1、1 大氣-海洋學(xué)概論 學(xué)時：40 學(xué)分：2 主講教師： 陳月娟 輔導(dǎo)教師： 辦公室： 物理樓 502，521 電話號碼： 3601394 2 參考書： 1. 大氣物理學(xué)，王永生，氣象出版社。 2. 大氣物理學(xué)基礎(chǔ)，許紹祖等，氣象出版社。 3. 海洋學(xué)，楊殿榮，高等教育出版社。 4. 海洋氣象學(xué)，周靜亞，楊大升等，氣象出版社。 5. 物理海洋學(xué)， 葉安樂， 李鳳歧， 青島海洋大學(xué)出版社。 6. 大氣海洋學(xué)講義(網(wǎng)上教材)，陳月娟。 網(wǎng)址：202.38.70.91publichtml. 202.38.92.147 3 第一章 引論大氣科學(xué)和海洋學(xué)的 研究對象、研究內(nèi)容和方法45一大氣圈和水圈與人類

2、生活的關(guān)系： 1大氣圈和水圈給人類和各種生物提供生存條件: 空氣和水，適于生存的溫度。 在白天，如果不是大氣圈吸收和反射了相當一部分太 陽輻射，地面溫度將會達到水的沸沸點點之之上上。 在晚上，如果不是它象暖房的玻璃那樣保存著地面上 的熱量，地面溫度會冷卻到零零下下一一百百多多度度。 62. 大氣圈和水圈中的聲光電現(xiàn)象使 地球上生機盎然，氣象萬千。 3. 大氣圈的存在使人類免受星際空間來的高能宇宙射線、 紫外線的傷害和大量流星的襲擊。 74 大氣圈和水圈中某些現(xiàn)象的反常變化會引起人類生存條件的變化甚至帶來災(zāi)難。 5 人類的生產(chǎn)和生活反過來會影響大氣圈和水圈， 引起環(huán)境惡化。 而環(huán)境的惡化又會給人

3、類帶來更大的災(zāi)難。 8二大氣科學(xué)和海洋學(xué)的研究內(nèi)容 大氣科學(xué)和海洋學(xué)主要研究大氣和海洋中的各種現(xiàn)象和過程的發(fā)生、 發(fā)展和演變規(guī)律， 進而對它們的狀況進行預(yù)測。 9大大氣氣科科學(xué)學(xué)的的研研究究內(nèi)內(nèi)容容： 大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、大氣動力學(xué)、 大氣探測和遙感、 大氣環(huán)境學(xué)等等。 海海洋洋學(xué)學(xué)的的研研究究內(nèi)內(nèi)容容： 海洋物理學(xué)、海洋化學(xué)，海洋生物學(xué)和海洋地質(zhì)學(xué)。 海海氣氣相相互互作作用用物物理理學(xué)學(xué) 一門新的邊緣學(xué)科。 10三大氣圈和水圈的概況： 1.大氣圈： 厚度: 2500km3000km。 73.9%集中在 10km 以下， 98.8%集中在 30km 以下， 99.9%集中在 50km 以下，

4、 所以相對于地球而言大氣只是薄薄 的一層。 112.水圈： 包括海洋、江河湖泊、陸地上的冰雪、地下水以及大氣中的水汽和液態(tài)水等，以海洋為主。 12地球表面積: 510106 km2。海洋面積： 362106 km2。 約占地球表面積的 71%, 相當于陸地面積的 2.5 倍。 在南北半球分布不均勻, 北半球海洋占 60.7%, 陸地占 39.3%, 南半球海洋占 80.9%, 陸地占 19.1% 。133. 四大洋及其劃分： 四大洋: 太太平平洋洋, 大大西西洋洋, 印印度度洋洋, 北北冰冰洋洋。 太平洋、大西洋和印度洋的南邊是相通的，故有時又稱其為南南大大洋洋。 14 海陸分布1516太平洋

