第一讲大气环流的一些基本问题.pptVIP

气候变化（Climate change） 气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或 两个一起出现了统计意义上显著的变化。离差值越大，表明 气候变化的幅度越大，气候状态不稳定增加。气候变化敏感 性也越大。简单地说它实际上是表征了能持续相当长一段时 期的气候态的改变或变迁，如由偏冷的状态转为偏暖的状态 或少暴雨期变为多暴雨期，故有人也叫气候变迁。它可以由 自然的原因引起，也可以由人类活动的原因造成（联合国气 候变化框架公约的定义），也可以由自然与人类活动的原因 共同引起（IPCC的定义）。 气候变率（Climate variability） 表示所有时空尺度上气候平均态或其它统计量（如标准差，极端事件 发生频率）的变化或变异，也可理解为在一个长期气候变化趋势或平均 态上迭加的各种时间尺度的气候脉动或距平变化。它有年代际，年际， 年，季，季节内与高频变化。有局地尺度，区域尺度和大陆尺度和全球 尺度。气候变率经常导致一段时间内天气与气候的异常。它可以是大气 内部的变率（动力学引起），也可由自然的和人类活动产生的外强迫引 起。气候变率和气候变化的差别主要是语义上的：如所关注的变化发生 在某一特定时段（如20世纪），则称其为该时段内的气候变率；如涉及 两个连续时代（如20世纪上半叶与下半叶）的差异（气候态）的变化， 则被称为从一个时代到下一个时代的气候变化，如冰期与间冰期。 应该强调，虽然气候变化可由内部过程和（或）外强迫引起 ，但了解气候变化的关键目的是认识由人类活动和自然外强 迫产生的气候变化，以及如何区分它们与气候系统内部过程 造成的变化与变率之间的差别。内部变率表现在各种时间尺 度上。大气过程能产生内部变率，其时间尺度从极短的瞬间 到数年。气候系统的其它分量，如海洋和大冰盖产生的变率 时间尺度长得多。它们按自身的演变过程产生一定的内部变 率，并且也与迅速变化大气引起的变率混合在一起。此外， 地球气候系统的各圈层的耦合相互作用也产生内部变率， ENSO就是一明显的例子。但要区分外部影响的作用与内部气 候变率是不容易的。这需要根据观测资料的分析和对气候系 统的物理认识。这是气候变化的检测和归因研究，它主要是 用客观统计方法检验观测资料中是否包含预期的对外强迫响 应的证据，并评估它是否与气候系统内产生的变化（内部变 率）有何区别。 多年平均值 （Normal) 很少有人注意到这样一个事实：多年平均值现在改变很多， 说明气候变化正在明显地发生。人们在考虑现在的气候是如 何异常时，经常忘记由新的多年平均值造成的差异。这明显 地歪曲（增大或减少）了异常或反常的程度。这就提出一个 问题，如何更清楚的阐述气候变化呢？我们应该借助于目前 正发展的“气候动力学”（过去已有天气动力学）的概念与 成果。气候实际上是连续演变和变化的。因而以统计方法认 为的取一时段做平均来得“气候”并不完全合理。而是应该 以不同的方式来考虑和定义气候，即从物理的观点来定义气 候。 耦合强迫：海气耦合与陆气耦合 耦合变率是气候系统的内部变率之一，也是气候系统的自然变化；气候 系统的内部变率另一个分量是大气本身的变化，它具有各种时空尺度。 主要包括天气系统的变化和影响，因而，气候系统的内部变化可分大气 的内部变率与耦合变率两种。对季节和年际预报而言，前者被看做是不 可预报的，是不可预测的噪音，而季节与年际尺度是气候系统的耦合变 率。它是一种慢变过程，如海洋和耦合海气系统的低频变化以及海冰； 陆气耦合也是一种耦合变率，包括土壤条件，雪盖等的影响。QBO和平 流层状况可作为上边界影响季节预报和年际预报，因而研究平流层与对 流层的相互作用对气候预报是十分重要的。 海气耦合 海洋能够储存巨大的能量，1m3海水的热容量是4.2 ×106焦耳m-3k-1或为 空气热容量的3500倍，花岗岩的1.8倍。阳光可在海洋顶部几米厚度直 接被吸收，以后混合过程把热量在表层混合后进一步再分布。因而上部 2.5m 的海洋当冷却1℃时可加热其上的整个空气柱也达1℃。海洋可以 从一个地气的向另一地气输送暖水。100m深的海洋混合层随季节加热 10℃相当1m厚的岩石也加热10℃，所能存储的热量是其100倍。因而， 海洋混合层对大气有很大的影响，因而大气是任何储存于海洋的异常信 号的“接收器”海洋上气温、降水等预报只有考虑了海洋状态才能改善 其演变的预报。这也是海气耦合问题的关键。 2000-2012年春季及夏季（6-7月）SSTA 春季 夏季 La Nina年是造成副高长时间持续和高温热浪的主要原因 副热带高压偏北，偏西，偏强，持续是高温热浪的直接原因和影响系统 2013年中国高温盛期500hPa高度综合距平图 H H H 2013年春季及夏季（6-7月）SSTA