第三节：气候的形成因素、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象、南方涛动等

一、气候和气候系统（理解气候的概念，掌握气候系统的组成及特性）。

（一）气候的概念

1.气候的定义：气候是指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征。它既反映平均情况， 也反映极端情况，是各种天气现象的多年综合。气候和天气是两个不同的概念。从时间尺度上看，气候是时间尺度很长的天气过程，天气则是瞬或短时间内的大气状态。

2.当代气候：对于当前气候，规定用刚刚过去的三个十年，共三十年的平均值作为准平均，每过10年更新一次。目前应用1971 - 2000年准平均，2011将更新为1981—2010年为准。

（二）气候系统

一般说来，完整的气候系统由五个部分组成。

1.大气圏：大气圈是气候系统的主体，也是气候系统最易变化和最敏感的部分。

2.海洋：海洋约占地球表面积的70.8％，仅100m深的表层海水，就占整个气候系统总热量的95.6%。因此，可以认为海洋是气候系统的热量储存库。

3.冰冻圈：冰冻圈包括全球的冰层和积雪，既有大陆冰盖、高山冰川、地面雪被、多年冻土、海冰、湖冰和河冰等。冰原体积和范围的变化是气候变化的指示器，对气候长期变化产生反馈， 在地球热平衡中起着重要的作用。

4.陆面（岩石圏）：陆地位置、高度和地形发生变化的时间尺度，在气候系统中是最长的，在季节、年际以至十年尺度的气候变化中可以忽略。但是土壤作为大气颗粒的主要来源之一，在气候变化中有重要作用。

5.生物圏：生物圈是地球生命物质构成的圈层，包括陆地和海洋中的植物，空气、海洋和陆地生活的动物，以及人类本身。生物圈不仅对气候变化敏感，而且影响气候。

二、气候的形成（掌握辐射因子、环流因子、地理因子对气候的形成和变化规律）。

（一）气候形成的辐射因子

太阳辐射是气候系统的能源，又是一切大气物理过程和现象形成的基本动力，在气候形成中起着主导作用。不同地区的气候差异及气候季节交替，主要是由太阳福射能在地球表面分布不均匀及其变化引起的。而太阳辐射的时空分布受纬度制约，故气候形成的辐射因子是一种纬度因素。

1.天文气候：地球上的天文气候地球表面因辐射平衡温度随纬度和季节的分布形成的简单气候模式，称为天文气候。天文气候能够反映地球气候的基本轮廓。研究天文气候既可以使问题简化，又能突出太阳辐射对气候形成的实质性作用。

太阳天文辐射量的大小取决于日地距离、太阳高度和日照时间。在这些因子的作用下, 同一纬度的天文辐射，日总量、季总量、年总量都相同。即太阳辐射总量具有与纬线圏平行呈带状分布的特点，这是形成气候带的主要原因。根据太阳天文辐射空间分布，通常可把地球上划分为7个纬度气候带即赤道带、热带、副热带、湿带、副寒帯、寒帯和极地帯。

（二）气候形成的环流因子

地表太阳辐射能量不均引起的大气环流是热量和水分的转移者，也是形成气团的基本原因。它促使不同性质气团发生移动，而气团的水平交换是不同地区气候形成及其变 化的重要方式。因此，在不同纬度的环流形势下形成的气候类型也不同。

1.大气环流与热量输送和水分循环

35°S—35°N之间辐射热收入大于支出，说明热带和副热帯有热量盈余。高纬度地区有热量亏损。但热带并未持续増温，极地也没有持续降温，表明必然存在热量由低纬向高纬的输送。大气环流在缓和赤道与极地温差上起着巨大作用。

大气环流还调节海陆间的热量。冬半年大陆是冷源，海洋是热源，在盛行海洋气团的沿海地区，热量由海洋输送到大陆，故迎风海岸气温比同纬度内陆高；而在大陆冷风影响下，近陆海面气温比同纬度海洋表面气温低。夏半年大陆是热源，海洋是冷源，热量由大陆输送到海洋，但输送的热量远比冬季海洋向大陆的小。这种海陆热量交换是造成同纬度大陆东岸和大陆内部气温显著差异的重要原因。冷风影响下，近陆海面气温比同纬度海洋表面气温低；夏半年大陆是热源，海洋是冷源，热虽由大陆输送到海洋，但输送量比冬季海洋向大陆输送的少。

