第四节 气候形成的下垫面因素,下垫面是大气的主要热源和水源，又是空气运动的边界面，它对气候形成的影响十分显著。主要从以下几个方面影响： 1、海陆分布与气候 2、海气相互作用与气候 3、地形与气候 4、冰雪覆盖与气候 5、局地地面特性与气候,1、海陆分布与气候 1.1 海洋的气候学特性 （1） 海洋的热力状况 海洋温度随纬度增高而降低； 低纬西部海温高于东部，中、高纬东部海温高于西部（受寒、暖流的影响）； 北半球各纬度平均海温高于南半球相应纬度； 全球平均海温（17.4）高于气温(14.3)，海洋是大气的热源； 海水温度变化小于同纬度的大气和大陆。,（2） 海洋的动力状况 海洋的动力差异，引起沿岸气流的辐合辐散不同。 1）在离岸风的作用下，海洋表层水随风离岸，深层海水上涌，海面降温，大气层结稳定，少雨。 2）在向岸风的作用下，海洋表层水向岸辐合，表面海水下沉，大气层结不稳定，沿岸地区多雨。,（3）海洋在气候形成中的作用 1）海洋是大气运动的直接能源：海洋吸收了进入地表的太阳辐射的80%，且其中的85%贮存在海洋表层，这部分能量以长波有效辐射、潜热、和显热交换形式输送给大气。 2）既是大气巨大的热量贮存库，又是大气温度的调节器； 3）是地球上CO2的贮存库：以缓解人类活动排放CO2产生的温室效应有重要作用； 4）洋流在高低纬度间的热量传输上起重要作用。,1.2 海陆分布与气候 （1）海陆分布与气温 1）冬季，海洋上水温比气温高，相对大陆而言，海洋是大气的热源，大陆是冷源； 2）夏季，海洋上水温比气温比，相对大陆而言，海洋是一个冷源，大陆是热源； 3）冬季，大陆出现负距平，海洋为正距平（距平个别年或月气象要素值与长年平均值之并差）尤其是中高纬度相差最明显； 4）夏季，大陆为正距平，海洋为负距平，北半球副热带纬度气温差别最显著。 由于海陆温度时空分布不均匀，从而产生了气压梯度，形成周期性季风和海陆风，影响天气和气候。,（2）海陆分布与大气水分 1）对蒸发和空气湿度的影响：距海越近，直接受海洋气流影响的地区，空气中含水汽时就越多，反之越少； 2）对云、雾的影响：迎风海岸地区多云，内陆少云；海上雾日多，以春夏相对较多，且多为平流雾（暖湿气流吹到较冷的海面，下层空气变冷，极易达到饱和而凝结成平流雾）； 3）对降水的影响：受海风影响的陆地降水多，且从沿海向内陆减少；,3、海洋性气候和大陆性气候 （1）概念： A）海洋性气候在大陆上，深受海洋影响和调节所形成的气候； B）大陆性气候远离海洋，深受大陆影响和调节所形成的气候。 （2）特征：,2、海气相互作用与气候 2.1 概述 （1） 海气相互作用概念：海洋与大气边界面上的热量、动量、物质等的交换以及这些交换对大气、海洋各种物理特性的影响，称为海气相互作用。 （2） 海洋对大气的作用： 1）给大气提供热量和水汽：全球地球表面是大气的主要的直接热源，海洋吸收了到达地球表面的太阳总辐射量的70左右，热量影响气温分布，驱动大气运动，水汽产生相变，生成云雨；,海洋不仅是地球的水库，还是大气中水汽和陆地水的主要来源。世界海洋每年蒸发总量达 45 万 km3，其中约 90% 的水汽直接在海洋上空凝结，并以降水的形式返回海洋，其余约10的水汽由大气输送到陆地上空，凝结降落，再通过河川径流返回海洋。 2）调节大气中CO2的含量，影响地球气候的变化。 （3）大气对海洋的作用：形成风海流 1）北半球：低纬度洋面，海水围绕副热带高压作顺时针方向流动； 2）北半球：高纬度洋面，海水绕副极地低压作逆时针方向流动。,2.2 海气相互作用的现象 2.2.1 厄尔尼诺与拉尼娜 （1）基本概念 1）厄尔尼诺现象：西班牙语“EL Nino”原意为“圣婴”表示在有的年份圣诞节前后，沿南美厄瓜多尔、秘鲁沿岸有一支微弱且向南移动的暖海流，使这一带海温异常偏高，造成山洪暴发的现象。 