第一章节气候系统幻灯片.pptVIP

六、气候系统的研究 气候系统研究的最终目的仍然是要研究大气运动的统计特征，即气候问题。只是考虑气候特征、气候变化的影响因素不仅仅局限在大气系统，因为气候过程是一个非绝热过程，需要考虑地球及其表层的各种因素的可能影响。即以气候系统理论为基础来研究气候的形成、变化及预测问题。 王绍武（2005）把气候系统的研究内容总结为五个方面： 1 、气候监测 这是20世纪70年代提以来的一个名词。其意义是对整个气候系统进行全面的观测，以便及时发现气候系统状况的任何值得注意的变化。所以，气候监测是气候系统研究的基础。 1）．大气常规观测 从19世纪后期直到20世纪30年代，世界范围的气候观测仅限于地面气温、降水量及气压。1978年以来有了卫星观测，这是一个覆盖最完整分辨率最均匀的序列，并且包括南北两个半球。但是，直到最近才建立了全球降水量的格点序列，而且主要限于全球陆地。因为这3种要素观测序列长，而且是反映气候状况的基本量。所以，至今仍是气候监测的最主要内容。 20世纪30年代之后，逐渐有了高空探测。前苏联曾率先绘制了l 930年代500 hPa高度周期平均图。随后一些其他国家也先后绘制一些局部区域的高空图。中国的北半球500 hPa高度月平均图序列开始于1951年，比较完整，南部达10°N。从第二次国际地球物理年(1957～1958年)开始，西柏林自由大学气象研究所绘制出版了一系列平流层环流图，对推动平流层的研究作出了巨大贡献。目前NCAR（美国国家大气研究中心）等单位初步完成了1958年以来的再分析资料，包括各等压面层的高度、温度、风以及地面的气温、降水量的格点资料。由于是逐日资料，不仅对气候学，对天气学与数值天气预报等均有重要意义。 2）．海洋及系统其他成员的常规观测 要对全球气候系统进行监测，海洋是一个重要组成部分。但至今资料最丰富的还是海面温度(SST)，过去SST主要靠商船观测。CODAS资料库收集了l 850年以来的资料，但1949年之前，特别在20世纪末之前，资料覆盖面很小。目前，由于卫星观测精度的提高，已经可以提供SST的格点资料。但与船舶观测还有一定差异，所以多用混合资料绘制SST的距平图。 当然，海洋观测不只是海面温度，还有盐度、洋流及深海海温等。但大部分均无系统观测资料，只是近年来才给出赤道太平洋混合层深度（用20℃等温线的深度表示）及800 m深至海面的温度距平。日本在西太平沿137°E的经向剖面也积累了系统的观测资料。但从全球角度看，对盐度及深海海温还缺少系统的长期观测。 雪盖与海冰面积观测是对冰雪圈监测的主要内容。在卫星观测系统建立之前，除了个别站有局地雪盖观测之外，只有前苏联有目测海冰序列，它开始于1924年。日前在美国科罗拉多大学与美国国家海洋大气管理局联合，设立了全球冰雪分析中心，公布每周及月平均南北半球诲冰及雪盖面积，雪盖序列从l 966年开始，海冰序列从1974年开始。加拿大科学家已经重建了20世纪以来的雪盖资料。 过去土壤温度及湿度的大范围观测资料很少。近来巳经开始有了比较系统的资料，全球植被也由于有卫星观测，而有了高分辨率资料，这些为气候系统模式提供了重要的基础。 3）．非常规观测 除了以上所列举的常规观测之外，目前还进行许多特殊观测，对监测气候系统的变化有非常重要的意义。太阳常数观测就是一个重要的项目，观测已经表明太阳常数是变化的，而且与太阳黑子11a周期中的黑子数成正比。因此，反过来看近百年来以地面为基础进行的太阳常数观测，应该承认还是有一定意义的。特别对世界不同地区几十个站的平均，可能减少误差，并在一定程度上反映太阳常数真正的变化。不过，目前还缺少卫星观测与地面观测的详细比较。 大气中微量气体的观测也是很重要的，冰芯气泡提供了CO2的长序列。其他微量气体如甲烷、氯氟碳化物（CFCs）大多数也建立了相应的序列。此外，如平流层气溶胶观测对研究火山爆发的气候影响很重要，也有了相应的卫星观测资料。 2 、气候诊断 气候诊断即根据气候监侧结果对气候变化与气候异常作出判断，这是当前气候系统研究中一个十分活跃的领域。 气候诊断的内容非常广泛， （1）气候异常的诊断 （2）气候变化的诊断 （3）气候异常事件的诊断 （4）气候变化原因的检测。 3 、气候重建 利用各种代用资料重建古气候序列称为气候重建。从原则上讲这应该属于气候诊断的范 畴。不过我们现在谈到气候诊断，多指根据现代资料进行分析，而古气候的重建则只能应用