在副热带，蒸发量大于降水量，在赤道和中高绪度，降水量大于蒸发量，因此要达到水分平衡必须经过大气运动，把水汽从盈余地区输送到亏损地区。

大气环流具有明显的非周期性变化。纬圈环流减弱时，南北水平温度梯度加大，冷暖气团活跃，有利于锋面、气旋产生，多雨天气相应増多，某些地区将出现气候异常现象； 反之，纬圈环流加强时，南北水平温度梯度减小，冷暖气团不活跃,某些地方往往受单一气团控制，不利于锋面、气旋的形成与发展，降水天气显著减少，因而出现特别热和干的 气候异常现象。

2.大气环流和海温异常

海温变化存在明显的年季振荡，最著名的事例就是厄尔尼诺现象。指赤道东太平洋海面水温异常増暖现象。正常情况下赤道太平洋水温的分布为东冷西暖，因此，赤道太平洋上空形成一个纬圈热力环流，厄尔尼诺现象发生时，由于海温的异常増高，导致海洋上空大气层气温升高，破坏了大气环流原来正常的热量、水汽等分布的动态平衡。这一海气变化往往伴随着出现全球范围的灾害性天气：该冷不冷、该热不热，该天晴的地方洪涝成灾，该下雨的地方却烈日炎炎焦土遍地。

一般来说，当厄尔尼诺现象出现时，赤道太平洋中东部地区降雨量会大大增加，造成洪涝灾害，而澳大利亚和印度尼西亚等太平洋西部地区则干旱无雨。

*以厄尔尼诺与拉尼娜为例，说明海—气相互作用。

.海—气相互作用

（1 ）厄尔尼诺­­—拉尼娜/南方涛动（ENSO）

※厄尔尼诺一词源自西班牙文EINino ,原意是“圣婴”，用来表示在南美西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）向西延伸，经赤道东太平洋至国际日期変更线附近的海面温度异常増暖 的现象。

在正常年份，此区域东向信风盛行。赤道表面东风应力把表层暖水向西太平洋输送，在西太平洋堆积，从而使西太平洋的海平面上升，海水温度升高。而东太平洋在离岸风的作用下，表层海水离岸漂流，海平面降低，下层冷水上翻， 导致这里海面温度的降低。上翻的冷海水营养盐比较丰富，使得浮游生物大量繁殖，为鱼类提供充足的饵料。 鱼类的繁盛又导致以鱼为食鸟类繁多。

※赤道东太平洋地区由于海水温度低，水温低于气温，空气层结稳定，对流不宜发展，降雨偏少，气候偏干。而赤道西太平洋地区由于海水温度高，空气层结不稳定，对流运动强烈，降水较多， 气候湿润。当东向信风异常加强时，赤道东太平洋海水上翻异常强烈，降水异常偏少；而赤道西太平洋海水温度异常偏高，降水异常偏多，即所谓的拉尼娜事件。

拉尼娜现象

※可是每隔数年，东向信风减弱，西太平洋冷水上翻现象消失，表层海水向东回流，导致赤道东太平洋海平面上升，海面水温升高，秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖洋流。下层海水不再上涌，导致当地的浮游生物和鱼类大量死亡，大批鸟类亦因饥饿而死，形成一种严重的灾害。与此同时，原来的干旱气候转变为多雨气候，甚至造成洪水泛滥， 即所谓的厄尔尼诺事件。

※厄尔尼诺的拉尼娜对我国气候的影响主要表现在：

① 厄尔尼诺年，东亚季风减弱，中国夏季主要季风雨带偏南，江淮流域多雨的可能性较大，而北方地区特别是华北到河套一带少雨干旱。拉尼娜年正好相反。

② 在厄尔尼诺年的秋冬季，北方大部分地区降水比常年减少，南方大部分地区降水比常年増多，冬季青藏高原多雪。拉尼娜年的秋冬季我国降水的分布为北多南少型。

③ 在厄尔尼诺年我国常常出现暖冬凉夏，特别是我国东北地区由于夏季温度偏低，出现低温冷害的可能性较大。拉尼娜年我国则容易出现冷冬热夏。

④ 在西太平洋和南海地区生成及登陆我国的台风个数，厄尔尼诺年比常年少，拉尼娜年比常年多。

※厄尔尼诺和拉尼娜对全球气候的影响，以环赤道太平洋地区最为显著。

※南方涛动：厄尔尼诺现象之特征为东、西太平洋海温温差的逆向改变，其直接伴随之大气变化则是气压场上跷跷板式的东西振荡。当海温变化呈现东高西低时，气压场变化则为西髙东低，反之若海温变化为东低西髙，气压场则呈西低东高之改变。上述之气压场变化，气象界惯以南太平洋东部和西部位于澳洲之达尔文，两者间气压场的差异值为指针来显示，并将此振荡取名为南方涛动（Southern Oscillation） ——ENSO （厄 尔尼诺/南方涛动）循环。

