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气候学

来源:大科普网 | 时间:2013-06-16 | 关注度:174

气候学包括一般原理、气候特征的时间和空间分布、演变及其分类等。人们常以气候要素的空间分布图和时间分布图、气候要素的综合关系图和各种气候统计图等记述某地点、某区域或全球范围的基本气候特征。某个地方的气候志是对该地多年气象资料整理和分析概括出的基本气候状况的资料。研究气候形成、分布、变化及其与人类活动相互关系的学科。是气象学与自然地理学的边缘学科。

主要研究气候的形成、气候要素的时空分布;区域气候的特征;气候变化的规律;气候形成诸要素间的相互影响及如何合理开发、利用气候资源,减少或减轻气候灾害;避免人类活动对大气环境造成不良后果等。按研究尺度分为大气候学、中气候学和小气候学;按研究时段的长短,分为地质时期气候学、历史时期气候学和近代气候学;按所用原理和方法分为物理气候学、天气气候学、动力气候学等。此外,根据气候学在国民经济建设中的应用,结合各相应专业的特点,形成各应用气候学的分支,如农业气候学、林业气候学、建筑气候学、医疗气候学、航海气候学、航空气候学等。

气候学气候学

几千年前,人们对气候现象已有记载。气象观测仪器发明后,气候学迅速发展。至19世纪后期,人们对气候形成、气候要素的区域分布及气候分类有了初步认识。20世纪初开始从描述阶段转向理论方面的研究,同时应用气候学受到更多的重视。20世纪40年代,随着观测范围的扩大和观测项目的增加,如辐射观测、探空、海洋探测及为特殊研究目的而进行的大型观测等,尤其是气象卫星的应用,填补了沙漠、高原、海洋等地区的气候资料;大型快速计算机的使用,使气候学的研究进入蓬勃发展的新时期。用数值模拟方法研究人类活动对气候的影响,重建古气候的研究,探讨预报气候的可能性及气候成因,气候变化的理论研究,均使气候学的研究进入更精确的理论分析阶段。70年代以来,全球性的气候异常引起人们普遍关注,在有关环境、粮食、水资源和沙漠化等的国际会议上,气候问题都被摆到了重要的地位。包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在内的气候系统的概念正在形成,气候学正朝着综合性的学科方向发展。

气候学 - 发展简史

 

 

气候学1972年,竺可桢发表《中国近五千年气候变迁的初步研究》一文

人类对气候的认识和研究,经历了3个发展阶段。

经验积累阶段  
主要指16世纪以前。人类最初凭着经验逐渐认识天气和气候。例如,中国殷商时代的甲骨文、周代的《诗经》,已有很多天气和气候知识的记载。秦汉时代出现的二十四节气和七十二候,开始以自然物候的季节变化预报农时,一直沿用至今。宋代沈括在《梦溪笔谈》中通过物候现象的地区差异说明了各地气候的不同。古希腊时代的亚里士多德曾著《气象学》(约公元前340)一书,对当时的天气和气候知识作了系统的总结。公元2世纪,托勒密将气候从赤道到北极划分为 24个气候带。

学科建立阶段  
主要指16~19世纪。气候学成为一门学科是在有了气象仪器观测以后的事。16~17世纪,温度表、气压表等仪器相继发明,并普遍使用。利用这些仪器的观测记录,开始了系统的气候研究。1817年,德国A.von洪堡首次绘制了全球等温线图,成为近代气候学研究的开端。1883年,奥地利J.F.von汉恩编著了《气候学手册》一书,提出较完整的气候学研究的方法体系,并为研究全球气候提供了资料。1884年,俄国А.И.沃耶伊科夫著《全球气候及俄国气候》一书,分析了太阳辐射、水分循环、下垫面等对气候的作用。以后E.布吕克纳等曾根据太阳黑子数变化周期预测未来气候。这一时期主要是分析研究气候要素的地区分布,定性描述区域气候的特征。

近代以来的发展阶段  
19世纪后期,世界气象观测网逐渐形成。到20世纪初,气候学研究从描述性为主发展到以理论研究为主,出现了气旋模式、锋面理论,气团学说等,积累了许多天气图资料,开始进行气候形成及变迁的研究,气候学在各方面的应用受到重视。1900~1936年,德国W.P.柯本根据气候同植物的关系,对世界气候进行了分类(见柯本气候分类)。1920~1925年,苏联Е.Е.费奥多罗夫创立综合气候学。1930年,柯本和R.盖格发表《气候学手册》,对气候学作了较全面的评述。

