恢宏气象的意思(什么是天气什么是气候)

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恢宏气象的意思(什么是天气什么是气候)

近一百年来,人们从不同角度以不同的方法对气候给出不同的定义,随着对气候现象认识的不断深入,气候的概念也不断的变化。如19世纪的德国气候学家洪堡提出气候是人类能够感知的大气中所有的变化,汉恩认为气候是大气的平均状态,柯本、阿里索夫等人提出气候是一地区天气的平均状态和一般过程。纵观国内外书籍,尚未对气候给出一个科学并实用的概念。

现代气候学考虑了气候形成及变化过程,给出了气候新的概念。即气候指的是在太阳辐射和气候系统各子系统相互作用下,地球上某一区域在某一特定时段内,天气或气候要素的多年平均状况及其极端情形。关于这一定义,后一句表述是重点。其中天气或气候要素是气候主要研究的变量,指大气中常规的物理量,如温度、降水、气压、环流等,也可扩展到气候系统的其它物理量。如海表温度、土壤湿度、地表温度等。根据需要,气候要素值可取平均值、总量、极端值、方差等统计量。地球上某一区域表示该区域可小至一个站点或格点,大致全球。

定义中还包含了两个时间尺度,分别是多年平均和某一特定时段。世界气象组织(WMO)考虑到现代气象观测时间大都在世纪尺度内,规定了多年为30年。气候态或气候标准态一般用30年的天气或气候要素平均得到,如现代气候的多年平均时段为1981~2010年。实际观测业务中大多用多于30年的研究时段平均作为气候态。“某一特定时段”可指日、侯、旬、月、季到年或一年中任何指定的时段,如长江中下游的梅雨期,中国东部的夏季风时期。这些特定时段的气候要素特征也可称为气候状态,气候态可简称为同类气候状态。气候状态是目前业务部门气候预测的对象,每年的特定时段要素及其统计量都一样。需要注意的是30年研究时段是WMO给出的经典时段,其并指出:climate sometimes understood as the average weather is defined as moment of the mean and validity of relevant quantities of certain variables such as temperature,precipitation or wind over a period of time,region floor must two thousand or a million of years。用过论述可以知道,WMO给出特定时段的时间尺度是从月、千年到百万年。只有特定时段的年及以下的气候状态之平均称为气候态或者气候标准态。当特定时段在年以上时,只有特定时段的气候状态,不能给出气候态。 如果没有WMO没有特定说明,使用时将非常容易混淆特定时段,即状态时段与标准态时段30年的联系与区别。

定义的前一句为状语表示,地球气候的形成变化受太阳辐射和气候系统各子系统相互作用的影响,在进行气候太特征分析和研究气候变化时,我们应当以此为基础。下图所示全球1月平均地表气温气候态的气候场,可见1月平均气温的气候态就有从低位向高位而降低的趋势。北半球的趋势强于南半球,温度槽甚至冷中心出现在大陆上,温度脊出现于海洋,表明同一纬度大陆比海洋冷。温度的径向分布规律和纬向的海陆差异,其实质是太阳辐射和气候系统各子系统相互作用的结果,因为太阳辐射从纬度向高位减少。另一方面,高纬地区有冰雪存在,大的反射率能够减少吸收的太阳辐射。下垫面不同的物理性质对太阳辐射强迫产生的响应不同,导致海-气、陆-气、冰-气相互作用的差异,形成了如图所示的气温气候态分布。大气环流和海洋环流的原动力来自于太阳辐射的经向梯度和海陆的纬向差异,也是太阳辐射和气候系统各自是一种相互作用的结果。

1月平均地表气温气候态

此气候概念高度概括了气候形成与变化的物理过程,在现代气候业务和理论研究中可操作性强。气候概念深层的含义包含了稳定性和变化性。一方面是稳定性,30年平均的气候态具有稳定性特征,给气候变化研究提供了一个背景,对人们的生活和生产实践具有重要的指导性作用。比如水库大坝的设计,需要考虑上游流量的气候态,同时还要考虑其极端值。城市规划、桥梁设计,需要考虑风向和风速的气候态和极值。这个气候概念为这些气候问题提供了科学指导。另一方面是变化性,不同30年平均不是一个恒定值,比如1981到2010年平均与1971到2000年平均可能存在变化,但这个变化值相对较小。我们需要掌握气候的定义,理解其内在的含义,同时能熟练运用,就会利用资料和研究需要给出要素的气候态,理解气候态的空间分布和季节变化特征,可以将气候特征用于指导生活和生产实践。

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