后来气象科学家将赤道太平洋中部和东部海洋几千公里范围内出现的表层水温持续异常增温（连续 6 个月高于多年平均温度 0.5以上）的现象（暖水事件），称为厄尔尼诺现象。,厄尔尼诺现象平均3-4年出现一次，每次持续半年。厄尔尼诺年间，瓦克环流东移，使西太平洋的澳大利亚、印尼、菲律宾等地本来多雨地区，降雨量大幅度减少，同时发生干旱。 2）拉尼娜现象：拉尼娜（La Nina）是西班牙语 “圣女” 的音译，又称“反厄尔尼诺”，是指赤道太平洋中部和东部海洋表层水温持续异常降温（连续 6 个月低于多年平均温度 0.5 以下）的现象。（冷水事件）。,（2） 厄尔尼诺与拉尼娜的形成,1）在正常情况下： 赤道太平洋海面盛行赤道东风，而东南太平洋则吹东南信风，大洋东侧表层的暖海水被吹送到西太平洋，其下层的冷海水则不断向上补充表层流失的暖海水，结果使西太平洋海平面上升，热量聚积。西太平洋海平面通常比东部高 40 cm，表层海水年平均温为29，而东部沿岸受下层上涌冷海水的影响，仅有24左右，东西两侧相差36。,2）异常情况下： 当洋流运动异常或大气环流变化而导致赤道东风和东南信风减弱时，赤道太平洋海面西高东低的温度分布将会被破坏，赤道逆流增强，西太平洋温暖的海水向东延伸，从而使东太平洋补充表层的下层冷海水减少，表层海水温度上升，形成厄尔尼诺。 而当赤道东风和东南信风增强时，东太平洋更多表层的暖海水被吹送到西太平洋，导致更多的下层冷海水补充上表层，表层海水温度因而下降，结果使太平洋东西两侧表层海水的温差加大，形成拉尼娜。,（3）厄尔尼诺和拉尼娜引发气候异常,当厄尔尼诺发生时，热带中、东太平洋海温迅速升高，主要降水区由印度尼西亚地区东移至日界线附近，直接导致该海域和南美太平洋沿岸哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等地异常多雨。厄尔尼诺还会抑制西太平洋和北大西洋热带风暴生成，使得东北太平洋飓风增多。 另一方面，厄尔尼诺事件又使热带西太平洋降雨减少，造成南亚、印度尼西亚、马来西亚、东南亚和澳大利亚等地大范围的严重干旱。厄尔尼诺还会导致加拿大西部、美国北部出现暖冬，使美国南部冬季潮湿多雨。,厄尔尼诺和拉尼娜期的气候灾变 自18641998年100多年时间，共发生31次厄尔尼诺现象，19971998年被世界公认为20世纪气候异常最严重的一次。它打乱亚洲季风规律，甚至高纬度部分国家出现异常灾害性天气。 不该下雨地方下雨 地球上常年不下雨的沙漠或干旱地区，遇到了百年暴雨和洪水袭击，影响人们日常工作、生活、甚至许多人无家可归。 例：南美智利、秘鲁、厄瓜多尔等太平洋东岸国家，厄尔尼诺的6个月时间，向那里的沙漠倾泻了2500mm以上的雨量，使寸草不生的荒漠成了湖泊密布的草原，长满了鲜花。,美国加州及西部地区入冬的首场暴雨灾难,美国加州南部海岸地区一名 妇女由警察送至安全地带, 该下雨地方不下雨 赤道西太平洋的印度尼西亚等国家和澳大利亚北部及赞比亚、马拉维、莫桑比克、博茨瓦纳、津巴布韦等南非国家，均出现不同程度的严重干旱气候，并带来灾难。 例：印度尼西亚年雨量20004000mm。1997年厄尔尼诺暴发时，往年9月开始的雨季推迟3个月才姗姗来迟，造成该国7月10月间发生了举世关注的森林大火，烧毁森林约144万亩，损失高达1250万美元。, 该冷地方不冷反而变热 地中海区域的国家和东欧地区及亚洲一些国家，一向比较凉爽的气候变得热浪滚滚。 例：意大利西西里岛上的锡拉库萨，1998年7月上旬T46.6。匈牙利首都布达佩斯电车输电线因高温变形无法运行。 例：乌克兰等东欧国家，空调、电扇被抢购一空。亚洲土耳其、塞浦路斯日Tmax分别达40、3。日本最热地T40.3，较常年高10以上。, 创气象极值 墨西哥出现自1881年2月8日1998年12月13日116年中的最大暴风雪（积雪40cm）。