5、太平洋： 北至白令海峽，東到通過合恩角的經(jīng)線（68w） ，西邊沿馬來半島，經(jīng)蘇門答臘、爪哇、帝紋至澳大利亞的倫敦得里角，再沿 147e到南極洲。17印印度度洋洋： 東邊沿馬來半島，經(jīng)蘇門答臘、爪哇、帝紋至澳大利亞的倫敦得里角，再沿 147e 經(jīng)線與太平洋分界，西邊界為通過非洲厄加勒斯角的經(jīng)線（20e） 。1819大西洋大西洋：北邊沿格陵蘭經(jīng)冰島和法羅群島到蘇格蘭，西邊以通過合恩角的經(jīng)線（68w）與太平洋分界，東邊在通過非洲厄加勒斯角的經(jīng)線（20e）與印度洋交界。20北冰洋北冰洋： 以白令海峽和格陵蘭經(jīng)冰島和法羅群島到蘇格蘭為分界線。214. 大氣和海洋的邊界： 大氣和海洋可以看成是密度不同的兩

6、層流體， 它們的運動狀況和物理過程有很多共同特征， 同時它們又通過它們之間的邊界發(fā)生相互影響和作用。 因此，可以放在一起來研究。 22(1). 海洋的上下邊界，海底地形海洋的上下邊界，海底地形： 海洋的上邊界就是海面 海洋的下邊界即為巖石圈的上邊界。 海底的地形： 大陸架、大陸坡、大陸裾、洋盤、洋中脊、海島、海溝等等。 23 海底的幾種地形24洋中脊： 洋中脊是大洋底部的大規(guī)模的山脈，它們是海底擴張的中心。 洋中脊是一個世界性的體系，從北冰洋開始，穿大西洋，經(jīng)印度洋，入太平洋，綿延七萬余公里，占海洋總面積的 32.7%. 洋中脊的位置： 在大西洋它從南北向貫穿大洋中部。在印度洋它呈“入”字形分

7、布在大洋中部。 太平洋洋中脊則位于東部。 25 洋洋中中脊脊系系統(tǒng)統(tǒng)26 海溝： 海溝是大洋邊沿狹長的海底陷落帶，具有陡的側(cè)壁和極大的深度. 海溝是由于大洋板塊向大陸板塊下方俯沖而形成的。全世界 20 余條海溝，絕大部分分布在太平洋的邊緣海區(qū)。在這些海區(qū)附近，是地震多發(fā)區(qū)。 27 世界大洋海溝分布28(2).大氣的上下邊界： 大氣的下邊界有陸地（高原、高峰、 山地、平原、谷地等等） 。和海面。 大氣和陸地、海洋通過這個邊界交換其動量大氣和陸地、海洋通過這個邊界交換其動量、熱量和水、熱量和水分，產(chǎn)生相互作用和影響。分，產(chǎn)生相互作用和影響。 大氣的上邊界人造衛(wèi)星測得大氣上界為 25003000km

8、. 在理論研究中，常取大氣上界為在理論研究中，常取大氣上界為 z z或或 p p0.0. 295大氣圈和水圈的形成和演化： 火山活動形成大氣圈和水圈。 30火山噴發(fā)物(約含 85%的水汽，10%的 co2，百分之幾的氮、硫和硫化物) 冷卻凝結(jié)成云雨降落， 形成水圈。 水通過離解生成氫氣、氧氣. 通過光合作用形成植物細胞的碳水化合物。 最后形成現(xiàn)在的大氣圈和生物圈。 31 世界大洋的形成: 大陸漂移和海底擴張說大陸漂移和海底擴張說 認為地球的巖石圈被分裂成大小不等的板塊。六個較大的板塊是： 太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、 歐亞板塊、 印度洋板塊和南極洲板塊。歐亞

9、板塊、 印度洋板塊和南極洲板塊。 32 地球上的主要板塊33四大氣科學(xué)和海洋學(xué)的研究方法: 理論分析；實驗室實驗；數(shù)值模擬， 對大氣和海洋進行觀測和探測 長期地長期地、系統(tǒng)地積累局部或全球的資料，從分析資系統(tǒng)地積累局部或全球的資料，從分析資料中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，尋找規(guī)律，揭露機理是大氣科學(xué)和海洋料中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，尋找規(guī)律，揭露機理是大氣科學(xué)和海洋學(xué)研究中最重要的方法和途徑。學(xué)研究中最重要的方法和途徑。 34 大氣科學(xué)和海洋學(xué)的發(fā)展 新技術(shù)的應(yīng)用 35 在國際合作的重大研究計劃中的 大氣和海洋的研究計劃。 全球變化（global change）研究計劃 全球氣候研究計劃（wcrp） toga 計劃（熱帶海洋

