1、第六章 气候的形成过程,第一节气候形成的辐射因子第二节 气候形成的环流因子第三节 海陆分布对气候的影响第四节 地形气候,气候的形成和变化可归纳为以下诸因子:太阳辐射宇宙地球物理因子,环流因子(包括大气环流和洋流),下垫面因子(包括海陆分布、地形与地面特性、冰雪覆盖),人类活动的影响。本章着重阐明、因子在气候形成中的作用。,第一节 气候形成的辐射因子,太阳辐射在大气上界的时空分布是由太阳与地球间的天文位置决定的,又称天文辐射。由天文辐射所决定的地球气候称为天文气候,它反映了世界气候的基本轮廓。 除太阳本身的变化外,天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度和白昼长度。1.日地距离地球绕太阳公转的轨
2、道为椭圆形,太阳位于两焦点之一上。因此日地距离时时都在变化,这种变化以一年为周期。地球上受到太阳辐射的强度是与日地间距离的平方成反比的,在某一时刻,大气上界的太阳辐射强度I应为式中b为该时刻的日地距离,a为地球公转轨道的平均半径,I0为太阳常数1370W/m2,假使取a=1(1个天文单位),b/a用表示,则,一、天文辐射计算,一年中地球在公转轨道上运行,就近代情况而言,在1月初经过近日点,7月初经过远日点,按上式计算,便得到各月一日大气上界太阳辐射强度变化值(给出与太阳常数相差的百分数,如表6.1所示):由上表可见,大气上界的太阳辐射强度在一年中变动于+3.4-3.5之间。如果略去其它因素的影
3、响,北半球的冬季应当比南半球的冬季暖些,夏季则比南半球凉些。但因其它因素的作用,实际情况并非如此。,2.太阳高度太阳高度是决定天文辐射能量的一个重要因素。利用天球的地平坐标和赤道坐标来表示太阳在天球上的位置,用球面三角公式可以求出任意时刻太阳高度的表达式如下 sinh=sinsincoscoscos (63)是计算太阳高度角的基本方程,式中h为太阳高度,为所在地的纬度。为太阳赤纬,赤纬在赤道以北为正,在赤道以南为负,一年内在北半球夏至日为+ 2327,冬至日为2327,春、秋分日=0。为时角,在一天中正午时=0,距离正午每差1小时,时角相差15,午前为负值,午后为正值。,由第二章(215)式已
4、知,在太阳高度为h时,单位面积上所获得的太阳能为Isinh。再考虑到日地距离的影响,那么每单位时间落到大气上界任意地点的单位水平面上的天文辐射能量为由(6.5)式可以求出任一地点、任一天太阳辐射在大气上界流入量(天文辐射)的日变化,以及一年中任一天白昼时任一时刻,地球表面水平面上天文辐射的分布。,3.白昼长度指从日出到日没的时间间隔。日出和日没太阳正好位于地平圈上,太阳高度h=0,以-0为日出的时角,0为日没的时角,根据(63)式可以求得 sinh=sinsincoscoscos0=0 cos0=tgtg (66)因日出、日没的时角绝对值相等,所以20就是白昼长度,也就是天文辐射中的可照时间。它是随地理纬度和太阳赤纬而变化的。要计算任一地点在一天内,1m2水平面上天文辐射的总能量,可按下式推算。由(65)式可知,