ENSO是指影响全球的连续但不规则的大气和海洋循环变化的一种现象，南方涛动指数（SOI）与厄尔尼诺及拉尼娜具有很好的对应关系，并具有3-7年的准周期，所以称为ENSO循环。

（三）气候形成的地理因子

地理因子通过对辐射因子和环流因子的影响作用于气候。任何气候都与一定的地区相联系，即气候是结合所在的地理环境出现的。地理环境使得地球气候具有纬度地带性，具有非地带性特征。因此，分析气候成因必须考虑地理环境。

1.海陆分布对气候的影响：海陆不同物理性质导致同纬度、同季节海洋和大陆的増温和冷却显著不同。海上和陆上气温也有明显差异，不仅破坏温度的纬度地带性分布，而且还影响到气压分布、大气运动方向即水平分布，使同一纬度带出现海洋性气候和大陆性貝 候的差异。大陆性气候与海洋性气候的特征可概括为：

2.洋流对气候的影响：洋流是大洋中任一持续不断并主要呈水平流动的海水，它可以从低纬度向高纬度传输热呈，又能从高纬地区向低纬输送海冰和冷水。据卫星观测，在20°N 洋流输送的热量占地—气系统总热量传输的74% ，而在30-35°N洋流传输的热量是兑传 输热量的47% ,因此，洋流对气候的形成具有重要作用。

3.地形对气候的影响：海拔高度、地表形态、方位（坡向和坡角）等影响水热条件的再分配，从而对气候产生影响。

三、气候带和气候型（掌握低、中、高纬度及高地气候型的气候变化特性）。

（一）低纬度气候

低纬度的气候主要受赤道气团和热带气团所控制。全年气温全年皆高，最冷月平均气温在15°C-18°C以上。影响气候的主要环流系统有热带福合带、信风、赤道西风、热带气旋和亚热带高压。本带可分为五个 气候型：

世界主要的气候类型

1.赤道多雨气候

位于赤道及其两侧，大约向南、向北伸展到5°一10°左右，各地宽窄不一，主要分布 在非洲刚果河流域、南美洲亚马逊河流域和亚洲与大洋洲间的从苏门答腊岛到伊里安岛一带。

这里全年正午太阳高度角都很大，因此长夏无冬，各月 平均气温在25℃—28℃ ,年平均气温在26℃左右。绝对最高气温很少超过38℃，绝对最低气温也极少在18℃以下；气温年较差一般小于3°C ，日较差可达6℃—12℃，全年多雨， 无干季，年水最在2000mm以上,最少月在60mm以上。全年皆在赤道气团控制下，风力 微弱，以料合上升气流为主，多密阵雨，天气变化单调，降水量的年际变化很大。这与赤道辐合带位置的变动有关，例如新加坡平均年降水量为2282mm，最湿年（4031mm）相当于最干年（831mm）的近5倍。由于全年高温多雨，各月平均降水呈皆大于可能蒸散量，土壤储水量皆达最大 值（300mm ），适于赤道雨林生长。

2.热带海洋性气候

出现在南北纬10°一25°信风帯大陆东岸及热带海洋中的若干岛屿上，如加勒比海沿岸及诸岛、巴西高原东侧沿海、马达加斯加东岸、夏威夷群岛等。典型台站：哈瓦那。这里正当迎风海岸，全年盛行热带海洋气团，气候具有海洋性。最热月平均气温在28℃上下,最冷月平均气温在18℃—25℃间，气温年较差、日较差皆小，如哈瓦拉年较差仅 5.6℃，年降水量在1000mm以上，一般以5-10月较集中，无明显干季，除对流雨、热带气旋雨外，沿海迎风坡还多地形雨。

3.热带干湿季气候

出现在纬度5°一15°左右，由于气压带风带的南北移动，也有伸达25°左右的，主要分布在上述纬度的中美、南美和非洲。干季出现在正午太阳高度角小的时候，此时，本区处于信风带控制，盛行下沉气流，干旱少雨形成干季，而当太阳直射点移到本区时，本区受赤道低压的控制，潮湿多雨，形成雨季。