30年代初,T.H.P.伯杰龙和T.海赛尔贝格开创了天气气候学。在30年代和40年代C.W.索恩思韦特、Б.П.阿利索夫等都进行了各自的气候分类(见索恩思韦特气候分类、阿利索夫气候分类)。20世纪中期,随着高空气象观测、无线电技术、气象卫星和电子计算机的广泛使用以及采用人工气候模拟等方法,气候学迅速发展。50年代,N.A.菲利普斯第一次用流体力学方法在电子计算机上模拟了气候的形成。随着对海洋与大气相互关系的研究,一些学者从动力学角度研究地-气系统的辐射收支和能量转换,探讨气候形成原因。1950年,英国C.E.P.布鲁克斯研究了地质时期和各个历史时期的气候。70年代初,世界范围的气候异常引起人们的普遍关注,从而广泛地开展了气候变化的研究。1972年,中国竺可桢发表《中国近五千年气候变迁的初步研究》一文。此后,中国学者又发表了中国五百年旱涝历史资料等。美国学者用数值方法模拟了 1万多年前的古气候状态。并广泛开展了对未来气候变化趋势的研究。随着气象卫星的应用,气候资料的数量激增,用电子计算机快速处理气候资料的业务也随之发展,并提出了监视地球气候变化征兆的气候监测计划。从70年代起,气候学已扩展到同时涉及大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的气候系统的研究。

气候学 - 研究内容

 

气候学相关书籍

现代气候学研究主要有以下几个方面:
①气候形成。研究太阳辐射、大气环流、下垫面状况在气候形成中的作用,以及人类活动和地球天文参数变化对气候的影响,如对辐射气候、动力气候、物理气候、季风气候、污染气候等的研究。

②气候分布。研究各地气候的物征和差异、各种气候要素的分布规律,如对气候分类和气候区划、区域气候、近地层气候、高空气候、海洋气候等研究。

③气候变迁。研究地球形成以来各个时期和未来的气候特征和变化规律,如对地质时期气候、历史气候、现代气候、气候预测等的研究。

④气候与其他自然因素的关系。研究气候与地形、水文、植被、土壤等之间的相互作用和相互关系,如对小气候、地形气候、水文气候、植被气候和土壤气候等的研究。

⑤应用气候。研究气候对人类生产活动、生活活动以及军事等的影响,如对气候资源利用、气候灾害防御、大气环境分析和评价,以及农业气候、工业气候、建筑气候、航空气候、城市气候、医疗气候、军事气候等的研究。

⑥气候与人类的关系。研究人类对气候的影响,包括有意识地改善气候条件和无意识地使气候恶化。 

气候学 - 分类

气候学各地的气候特征有显著的差异

由于太阳辐射,大气环流和下垫面的特征不同,各地的气候特征有显著的差异。如大陆东岸和西岸的气候特征各异;即使同属东岸,欧亚大陆东岸和北美大陆东岸的气候也不相同。这种地域性的特点,正是气候学成为地理学分支的重要原因,也是气候学中进行气候分类研究的基础。只有在广阔的范围内进行观测和调查研究,才能得出具有同类气候特征的区域和界限。

按气候学研究的空间尺度划分,有全球气候、北半球气候、大区域气候和地方气候等不同尺度的气候。按时间尺度划分,有年际气候变化、几十年以上的气候变化和万年以上变化周期的气候变迁等。要研究年际气候变化和较短时期的气候变化,至少需要有连续三十年的观测资料。而要研究几十年周期的变化,就需要有至少十倍于该周期时间长度的资料,所以,除现代气象资料外,还需要利用历史记载和树木年轮等进行分析,以延长资料年限。对于万年以上的变化,常利用地质岩心、冰心、化石等资料进行分析推测。

气候学是应用性很强的学科。从工农业生产、交通、通信、能源、军事以至人类的一切活动,都和气候有密切的关系,大量的边缘学科,如城市气候、建筑气候、军事气候、农业气候、森林气候、海洋气候以及旅游气候等逐渐形成。

太阳辐射、大气环流,下垫面状况(如海、陆、植被)是气候形成的几个主要因子,然而,这些因子之间如何互相作用而形成一个地方的气候特征,尚待进一步研究;还有,由于人类活动使大气中的微量元素和污染物质含量的增加而对气候变化的影响,以及各种地球天文参数对气候的影响等。这些都使气候形成理论的研究变得极其复杂,至今还缺乏精确有效的理论模式。

物理气候学与动力气候学主要以动力学的理论和方法研究气候形成和气候变化的原因。主要内容包括:辐射平衡、热量平衡、水分循环以及大气中各种污染物质和微量元素等的变化与气候的关系。运用大型电子计算机进行气候模拟,是研究物理动力气候学的重要方法,这一新分支的出现,为气候学的理论研究开辟了新的前景。