10、和全球大氣研究計劃） woce 計劃（西太平洋環(huán)流計劃） gewex 計劃（全球能量和水循環(huán)研究計劃）。 36 西太平洋熱帶海洋考察37關(guān)于三極考察活動 南極、北極和青藏高原（冷極）被稱為地球的三極。 是全球氣候和環(huán)境變化的關(guān)鍵區(qū)和敏感區(qū)， 它在全球氣候和環(huán)境變化中起著重要作用。 38南極考察： 1984 年國務(wù)院批準進行南極考察，派了向陽紅 10 號和極地號考察船于 1984 年 12 月 26 日到達南極。 39綜合考察項目：氣象、天文、地質(zhì)、地氣象、天文、地質(zhì)、地 球物理、高層大氣，生物和冰川等球物理、高層大氣，生物和冰川等。 建立了兩個觀測站： 長城站長城站：位于 621259s, 5

11、85752w. 在世界氣象觀測網(wǎng)中，其編號是 89058。 中山站中山站：位于 6922s, 7622e. 主要進行平流層臭氧和其它一些氣體的觀測。 每年都有不少科學(xué)家去南極參加考察工作。 4041 南極考察42北極考察: （雪龍?zhí)枺?主要考察北極地區(qū)的海-冰-氣的耦合作用、 極地地區(qū)浮冰的物理特性，用于研究北極海冰變化與我國氣候變化的關(guān)系。同時還觀測北極地區(qū)臭氧的分布和變化特征。 43北北極極冰冰上上考考察察44青藏高原考察: 青藏高原的考察開始于 20 世紀60 年代。 青藏高原季風觀測試驗 觀測青藏高原雪蓋的變化(研究其對我國長江流域旱澇的影響)。 觀測高原上空臭氧含量的變化。 45喜喜

12、馬馬拉拉雅雅山山氣氣象象考考察察46雅雅魯魯藏藏布布江江綜綜合合觀觀測測試試驗驗47新技術(shù) 在大氣科學(xué)和海洋學(xué)中的應(yīng)用： 每當科學(xué)技術(shù)有一個大的發(fā)展， 大氣科學(xué)和海洋學(xué)也隨之有一個飛躍。 五十年代以來，大型電子計算機的問世、空間技術(shù)的發(fā)展、激光、紅外和微波技術(shù)的產(chǎn)生都使大氣科學(xué)和海洋學(xué)受到很大的促進。 48 1 1. .雷雷達達： ( (1 1) ) 微微波波天天氣氣雷雷達達： 用于探測降水和警戒強對流和災(zāi)害天氣。 （如臺風、 冰雹、 雷暴和龍卷風等）的雷達，稱為天氣雷達。 49微波天氣雷達的發(fā)展： 六十年代：3cm 波長的 711 型天氣雷達 (可測 5060 公里內(nèi)的降水)， 七十年代中：

13、5cm 波長的 713 型天氣雷達 (可測 100200 公里內(nèi)的范圍)， 八十年代：10cm 波長的 714 型天氣雷達 可以測得更遠，黃山光明頂?shù)?714 型天氣雷達可以監(jiān) 測我國東南沿海的臺風活動。 多普勒天氣雷達。它可以測出各種天氣系統(tǒng)內(nèi)的風場結(jié)構(gòu)。 50 713 氣氣象象雷雷達達51雙波長(8 毫米,3.2 厘米) 雷達天線52風 暴 系統(tǒng) 的雷達回波53多普勒雷達 54 (2).激光雷達： 考慮到激光單色性好，相干性強，方向性好，能量大，功率高等特點， 利用它的散射特性設(shè)計的雷達稱為激光雷達。 種種類類：測云激光雷達， 測量大氣中的小粒子的激光雷達。 （如測大氣灰塵、氣溶膠和大氣分

