现代气候学原理第一章导论气候的定义及其表示；气候学定义与分支；气候学研究的三个阶段；国内外气候研究计划。

第二章天文气候与物理气候天文辐射与日地关系；太阳辐射在大气中的传输；辐射物理气候特征。

第三章地球—大气系统的能量平衡能量平衡基本方程；辐射平衡的变化特征；全球热量平衡；地球—大气系统的能量平衡模式；能量的经向调整；辐射加热率和辐射冷却率；大气的温室效应。

第四章大气环流与气候大气环流；大气环流形成的基本因子；一般大气环流模式；大气环流基本特征；角动量输送与平衡；海陆分布对大气环流的影响；大气环流对气候影响；气团、锋与气候；气旋、反气旋与气候第五章海—陆分布与气候海陆物理特征的差异；海陆分布的温度效应；海陆分布与大气水分；海陆分布与周期性风；海陆间水分平衡与水分循环第六章海流与气候海流形成与分类；海流对温度和降水的影响；海流异常与厄尔尼诺现象第七章地形与气候地形与辐射；地形与温度；地形与降水；地面特性与气候第八章气候分类气候带和气候型；气候分类；气候变化的事实；气候变化的研究方法；气候变化的可能原因；气候预报问题；气候变化的影响评估。

第九章气候变化及其影响第一章导论气候的定义及其表示；气候系统的构成与反馈机制；气候学定义与分支；气候学研究的三个阶段；国内外气候研究计划1 气候的各种定义传统：1、某地的气候就是该地长时期内天气状态的综合反映 ---天气气候学。

2、某地气候就是该地在多年时期内的大气平均状态---地理气候学。

如1845年，亚历山大冯洪堡1. 1 气候的定义及其表示（1769年~1859年）洪堡出生在柏林，是最早的科学家兼探险家之一。

洪堡进行过两次重要的探险活动。

第一次始于1799年，是去南美洲。

他们的主要目的是研究所旅行地区的自然史，因此携带了很多当时最新的科学仪器。

他们的调查还包括对秘鲁海岸外洋流的研究（这个地区的一股洋流以洪堡的名字命名）。

在一次充满危险的河上旅行中，他们证实了奥利诺科学河是与亚马孙河相通的。

他们还创造了一项登山记录，几乎登上了厄瓜多尔的钦博拉索山顶5800米处，在这之前还无人到过这样的高度。

1804年，他们回到了欧洲。

1829年，洪堡再次出发探险。

在长达6个月经西伯利亚到中国的旅行中，洪堡研究了亚洲的天气和地质情况。

洪堡确信在世界范围内建立气象站网的价值。

他说服了俄国沙皇尼古拉一世，在其帝国范围内建立这样的气象站网。

其他国家的政府随之纷纷效仿。

到20世纪后半叶，这些气象站网已成为世界气象信息的主要来源。

在南美洲的旅行中，火山活动是洪堡能直接进行研究的一个领域。

洪堡：德国气象学家。

1846年9月25日生于俄国圣彼得堡，1940年6月22日卒于奥地利格拉茨。

1864年进入彼得堡大学学习，1870年获莱比锡大学博士学位，1874年起任职于德国汉堡海洋气象台达50年。

他在1876年研究北半球降雨的几率，绘制低气压系统综合路径图。

1879年提出风速日变化理论。

1880年提出低气压系统大致按盛行风方向前进的论点。

1906年首先创用高空学这一学术名词。

1914年发现大型天气现象有11年的周期存在。

柯本从1884年起绘制全球温度带图，深入研究海洋、天气和气候，并系统地研究全球的气候，于1900年提出较完整而简要的气候分类法，称为柯本气候分类，并被广泛采用。

著有《气候学》第一卷《普通气候学》，《地质时代的气候》（与A.L.韦格纳合著），《气候学手册》5卷（与R.盖格尔合编）等。

柯本：现代：在太阳辐射、大气环流、海陆分布和下垫面性质多年来相互作用下形成的带有特征性的天气状况时间尺度上，天气是指短时间（几分钟到几天）大气状态(气温、湿度、压强等)和大气现象（风、云、雾、降水等）的综合。

