之间的边缘科学——气象学、气候学的发展奠定了基础。再加上这一段时间内气象观测仪器纷纷发 明,地面气象观测台、站相继建立,形成了地面气象观测网,并因无线电技术的发明,能够开始绘 制地面天气图。由于具备了这些条件,气象学、气候学乃与天文学逐渐分离,成为独立的学科。 3、发展时期 从20世纪以来是气象学与气候学的发展时期。这一时期总的特点是:随着生产发展的需要和 技术的进步,不但进行地面气象观测,也进行高空直接观测,从而摆脱了定性描述阶段,进入到定 量试验阶段,从认识自然,逐步向预测自然,控制和改造自然的方向发展 第二节气候系统概述 气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的,能够决定气候形成、 气候分布和气候变化的统一的物理系统。太阳辐射是这个系统的能源。在太阳辐射的作用下,气候 系统内部产生一系列的复杂过程,这些过程在不同时间和不同空间尺度上有着密切的相互作用,各 个组成部分之间,通过物质交换和能量交换,紧密地结合成一个复杂的、有机联系的气候系统。 在气候系统的五个子系统中,大气圈是主体部分,也是最可变的部分,这里将首先予以论述 水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈都可视为大气圈的下垫面。 大气圈概述 1、大气的组成 大气是由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态和固态杂质所组成 由于大气中存在着空气的垂直运动、水平运动、湍流运动和分子扩散,使不同高度、不同地区 的空气得以进行交换和混合,因而从地面开始,向上直到90km处,空气主要成分(除水汽臭氧和 若干污染气体外)的比例基本上是不变的。因此,在90km以下可以把干洁空气当成分子量为2897 的“单一成分”来处理。在90km以上,大气的主要成分仍然是氮和氧,但平均约从80km开始由于 紫外线的照射,氧和氮己有不同程度的离解,在100km以上,氧分子己几乎全部离解为氧原子, 到250km以上,氮也基本上都解离为氮原子。 (1)大气中的氧是一切生命所必须的;大气中的氮能够冲淡氧,减弱氧化作用,生物不能直接利 用,通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中,成为植物体内不可缺少的养料。水汽含量少,但对成云 致雨以及大气、大气和下垫面间的能量转换有重要作用 (2)臭氧、二氧化碳、甲烷、氮氧化物(N2O、NO2)和硫化物(SO2、H2S)等其在大气中的含 量虽很少,但对大气温度分布及人类生活却有较大的影响。其中最重要的是臭氧层,由于太阳短波 辐射,氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而形成的,主要分布在20-30km范围内。臭3 之间的边缘科学——气象学、气候学的发展奠定了基础。再加上这一段时间内气象观测仪器纷纷发 明，地面气象观测台、站相继建立，形成了地面气象观测网，并因无线电技术的发明，能够开始绘 制地面天气图。由于具备了这些条件，气象学、气候学乃与天文学逐渐分离，成为独立的学科。 3、发展时期 从 20 世纪以来是气象学与气候学的发展时期。这一时期总的特点是：随着生产发展的需要和 技术的进步，不但进行地面气象观测，也进行高空直接观测，从而摆脱了定性描述阶段，进入到定 量试验阶段，从认识自然，逐步向预测自然，控制和改造自然的方向发展。 第二节 气候系统概述 气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、 气候分布和气候变化的统一的物理系统。太阳辐射是这个系统的能源。在太阳辐射的作用下，气候 系统内部产生一系列的复杂过程，这些过程在不同时间和不同空间尺度上有着密切的相互作用，各 个组成部分之间，通过物质交换和能量交换，紧密地结合成一个复杂的、有机联系的气候系统。 在气候系统的五个子系统中，大气圈是主体部分，也是最可变的部分，这里将首先予以论述。 水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈都可视为大气圈的下垫面。 一、大气圈概述 1、大气的组成 大气是由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态和固态杂质所组成。 由于大气中存在着空气的垂直运动、水平运动、湍流运动和分子扩散，使不同高度、不同地区 的空气得以进行交换和混合，因而从地面开始，向上直到 90km 处，空气主要成分（除水汽臭氧和 若干污染气体外）的比例基本上是不变的。因此，在 90km 以下可以把干洁空气当成分子量为 28.97 的“单一成分”来处理。在 90km 以上，大气的主要成分仍然是氮和氧，但平均约从 80km 开始由于 紫外线的照射，氧和氮已有不同程度的离解，在 100km 以上，氧分子已几乎全部离解为氧原子， 到 250km 以上，氮也基本上都解离为氮原子。 （1）大气中的氧是一切生命所必须的；大气中的氮能够冲淡氧，减弱氧化作用，生物不能直接利 用，通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成为植物体内不可缺少的养料。水汽含量少，但对成云 致雨以及大气、大气和下垫面间的能量转换有重要作用。 （2）臭氧、二氧化碳、甲烷、氮氧化物（N2O、NO2）和硫化物（SO2、H2S）等其在大气中的含 量虽很少，但对大气温度分布及人类生活却有较大的影响。其中最重要的是臭氧层，由于太阳短波 辐射，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而形成的，主要分布在 20—30km 范围内。臭