4.热带季风气候

出现在纬度10°到回归线附近的亚洲大陆东南部。如我国台湾南部、雷州半岛和海南岛；中南半岛、印度半岛大部；菲律宾；澳大利亚北部沿海等地。

5.热带干旱与半干旱气候

出现在副热带及信风带的大陆中心和大陆西岸。在南、北半球各约以回归线为中心向南北伸展，平均位置约在纬度15°一25°之间。

（一） 中纬度气候

1.亚热带干早与半干旱气候

该气候型位于热带，在热带干旱气候向高纬度的一侧，约在南北纬25°一35°的大陆西 岸和内陆地区。它也是在副热带高压下沉气流和信风带背岸风的作用下形成的。

2.亚热带季风气候

位于亚热带亚欧大陆东岸，约以3°N为中心，向南北各伸展5°左右。它是热带海洋气团与极地大陆气团交替控制的地帯，夏秋间又受热带气旋活动的影响。

3.亚热带湿润气候

位于南北美洲、非洲和澳大利亚大陆副热带东岸。由于所处大陆面积小，未形成季风气候，这里冬夏温差比季风区小，一年中降水分配比季风区均匀。

4.亚热带夏干气候（地中海气候）

该带位于副热带大陆西岸，南北纬度30°—40°之间的地带，包括地中海沿岸、美国加利福尼亚州沿岸、南非和澳大利亚南端。这里受副热带高压季节移动的影响，在夏季正位于副高中心范围之内或在其东缘，气流是下沉的，因此干燥少雨，日照强烈。冬季副高移向较低纬度，这里受极锋影响，锋面气旋活动频繁，带来大量降水。全年降水量在300—1000mm 左右。冬季气温比较暖和，最冷月平均气温在4—10℃左右。

5.温带海洋性气候

分布在温带大陆西岸，纬度约在40°~60°，包括欧洲西部、阿拉斯加南部、加拿大的哥伦比亚、美国华盛顿和俄勒冈两州、南美洲40°~60°S西岸、澳大利亚的东南角，包括塔斯马尼亚岛和新西兰等地。这些地区终年盛行西风，受温带海洋气团控制，沿岸有暖洋流经过。冬暖夏凉，最冷月气温在0℃以上。

6.温带季风气候

出现在亚欧大陆东岸纬度35°—55°地带，包括中国的华北和东北，朝解大部，日本北部及俄罗斯远东部分地区。冬季盛行偏北风，塞冷干燥，最冷月平均气温在0℃以下， 南北气温差别大。夏季盛行东南风，温暖湿润，最热月平均气温在22℃以上，南北湿差小。 气温年较差比较大，全年降水量集中于夏季，降水分布由南向北，由沿海向内陆减少。天气的非周期性变化显著，冬季寒潮爆发时，气温在24h内可下降10余度甚至20余度。

7.温带大陆性气候

主要分布在亚欧大陆海洋性气候区东侧和北美大陆100°W以东40° ~ 60°N之间的地区。气温、降水和温带季风气候类似，但风向、风力季节变化不明显。冬季不太寒冷，冬季多雨；夏季有对流雨但不十分集中。

8.温带干旱半干旱气候

主要分布在35°~50°N的亚洲和北美大陆中心地帯，南美阿根廷和大西洋沿岸巴塔哥尼亚。

（三）高纬度气候

高纬度气候帯分布在极圈附近，盛行极地气团和冰洋气团。低温无夏是该气候带的最显著特征。降水虽少，但蒸发较弱，冻土发育。

1.副极地大陆性气候：主要岀现于北半球高纬度地区，约50°N-65°N呈连续带状分布。作为极地大陆气团的源地，终年受极地海洋气团和极地大陆气团控制。冬季漫长而严寒，至少有9个月；暖季短促。年降水星较少，并集中于夏季。

2.极地冰原气候：出现于格陵兰、南极大陆冰冻高原和北冰洋中靠近北极的岛屿上。

3.极地长寒气候（苔原气候）：主要分布在亚欧大陆和北美大陆北部边缘，格陵兰沿海地带和北冰洋中的若干岛屿上。那里全年皆冬，一年中只有1~4个月平均气温在0~ 10℃之间。降水量一般在200 - 300mmo蒸发微弱。植被为苔藓、地衣和小灌木等，构成苔原景观。

（四）高地气候

高地气候主要出现在约55°S~70°N之间的大陆高山高原地区。自山麓到山顶各气候要素发生规律性变化，表现出明显的气候垂直地帯性。各气象要素的垂直变化导致不同高度上具有不同的水热组合，从而形成不同的高地气候。