气候学课件（绪论）.ppt

引 论 气候学的对象 气候学的对象 2004年《科学》提出的十大科技新闻中，2条是气候变化 2005年增加到3条 美国著名学者F1int教授在70年代曾预言：“关于气变迁的理论将在20世纪末问世” 气候定义 气候统计量（climatic statistic）又称气候要素、气候指标（climatic index），它是各种气象要素的多年观测记录按不同方式进行统计所得的结果。它们是分析和描述气候特征及其变化规律的基本资料。常用的有平均值、总量、频率、极值、变率、各种天气现象的时数及其初终日、某些气象要素的持续日数等。 气候统计量通常要求有较长年代的观测记录，以使所得的统计结果比较稳定。 气候定义 为了对全球或某个区域的气候作比较分析，必须采用相同年代的资料。在气候的比较研究方面为了避免由于观测的年代不同产生的不可比较性，1935年在华沙举行的国际气象会议建议为1901～1930年的多项气象要素建立所谓标准序列，降水量则采用1891～1930年的序列，在世界性气候的可比较性上，可说是一大进步。 1957年在华盛顿举行的国际气象会议，又决议建立1931～1960年的新标准序列。 气候定义 WMO：30年时段的气候平均状况具有一定的代表性，基本上能反映出当地的气候特征，规定30年为整编气候资料时段长度的最短年限，并以1961～1990年的气候统计量，作为可以比较的标准。 对于当前气候， WMO规定用刚刚过去3个年代共30年的平均值作为准平均，每过10年更新一次。目前的准平均是1971～2000年，到2010年后就更新为1981～2010年。 各个30年统计时段气候的统计平均之间的差异称为气候变化，在30年内各个年份之间的差异称为气候变率。 气候定义 采用30年平均资料作为描述气候特点的基本时段，平滑掉了年际气候变率，削弱约20～40年尺度的年代际变率，从而得到一个较稳定的值，能够表现更宏观（约百年阶段）的气候特点。 这个阶段的长度恰好与人的自然生命期相近，作为人类活动的环境参数是非常适用的。 从有气象观测记录以来，30年气候还是相对稳定的，近百年来各个30年比较，温度相差不到1℃，降水量相差不到100mm。例如我国各月气温的30年平均值的平均偏差在0.06～0.23℃之间，中位数0.15℃。因此，30年平均值具有近似稳定性，对于当前的规划、工程设计以及社会经济问题都是有代表性的。 研究内容 气候诊断（climate diagnosis） 这个名词是在70年代中期才开始出现的，过去称为观测研究、经验研究。气候诊断即根据气候监测结果对气候变化与气候异常的程度及原因做出判断，这是当前气候系统研究中一个十分活跃的领域。 经典的气候诊断研究多采用统计方法，近些年分析方法则不断改进。例如，为了研究时间序列的周期性，开始多采用功率谱分析，后来又采用对频率更敏感的最大熵谱分析，近来考虑周期性随时间变化又提出独谱分析，其它统计分析方法也在不断改进。不过，诊断方法的最大变化还在于采用气候模式。用GCM进行气候模拟，进行气候诊断是一个巨大的进步。 气候重建（climate reconstructing） 利用各种代用资料（proxy）建立古气候序列称为气候重建。从原则上讲这也应属于气候诊断的范畴。不过，一般谈到气候诊断，多指根据现代观测资料进行分析，而古气候的重建则只能应用各种代用资料。Lamb（1977）花了12年时间写出的巨著《气候的变迁和展望》，对过去气候记录的重建资料及处理这些资料的方法作过说明。1985年，Bradlge发表了关于古气候重建方法的专著。 气候重建（climate reconstructing） 在恢复古气候的基础上，进而探讨超长期气候预测。美国学者Hecht指出，在气候问题的研究上，如果我们要预见未来某一具有特征性的环境阶段，作为一种准则，我们便要取得长度至少10倍于所要说明的环境阶段的过去记录。那么，要说明未来数十年至数百年甚至数千年环境变化的记录。从“极端事件”的观点出发，则要求有很长的环境记录进行分析，以便可靠地估价其重新出现的可能性（1979.Paleoclimatic Research：Status and opportunity，Quaternary Research.12，6～17）-尺度对应原理。 气候重建（climate reconstructing） 推测古气候与沉积矿产形成的关系。沉积矿产的形成，和一定的地理环境、气候条件密切相关，如盐岩类矿物的形成就和类似泻湖的环境、炎热干燥的气候带有关。而煤的形成又和排水不良的地理环境、温和潮湿的气候带相关联。还有像石油、铝土矿、铁等有用矿产的形成，也都各自有自己所要求的地理环境和气候条件。 寻找沉积矿产，最科学的办法就是根据区域地质资料，确定