天气气候学是研究多年间大气环流的一般状态及其变动的规律性。如:环流的分型及其出现的频率,天气系统的频率、强度和路径,大范围气候异常与大气环流的关系等问题。

应用气候学根据工农业生产和生活等各方面的特殊需要,研究它们同气候的相互关系,以及如何将气候知识广泛应用于各个方面。主要研究内容为:气候资源的利用,气候灾害的防御,大气环境的分析、评定和区划,以及各有关专业相应的气候问题。此外,气候学还可按大气的分层分为:近地层气候学和平流层气候学等。

气候学 - 于其他学科关系

气候学气象学与气候学

气候学同各门基础科学、技术科学及至社会科学间有着广泛的联系。无论是从理论还是从方法看,气候学和数学、物理学、化学、天文学、地学等基本学科以及大气科学各分支都有密切的关系。气候监测更需要应用各种技术科学。所以,气候学是同其他多种学科广泛联系的一门学科。

由于气候涉及到人类生活和生产的各个方面,从1972年以来,在国际上关于环境、粮食、水资源、沙漠化等一系列重要会议上,气候问题都占有显著地位。1979年世界气候大会提出了世界气候计划,使气候问题成为国际协作的重大课题,气候学成了日益活跃的学科,气候学的含义也正在不断发展,包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在内的气候系统的概念也正在形成。 虽然,当前气候学仍以大气为其主要研究对象,但其内容正在不断地丰富和充实,从大气科学的一个分支向着综合性的气候系统的学科发展。

气候学 - 发展前景

人类生产和生活各个方面与气候关系密切。合理地利用气候资源,有效地防御气候灾害已成为气候学研究越来越重要的问题。未来的气候变化受到人们极大的关注。自世界气象组织 (WMO)1979年制定了世界气候计划(WCP)以来,各国学者对气候变化和异常及其对人类的影响,进行了更为广泛深入的研究。新技术和新方法的普遍应用,使气候学研究的范围大为扩大,气候学正向综合研究气候系统的方向发展。

气候学 - 相关学科

大气科学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学。

气候学 - 研究内容

  现代气候学研究主要有以下几个方面:
  ①气候形成。研究太阳辐射、大气环流、下垫面状况在气候形成中的作用,以及人类活动和地球天文参数变化对气候的影响,如对辐射气候、动力气候、物理气候、季风气候、污染气候等的研究。
  ②气候分布。研究各地气候的物征和差异、各种气候要素的分布规律,如对气候分类和气候区划、区域气候、近地层气候、高空气候、海洋气候等研究。
  各地的气候特征有显著的差异
       ③气候变迁。研究地球形成以来各个时期和未来的气候特征和变化规律,如对地质时期气候、历史气候、现代气候、气候预测等的研究。
  ④气候与其他自然因素的关系。研究气候与地形、水文、植被、土壤等之间的相互作用和相互关系,如对小气候、地形气候、水文气候、植被气候和土壤气候等的研究。
  ⑤应用气候。研究气候对人类生产活动、生活活动以及军事等的影响,如对气候资源利用、气候灾害防御、大气环境分析和评价,以及农业气候、工业气候、建筑气候、航空气候、城市气候、医疗气候、军事气候等的研究。
  ⑥气候与人类的关系。研究人类对气候的影响,包括有意识地改善气候条件和无意识地使气候恶化。
 

气候学 - 气候学变化研究

       气候学变化研究 Climate Change Research Letters 是一本关于气候变化领域最新进展的国际中文期刊,由汉斯出版社发行。主要刊登国内外气候变化相关领域学术论文。本刊支持思想创新、学术创新,倡导科学,繁荣学术,集学术性、思想性为一体,旨在为了给世界范围内的科学家、学者、科研人员提供一个传播、分享和讨论气候变化领域内不同方向问题与发展的交流平台。
  研究领域:

气候学变化研究气候学变化研究


  · 气候变化的机制,根源和影响
  · 气候变化的数据观测与数值模拟
  · 气候变化引起的全球环境变化的研究
  · 气候极端事件的观测,模拟和影响
  · 气候与地球系统模拟
  · 应对气候变化的战略
  · 气候变化的经济学分析
  · 气候时间序列分析
  · 减排与碳汇
  · 可再生能源

  ·可持续发展

  · 大气与海洋科学
  · 水文与湖泊学
  · 全球变化生态学
  · 环境与资源科学
  · 可持续农业,林业与土壤科学
  · 遥感与地理信息系统
  · 火山学