3.6? 氣候

“寒來(lái)暑往，秋收冬藏”，大氣的運(yùn)動(dòng)、變化狀態(tài)處于一種相對(duì)穩(wěn)定的節(jié)律之中。我們把某一地區(qū)長(zhǎng)時(shí)期的大氣平均狀態(tài)稱為氣候（climate），是長(zhǎng)時(shí)期天氣的綜合表現(xiàn)。天氣瞬息萬(wàn)變，具有不穩(wěn)定性，而氣候在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，但從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度（如幾十年甚至千年、萬(wàn)年）來(lái)看，氣候同樣處于變化之中。從統(tǒng)計(jì)的角度看，氣候是一種“平均”狀態(tài)，而天氣則是圍繞“平均”狀態(tài)的振蕩。由此看來(lái)，分析氣候特征、考察氣候變化等問(wèn)題時(shí)，各氣候統(tǒng)計(jì)量的選取時(shí)間也就成為十分重要的問(wèn)題，一般地，以30年為整編氣候資料時(shí)段長(zhǎng)度的最短年限。

要認(rèn)識(shí)地球的氣候，首先要理解氣候系統(tǒng)的組成以及形成氣候的各種因子的作用。

氣候系統(tǒng)

氣候系統(tǒng)這個(gè)概念在20世紀(jì)70年代以后才出現(xiàn)，它是一個(gè)決定氣候形成、分布和變化的統(tǒng)一的物理系統(tǒng)，包括大氣圈、水圈、巖石圈（或陸地表面）、冰凍圈和生物圈在內(nèi)，其中大氣是主體部分，也是最可變的部分，其余四個(gè)圈層是大氣圈的下墊面。太陽(yáng)輻射是這個(gè)系統(tǒng)的能源，在其作用下，氣候系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生一系列復(fù)雜過(guò)程，各組成部分通過(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化緊密聯(lián)系在一起。

大氣圈是氣候系統(tǒng)中最活躍、變化最大的部分。大氣對(duì)氣候系統(tǒng)的作用以動(dòng)力作用為主，通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量傳輸，大氣中的各種成分對(duì)太陽(yáng)輻射的不同吸收、散射、逆輻射等作用來(lái)影響氣候系統(tǒng)的能量平衡，進(jìn)而影響地表和大氣的溫度。

地面是大氣的直接熱源，因此巖石圈、冰凍圈、水圈在氣候系統(tǒng)中充當(dāng)下墊面而主要具有熱力作用。

水圈包括海洋、湖泊、河流、地下水以及大氣中的液態(tài)水，其中海洋對(duì)氣候系統(tǒng)的影響最大。海洋約占地球表面積的70%，具有很大的比熱容，僅100m深的表層海水就占整個(gè)氣候系統(tǒng)總熱量的95.6%，是氣候系統(tǒng)的熱量?jī)?chǔ)存庫(kù)和調(diào)節(jié)器。穿過(guò)大氣達(dá)到地表的太陽(yáng)輻射有80%被海洋表面所吸收，然后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)波輻射、感熱和潛熱的形式輸送給大氣。海洋巨大的比熱容使其具有很強(qiáng)的“熱慣性”，由于海-氣相互作用，海溫異常導(dǎo)致的氣候異常持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，空間尺度大，需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。海洋是大氣的穩(wěn)定器，許多大氣中瞬變的現(xiàn)象僅僅只能引起海洋的微弱變化，相較于大氣的高頻變化，海洋則呈現(xiàn)出低頻運(yùn)動(dòng)。海洋與大氣之間不僅存在熱量交換，還有水汽、二氧化碳等大氣成分的交換，分析二氧化碳帶來(lái)的溫室效應(yīng)，同樣需要考慮海洋對(duì)二氧化碳的溶解和輸送。

冰凍圈（cryosphere）是指地球表層連續(xù)分布且具一定厚度的負(fù)溫圈層，圈內(nèi)的水體一般處于凍結(jié)狀態(tài)，包括大陸冰蓋、海冰、冰川、季節(jié)性積雪、多年凍土、湖冰、河冰等。冰凍圈是大氣和海洋的冷源，潔凈的雪面反照率達(dá)90%以上，是一般地表面反照率的3-9倍。阻止地表與大氣間的熱量交換，對(duì)地表熱量平衡有很大影響，對(duì)氣候系統(tǒng)有重要的反饋?zhàn)饔?。北半球多年凍土含?460-1600噸的有機(jī)碳，幾乎是大氣中碳的兩倍，多年凍土融化所釋放的額外溫室氣體加劇了全球氣候變暖。長(zhǎng)期氣候變化的研究中，冰凍圈能夠作為重要的指標(biāo)，也是氣候變化的指示器。

巖石圈在氣候系統(tǒng)的所有組分中變化最為緩慢，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地形變化、造山運(yùn)動(dòng)這些巖石圈的巨大變化，對(duì)地質(zhì)時(shí)期的氣候變化有重大影響，在近代年際、十年乃至百年尺度的氣候變化中基本上可以忽略。但是陸地表面崎嶇復(fù)雜，作為下墊面對(duì)氣候的影響復(fù)雜多樣。海陸分布和高大地形是大氣環(huán)流形成的重要因素，下墊面性質(zhì)對(duì)大氣熱量狀況有顯著影響，巖石圈表面的風(fēng)化殼和土壤更是大氣氣溶膠主要來(lái)源。

生物圈在氣候系統(tǒng)中同樣扮演十分重要的角色。生物對(duì)氣候的變化十分敏感，又反過(guò)來(lái)影響氣候。生物對(duì)于大氣和海洋的二氧化碳平衡、大氣氣溶膠的產(chǎn)生以及其它氣體成分和鹽類(lèi)有關(guān)的平衡中有很重要的作用。我們?nèi)祟?lèi)本身也參與到氣候系統(tǒng)中，成為這個(gè)系統(tǒng)里重要的影響因素。

綜上，氣候系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立又相互作用，要認(rèn)識(shí)氣候的形成、分布和變化，就必須面對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜的氣候系統(tǒng)。

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