14、子） 。 中科院大氣所， 武漢物理所和安徽光機所都設(shè)計和制造過各種用途的激光雷達。最近又開始設(shè)計激光測污雷達，測大氣中的 o3, so2, nox 等。大功率的激光雷達可以測到 50 公里以上的高空的大氣狀況。 55探測能見度和云高的 xuz01 型激光雷達56大型激光雷達57用曙暮光偏振光度計和極光雷達測平流層火山灰云58(3).聲雷達： 由于聲波在不均勻的大氣中的散射本領(lǐng)比無線電波和光波大得多，利用它的這個特性設(shè)計聲雷達來探測大氣的溫度、水汽和風的脈動，進行大氣湍流的研究。由于聲波在大氣中傳播時衰減很快，所以只用于低層大氣的探測。 這三種雷達各有優(yōu)缺點， 通常是配合使用。 592.衛(wèi)星：

15、專門用于大氣探測和海洋探測的衛(wèi)星分別稱為氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星。它們分為極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星兩種。 60 極軌衛(wèi)星極軌衛(wèi)星-太陽同步衛(wèi)星。太陽同步衛(wèi)星。 氣象氣象衛(wèi)星衛(wèi)星 拍攝可見光云圖和紅外云圖 用紅外輻射儀等遙感大氣的溫度、 水汽。 海洋衛(wèi)星海洋衛(wèi)星 測海面高度、海面風速和波高等等。 61 靜靜止止衛(wèi)衛(wèi)星星- - -地地球球同同步步衛(wèi)衛(wèi)星星。 它相對于地球總是固定在赤道上空的一點上 用這種衛(wèi)星可以監(jiān)視中低緯的臺風和季風風暴等。 62衛(wèi)星云圖接收天線和接收設(shè)備63(1).美國的氣象衛(wèi)星： 極軌氣象衛(wèi)星： 第一代托斯/艾薩（tos/essa）系列衛(wèi)星，共發(fā)射九顆。 第二代艾托斯/諾阿（itos/no

16、aa）系列衛(wèi)星，共發(fā)射 六顆。 第三代泰羅斯-n/諾阿（tiros-n/noaa）系列衛(wèi)星，共 發(fā)射八顆。 雨云（nimbus）試驗系列衛(wèi)星，共發(fā)射七顆。用于試驗各 種新的儀器，資料傳輸和處理技術(shù)。 高層大氣研究衛(wèi)星： uars(haloe 鹵素掩星試驗) erbs(sageii 平流層氣溶膠試驗) 64 美國的靜止氣象衛(wèi)星： 第一代sms/goes 衛(wèi)星，共發(fā)射五顆。 第二代goes-d 衛(wèi)星. 通常有兩顆靜止衛(wèi)星定點在 75w 和 135w 赤道上空。 65(2). 前蘇聯(lián)的極軌氣象衛(wèi)星： 宇宙系列衛(wèi)星（九顆）和 流星（meteop）氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星。(3).日本的靜止氣象衛(wèi)星： （gms）衛(wèi)

17、星,又名向日葵 ，發(fā)射 了五顆。定點在 140e 赤道上空。66(4).我國的氣象衛(wèi)星： 風風云云一一號號（極軌衛(wèi)星）系列， 1988.9 和 1990.9: 風云一號 a 和 b 星， 1999.5 風云一號 c 星， 2002.5.15 風云一號 d 星。 風風云云二二號號（靜止衛(wèi)星）系列， 已發(fā)射風風云云二二開開始始號號 a a 星星和和 b b 星星，2001 年 1 月 1 日風風云云二二號號 b b 星星的的云云圖圖使使用用。 我我國國是是世世界界上上第第三三個個擁擁有有兩兩種種氣氣象象衛(wèi)衛(wèi)星星的的國國家家。 67 長征三號火箭運送中68長征三號火箭 吊裝69 風云二號衛(wèi)星在轉(zhuǎn)運中70風云二號衛(wèi)星 吊裝71 風云二號衛(wèi)星升空72 氣象衛(wèi)星一般都能兼測海洋的若干項目，但一些國家還發(fā)射海洋專用衛(wèi)星。美國和前蘇聯(lián)都發(fā)射過海洋衛(wèi)星。 如 1992 年美國和法國聯(lián)合發(fā)射了一個海洋衛(wèi)星，1995 年加拿大發(fā)射一個海洋衛(wèi)星。我國 2002 年 5 月 15 日發(fā)射風云一號 d 星的同時發(fā)射了第一