如雷雨、冰雹、台风、寒潮、大风等。

天气过程是大气中的短期过程。

天气与气候天气变化快，变化的周期短。

天气系统可看作单纯的大气系统气候是指太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。

气候变化周期相对较长。

从空间上，决定气候变化的因子不仅仅是大气内部的种种过程，还决定于发生在大气上边界和下边界的各种物理过程和化学过程。

时间尺度：不同空间尺度：基本一致天气系统时间尺度和空间尺度地面附近天气系统的水平尺度和时间尺度的特征中、高层天气系统的水平尺度和时间尺度的特征气候状态定义：某一地区气候系统的全部成分在任一特定时段内的平均统计特征。

某一时段的气候状态是指这一时段气候系统各属性的平均统计特征。

气候发生在一定下垫面之上的，带有地方特点。

两者与人类活动关系不同：对人类需求，各自有不同的服务对象。

2 气候学的内部结构气候监测理论系统：多学科汇集、提炼气候学的应用面：应用气候学。

气候同相关学科的有机结合。

气候学的分支：对不同尺度气候研究气候状态表示2- 气候变化和气候变率1- 目前气候描述方法气候的标准时段气象要素统计特征的表现年代际间、年际间WMO 30Y3- 气候稳定性：较差、距平、变率、均方差、变差系数* 《参见气候诊断分析方面的文献》4- 气候周期变化：谐波分析、快速富里叶变换、谱分析、最大熵谱分析5- 气候要素场特征：经验正交分解6- 气候异常和气候突变气候系统划分∶内在系统：地球周围的大气、水体和冰雪所组成，表现在其内部各要素之间的反馈作用。

其变化导致气候变化的时间响应较快。

外界系统：下垫面和外层空间，大陆漂移引起的地壳变动、地球绕日运动的轨道变化以及达到大气上界太阳辐射量的变化。

其变化导致气候变化的时间响应较慢。

1.2 气候系统的构成与反馈机制驱动气候系统基本过程的能量系统：外部能量：太阳辐射和谱分布，是决定气候系统变化的外部强迫因子，此外还包括太阳本身发光的改变以及日地相对位置的改变所产生的影响。

系统内部的能量转换：太阳辐射进入大气后进行的一系列的变化。

能量形式：热能、辐射能、势能、动能、化学能和电磁能因为气候系统有连续的外界能量输入，且其各个组成部分之间通过物质和能量交换紧密地相互联系和影响着，所以气候系统是一个非线性的开放系统。

控制全球气候系统的基本过程是入射太阳短波辐射的加热和射出地球长波辐射的冷却。

这种加热和冷却及其时空差异是驱动大气和海洋运动和变化的原动力。

气候系统的构成气候系统是指由大气、海洋、陆地表面、冰雪圈和生物圈等组成的相互作用的整体。

大气：最活跃、变化最大水圈：海洋、湖泊、河流和地下水，陆地表面；冰雪圈；生物圈正反馈；负反馈；气候系统反馈举例；正反馈：冰雪-温度；水汽-温室效应植被-反照率-稳定度(导致干旱地区沙漠化的可能机制)负反馈：云在海--气系统中的调节作用；大气中温度-长波辐射耦合；大气中各物理量输送机制正负反馈在气候系统中的作用：正反馈机制将使气候系统变得失去控制而变得不稳定，从而出现异常那个现象；而负反馈机制是气候系统稳定的保证。

