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《大气环流》讲稿;序言 一、什么是大气环流？ -----包围地球的大气在全球规模进行的环行运动称为大气环流。特点在于全球范围（或大范围），一般指月以上的平均运动。 -----地球大气对太阳短波辐射的动力及热力反应的表现。 二、大气环流的主要研究对象 在全球范围或其他较大尺度上，分析大气各种气象参数的统计特征，并相对集中于探讨时间和经度取平均的流场、温度场以及湿度场的统计特征及其形成和维持的原因。; 三、大气环流学科的发展简史 对大气环流的研究是从最早尝试解释信风形成的原因开始，至今约有300多年的历史，并大致可划分为四个阶段： 1、形成了Hadley单圈环流的假说 1735年由Hadley提出的“单圈环流”模型，又称为Hadley环流模型或直接环流模型。主要依据太阳辐射在不同纬度非均匀加热的结果。单圈环流模型是不完全的。首先它与观测不符；其次，低层大气全是偏东风，必然造成大气给地球一个向西的力，由此使地球自转减慢，这与地球自转角速度基本恒定的事实是相反的。 ;2、三圈环流假说的发展 “三圈环流”是1856年由Ferrel首先提出：即低纬与高纬之间由三个环流圈组成，低纬和高纬各是一个直接环流圈，而中纬度为一间接环流圈，称Ferrel环流圈。 “三圈环流”的直接原因仍是太阳辐射随纬度的非均匀加热造成的。实际的观测表明：三圈环流模型中，间接环流相对较弱。 3、对大型涡旋（热量、动量的输送）在大气物理量输送和平衡过程中的作用问题的研究（19世纪后期到20世纪上半叶） 建立大气长波理论（由以Rossby为首的芝加哥学派创立）。为了说明大气环流的三圈环流现象，Helmhotz（1888）提出涡旋概念—气流与纬向平均气流的偏差，并不是现代天气学上的高、低压，这种涡旋在维持大气环流方面起了重要作用，这为后来的大气环流波动学说奠定了理论基础。;4、大气环流观测事实和机理研究的发展，转盘模拟实验及数值试验 1）大气环流观测事实的分析研究 *大气中急流的发现（二战中，空袭日本的美国空军B29轰炸机在日本上空遇到强西风，这是发现急流（中纬度西风带）的一个开端） *大气物理量的计算（角动量、热量） *平流层大气环流的研究：发现了平流层爆发性增温的现象（Stratospheric sudden warming） ;2） 关于大气环流机理的研究 关于有效位能的提出：Lorenz（1955）从大气运动的能量平衡来解释大气环流的演变，特别是提出有效位能的概念，指出了大气温度在空间分布的不均匀性是引起大气运动的根本原因。 关于Hadley环流在维持大气环流的作用：对于全球角动量的平衡起到重要的作用。 关于大气环流转换的突变性：叶和陶（1958）在分析了东亚大气环流演变的事实后，提出了东亚大气环流季节转换是突变性的，这个看法比在80年代国际上许多学者特别是Charney提出大气环流的非线性突变要早20年。 大气运动的地转适应理论 ; 3） 气环流数值试验研究的发展（主要是数值模式的发展） 4） 新的观测事实的发现 从60年代起，由于观测技术的发展，特别是卫星遥感探测技术，使得热带及平流层观测资料大大增加，从而发现一些新的观测事实： a）热带大气波动的发现：赤道平流层纬向平均风向存在着准二年周期振荡（QBO）现象；从理论及观测事实发现了在热带存在着Rossby-重力混合波、Kelvin波。 b）热带低频振荡的发现：30-60天周期的振荡（1971、1972） c）大气环流异常遥相关的发现：如PNA型等。; 四、新世纪初大气环流与大尺度动力学的发展展望： * 大气环流动力学将向气候系统动力学发展 * 大气环流和气候年际和年代际变化的研究将得到重视 *将更加重视全球加速增温对各区域大气环流与气候影响的研究。 五、 参考书： 1、《大气环流基础》，卜玉康编，气象出版社，1994； 2、《大气环流基础》，谢安、江剑民编，气象出版社，1994； 3、《气候物理学》，Jose P. Peixoto and Abraham H. Oort著，吴国雄、刘辉等译，气象出版社，1995； 4、《气候动力学》，倪允琪 编著，气象出版社，1993； 5、《大气中的大尺度动力过程》，B. Hoskins, R. Pearce 编著，孙照渤等译，气象出版社，1987。 6、《现代气候学研究进展》王绍武 主编, 气象出版社, 2001.，; 六、 讲授内容： 1）大气环流的基本观测事实 2）大气中的水分平衡 3) 大气中的热量