俄罗斯的莫斯科1997年12月15日气温降至33，打破了115年来同期27.3的最低值；同日俄罗斯的阿尔奴格斯克极端Tmin42，其北部客米斯共和国低达45。 南非的约翰内斯堡市、比勒陀利市9月气温常年为25以下，1997年9月29日高达30.3、35.2，造成游泳池人满为患和汽车爆胎等交通事故猛增。 巴基斯坦西北边境省的拉瓦尔品第地区，1997年8月26日27日24h暴雨量为320mm。,厄尔尼诺和拉尼娜期的自然灾害 厄尔尼诺带来海洋生物和食物链破坏 厄尔尼诺南美沿岸海域因温度异常升高而使原生存在冷洋流中的海水性生物（海草、鱼类）大量死亡，腐败鱼类（或海草）尸体使海水变色，形成大量硫化氢，成为海面和空气污染严重的海洋之灾。 海洋鸟类因海洋生物的重新分布出现大量死亡而影响整个食物链。如。秘鲁鳀（Engraulis ringens）数量明显减少使鸟类缺鱼少食而大批死亡。以鸟粪作为工业的企业遭受致命打击；以秘鲁鳀鱼粉作为动物饲料的企业，改用涨价的黄豆（鱼粉代用品）而遭受莫大经济损失；饲料涨价又使鸡售价增加。, 厄尔尼诺带来饥荒 1998年1月，联合国粮农组织（UNFAO）在罗马发表“粮食展望”报告指出：1997年强厄尔尼诺，造成太平洋地区、东南亚、加勒比海、南美等部分粮食产地大幅度减产，粮食总产量比1996年下滑15，世界粮食储备下滑2个百分点，并引起了粮价上涨。 南半球的干旱和酷热，导致粮食大饥荒现象，首先出现在贫穷落后国家。 如：19997年世界29个受饥荒国家中，18个在非洲，亚洲、东欧各5个，拉美1个。致使众多南非人在干旱蝗虫增多之时，壮胆以蝗虫充饥救命。, 厄尔尼诺还带来瘟疫等传染病和印度尼西亚森林大火带来的空气污染、森林减少灾难，及巴西、非洲东部和太平洋地区因干旱气候带来出口农产品（食糖、可可、咖啡、茶叶等）大幅度减产，造成了经济损失惨重。,（4）厄尔尼诺对我国气候的影响,使来自东南部海洋上的夏季风强度减弱，造成夏季降雨带的位置偏南，出现南方暴雨成灾、北方干旱少雨的异常现象； 长江中下游地区进入梅雨期偏晚； 东部地区秋季容易出现北少南多的降雨分布； 容易出现暖冬； 在西北太平洋和南海地区生成的热带气旋或台风数量偏少。, 厄尔尼诺与中国气候 带来自1986年以来（除1997年外）的17次暖冬气候。 暖冬不一定由厄尔尼诺现象引起，但暖冬发生时一般 出现厄尔尼诺现象（1983年初，1998年初，2002年初 春季出现新一轮厄尔尼诺）。 带来夏季北热南凉气候现象 三大火炉的南京、武汉日Tmax36（常年日Tmax40），火炉二个熄火；广州、香港1997年7月13日日Tmax22.8 （凉气袭人，西瓜无人问津）。酷热中心移至冀中南、鲁西、豫北、晋南、陕西关中等黄河一线日Tmax3941，济南7月4日日Tmax38，北京月13日日Tmax38.2 ，天津39.9 ，冰城哈尔滨3536 。,带来南涝北旱天气1997年华南春季雨季，广州北部的从化、花都、清远三市发生暴雨，5月8日10h雨量400mm以上，清远市915mm（接近江南、苏南年总量），迄今1400多年历史的“岭南三大古刹”飞来禅寺5分钟内倒塌为一片废墟。 7月东北、华北雨量较正常少59成，造成黄河断流时间早、持续时间长、断流区域上溯至河南开封市附近。长江梅雨不突出，苏北梅雨量减少79成，苏南偏少57成，淮河以南偏少26成。,带来台风减少和异常台风天气1997年厄尔尼诺使登陆影响我国的台风仅4个，较常年少一半（常年台风形成28个以上，登陆影响只是其中一部分）。但迟来的台风一般路径复杂，易形成异常台风天气并造成较大损失。 例：9711号台风恰逢农历天文大潮，风、雨、潮“三碰头”，在浙江台州温岭市登陆，带来12级以上大风和200400mm暴雨，造成江海和江堤大多漫顶、海塘决口、山洪暴发、海潮猛涨，椒江、临海、黄岩、三门等城区进水（有的达2m）。,厄尔尼诺和拉尼娜的发生频率,