任何一种正反馈机制都必然会在某一阶段由于受到其他内部调节过程的相互作用而被抵消，否则气候就会出现爆发式或连锁式得变化了。

正是大气中存在负反馈机制，当大气中出现某一已尝试。

很快就能调整到新的平衡态，使气候存在一种相对的稳定中。

1.3 气候学定义与分支气候学定义；在辐射因子、大气环流因子、下垫面性质和人类活动的相互影响和相互作用下，研究气候形成的过程和原因，以确定气候特征的空间分布和时间演变规律，并有效预报未来的气候及其变化趋势。

2 气候学分支按研究尺度分：大、中、小气候学按研究所用原理和方法分：物理气候学、天气气候、动力气候学、卫星气候学、统计气候学、地理气候学按研究时段和所用资料分：地质时期气候学、历史时期气候学、近代气候学物理气候学、天气气候、动力气候学、卫星气候学、统计气候学、地理气候学物理气候学：用物理方法研究分析、研究气候形成，并对各种气候现象进行物理解释，以解释气候因果关系。

研究对象------大气中的辐射过程以及大气与地表面之间热量、水汽、和各种物质属性的垂直交换过程，强调对气候现象的解释和其间的因果关系。

辐射平衡、能量平衡和水分平衡。

气候学中几个主要分支天气气候学：依据气流场型式与天气系统的关系来研究某地区一般的天气气候特征研究对象：长时期内平均环流、环流型式与天气系统的相互作用；大气环流与大范围气候异常的相互动力气候学：有流体力学观点和方法研究气候形成和气候现象的物理规律性，目的在于对大气环流，即对时间尺度和空间尺度都很大的大气运动提供全面的解释。

偏重研究较大尺度的大气运动，主要由全球气候系统大气动力学过程、热力学过程和气候的数值模拟，成为研究长期气候变化的重要途径之一。

卫星气候学：利用气象卫星资料进行气候学方面的研究。

内用主要包括地气系统的辐射收支及其变化、全球和区域气候变化特征及其变化、星星反射率和大气辐射、冰雪覆盖、大气中的水汽含量及其温度、海面温度和地表温度分布。

古气候学：广义古气候学有两个研究领域，一是地质时期气候学，一是历史时期气候学。

地质年代全球气候状况和气候变化。

考古学、古生物学和地质学发现的证据来推断。

人类文明社会以来的各个历史时期的气候状况和气候变化特点。

考古、历史文献记载。

冷暖干湿演变。

区域气候学：地球表面某个特定区域的气候特征和气候现象的描述。

主要依据地面观测资料，运用气候统计反映气候演变的统计规律。

气候要素多年平均值、标准差、频率分布、绝对值、相关系数和特征向量；分布函数、时间序列、等统计学方法。

小气候学：不同下垫面或较小空间范围内气候特点和形成规律。

应用气候学：把气候学的知识应用到各个专业的学科。

1.4 气候学研究的三个阶段古典气候学阶段主要采用准平均概念对气候进行描述和分类。

又称描述性气候学。

天气气候学和动力气候学阶段；气候系统论阶段：用系统论、信息论和控制论的观点研究气候分布和气候变化过程。

1.5 国内外气候研究计划地球系统科学伙伴计划：地球系统科学联盟（ESS-P）缘起日益严重的全球环境变化（GEC）问题。

GEC是由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所造成的一系列陆地、海洋与大气的生物物理变化。

目的是促进地球系统集成研究和变化研究，以及利用这些变化进行全球可持续发展能力研究世界气候研究计划（WCRP）1970年代非洲的持续干旱；1970年代美国能源危机。

着重研究气候系统中物理方面的问题。

目的是扩充人类对气候的认识，探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度，它包括对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地表的研究。

WCRP科学目标总目标：-- 确定气候变化的可预报程度;-- 人类活动对气候影响的可能程度。

具体目标1）月到季度气候异常的业务预报；2）年际时间尺度全球气候变化的预测；3）估计年代际尺度气候变化趋势，尤其是人类活动对气候的影响。

重点研究变化的大气和缓慢变化的陆面、海洋和冰雪过程，人类的影响以及地球化学和生物物质变化。