《气候系统》.ppt

全球气候系统


南京信息工程大学
海洋底部形态。
岩石圈与气候变化最密切相关的部分是地壳、地幔和陆面的结构。它们可通过改变天气的化学成分影响地球的气候。这种现象被称为气候变化的地质构造原因。

时间尺度是气候系统的所有组成中最长的，约为105~106年以上；
影响主要表现在地形的动力作用、地表热力特性的差异及陆面水分循环 。
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陆面的结构或其粗糙度在风吹过陆面的时候也可从动力学上影响大气。粗糙度一般决定于地形和植被条件。风也把沙尘从地表吹到大气中去，从而影响区域大气辐射收支。沙尘暴的发生就是一个最明显的例子。
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第一章 气候系统
5、生物圈，也称为生物系统
是大气中、陆地上、海洋中的植物和动物，也包括人类本身
生物圈与气候是休戚相关的，影响较大的是世界范围的植被，植被既是气候的产物，反过来又对气候产生影响。主要是影响能量平衡和水分平衡
生物圈在碳循环中起着中心作用。陆地生物群也是气候系统中的一个重要部分，其功能很多。例如陆地植被类型影响蒸发到大气的水分以及太阳辐射的吸收或反射。植被根部的状况与活动也对碳与水储存以及陆气通量有重要作用。叶面指数是描述植物群冠作用的一个重要指数，它与全球和区域气候变化有密切的关联。陆地生态系统的生物多样性影响关键生态系统过程的量级（如生产力），对生态系统的长期稳定性有重要作用。
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排放
径流
气溶胶
降雨
感热潜热交换
干湿沉降
pH调节
氧化化学
冰
辐射
海盐质点
气体交换
营养物
浮游植物 细菌
浮游动物 病菌
光化学
溶解有机物
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第一章 气候系统气候系统的物理、化学过程
四、气候系统的物理、化学过程
1、大气热机运转
2、气候系统中存在着各种时、空尺度的物理、化学过程。
3、大尺度天气系统的第一近似可视为绝热系统，而气候系统则必须考虑非绝热加热。即外源强迫作用对气候系统显得更重要。
4、物理、化学过程主要有辐射过程、云过程、陆面过程、海洋过程、冰雪圈过程、气溶胶过程、二氧化碳过程及生物过程等等。
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五、 气候系统的基本特性
1 、气候系统是一个复杂的、高度非线性的、开放的巨系统
地球气候系统是一个非常庞大的系统，它包括了若干个子系统。而且这些子系统又可被分解成许多个更小的二级子系统，它们都是复杂的多级结构。
地球系统与外空间的物质交换是微乎其微的，在这个意义上气候系统可视为一个封闭系统。
气候系统与外空间有能量的交换：吸收太阳辐射的同时向外空间放射长波辐射以求得辐射能量的平衡，从热力学的观点来看，气候系统是一个开放系统。
对于其子系统，如大气、海洋和生物圈等等也都是开放系统。在开放的气候系统中，既有能量的不断耗散，又有一些稳定的周期性的变化，还具有某些随机扰动系统的性质。
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2 、气候系统的复杂性
无论从描述气候系统的物理量空间分布和时间变化，还是从气候系统中发生的过程类型，气候系统都是非常复杂的。气候系统的复杂性也是气候学常胜不衰的原因之一。
气候要素的空间分布，从气候系统的低层到高层，从极地到赤道，从海洋到陆地，……气候要素呈现出各种各样的复杂变化。
气候系统随时间演变看，复杂性表现得更为突出：既有规则的周期性变化，如日变化和年变化等，还有比较规则的准周期性变化，如准两年振荡等，也有看似随机的不规则变化；既有缓慢的趋势变化，如近百年增暖，又有急剧的突变，如大气环流的突变、近千年来和近百年来的气候突变；
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从气候系统中发生的重要过程的类型来看，气候系统表现得如此复杂是必然的。这些过程正是气候系统各组成部份之间相互作用和相互影响的具体表现，也是气候系统表现出高度非线性的根本原因。
气候系统中的重要过程按过程类型有三大类：物理过程、化学过程、生物过程等。
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辐射传输和热量输送，云辐射过程，陆面、海洋和冰雪圈过程，水分、碳、硫等重要物理过程，臭氧及其光化学过程，气溶胶过程以及重要的生物过程；
即使对于这些过程中的某一个，甚至某个过程中的某些环节都是极其复杂的。这些过程的复杂性意味着用单纯的统计方法进行气候形成与变化的研究是有很大的局限性的。
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3、　 各个气候子系统之间显著的热力学和动力学属性差异
地球气候系统的行为之所以表现得如此复杂多