体的正常生存。
Composition
Tab 1.1a Permanent
gases
• 干洁空气气体的主要成分及含量
主要气体成分
氮（N2） 氧（O2） 氩（Ar） 二氧化碳 臭氧（O3） 干洁空气
空气中的含量/按体积％ 平均滞留期/ 年
78.08
106
20.95
104
0.93
109
0.03（可变） 15
0.000 001（可变）？
气候变化 （4）太阳活动→地球磁场→核-幔边界上的地磁能量→大气和海
洋状况→气候变化
大气圈
地球大气圈是几乎均匀地分布在地球表面上薄薄的一层（地球半径的 0.5%厚）气体混合物。
大气是气候系统中最活跃、变化最大的部分，是气候系统的主体部分 。大气圈对于施加在其上的变化的响应时间比气候系统中任何其它分 量短得多。所谓响应时间，指的是施加一个小扰动到系统的边界条件 或边界强迫上，该系统重新平衡到一个新状态所需要的时间。
100.00
分子量
28.02 32.00 39.94 44.00 48.00 28.96
Composition
Tab 1.1b Variable
gases
Composition
Fig 1.3 H2O evaporates in NUIST.
The earth’s atmosphere is a rich mixture of many gases, with clouds of condensed water vapor and ice crystals. Here, water evaporates from the ocean’s surface. Rising air currents then transform the invisible water vapor into many billions of tiny liquid droplets that appear as puffy cumulus clouds. If the rising air in the cloud should extend to greater heights, where air temperatures are quite low, some of the liquid droplets would freeze into minute ice crystals.
关于臭氧层空洞的形成，在世界上占主导地位的是人类 活动化学假说：人类大量使用的氯氟烷烃化学物质（如制 冷剂、发泡剂、清洗剂等）在大气对流层中不易分解， 当其进入平流层后受到强烈紫外线照射，分解产生氯游
离基，游离基同臭氧发生化学反应，使臭氧浓度减少，从 而造成臭氧层的严重破坏。臭氧Biblioteka 高度的分布臭氧层空洞的危害
宇宙空间
太阳辐射变化
地球辐射
H2O，N2，O2，CO2，O3，气
大气
云
溶胶
大气－陆地耦合 大气－海冰耦合
冰
雪
陆地
大气成分的变化
生态 海冰
热交换
风应力
降水
海洋
海冰－海洋耦合
大气－海洋耦合
陆地性质、地形、植 被和反照率的变化
海底形状、盐度等的变化
气候系统示意图
大气+水 = 气候的内系统
（大气、海洋、冰雪等）
大气和气候系统其他成员间的热量、水分和物质交换是气候系统各圈 层之间相互作用的最基本过程：如地—气之间的热量、动量及水汽湍 流输送过程；水汽凝结时的潜热释放过程；云对太阳辐射和长波辐射 的影响过程；大气中CO2、水汽及其他微量气体的辐射冷却和加热过 程；地表状况的变化及气溶胶、山脉、海陆分布等都对大气圈产生重 要作用