俯以察地——第三章 自然地理环境（19）

3.6  气候

“寒来暑往，秋收冬藏”，大气的运动、变化状态处于一种相对稳定的节律之中。我们把某一地区长时期的大气平均状态称为气候（climate），是长时期天气的综合表现。天气瞬息万变，具有不稳定性，而气候在一定时间内相对稳定，但从更长的时间尺度（如几十年甚至千年、万年）来看，气候同样处于变化之中。从统计的角度看，气候是一种“平均”状态，而天气则是围绕“平均”状态的振荡。由此看来，分析气候特征、考察气候变化等问题时，各气候统计量的选取时间也就成为十分重要的问题，一般地，以30年为整编气候资料时段长度的最短年限。

要认识地球的气候，首先要理解气候系统的组成以及形成气候的各种因子的作用。

气候系统

气候系统这个概念在20世纪70年代以后才出现，它是一个决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统，包括大气圈、水圈、岩石圈（或陆地表面）、冰冻圈和生物圈在内，其中大气是主体部分，也是最可变的部分，其余四个圈层是大气圈的下垫面。太阳辐射是这个系统的能源，在其作用下，气候系统内部产生一系列复杂过程，各组成部分通过物质循环和能量转化紧密联系在一起。

大气圈是气候系统中最活跃、变化最大的部分。大气对气候系统的作用以动力作用为主，通过大气运动实现热量传输，大气中的各种成分对太阳辐射的不同吸收、散射、逆辐射等作用来影响气候系统的能量平衡，进而影响地表和大气的温度。

地面是大气的直接热源，因此岩石圈、冰冻圈、水圈在气候系统中充当下垫面而主要具有热力作用。

水圈包括海洋、湖泊、河流、地下水以及大气中的液态水，其中海洋对气候系统的影响最大。海洋约占地球表面积的70%，具有很大的比热容，仅100m深的表层海水就占整个气候系统总热量的95.6%，是气候系统的热量储存库和调节器。穿过大气达到地表的太阳辐射有80%被海洋表面所吸收，然后经过长波辐射、感热和潜热的形式输送给大气。海洋巨大的比热容使其具有很强的“热惯性”，由于海-气相互作用，海温异常导致的气候异常持续时间长，空间尺度大，需要相当长的时间进行调整。海洋是大气的稳定器，许多大气中瞬变的现象仅仅只能引起海洋的微弱变化，相较于大气的高频变化，海洋则呈现出低频运动。海洋与大气之间不仅存在热量交换，还有水汽、二氧化碳等大气成分的交换，分析二氧化碳带来的温室效应，同样需要考虑海洋对二氧化碳的溶解和输送。

冰冻圈（cryosphere）是指地球表层连续分布且具一定厚度的负温圈层，圈内的水体一般处于冻结状态，包括大陆冰盖、海冰、冰川、季节性积雪、多年冻土、湖冰、河冰等。冰冻圈是大气和海洋的冷源，洁净的雪面反照率达90%以上，是一般地表面反照率的3-9倍。阻止地表与大气间的热量交换，对地表热量平衡有很大影响，对气候系统有重要的反馈作用。北半球多年冻土含有1460-1600吨的有机碳，几乎是大气中碳的两倍，多年冻土融化所释放的额外温室气体加剧了全球气候变暖。长期气候变化的研究中，冰冻圈能够作为重要的指标，也是气候变化的指示器。

岩石圈在气候系统的所有组分中变化最为缓慢，构造运动、地形变化、造山运动这些岩石圈的巨大变化，对地质时期的气候变化有重大影响，在近代年际、十年乃至百年尺度的气候变化中基本上可以忽略。但是陆地表面崎岖复杂，作为下垫面对气候的影响复杂多样。海陆分布和高大地形是大气环流形成的重要因素，下垫面性质对大气热量状况有显著影响，岩石圈表面的风化壳和土壤更是大气气溶胶主要来源。

生物圈在气候系统中同样扮演十分重要的角色。生物对气候的变化十分敏感，又反过来影响气候。生物对于大气和海洋的二氧化碳平衡、大气气溶胶的产生以及其它气体成分和盐类有关的平衡中有很重要的作用。我们人类本身也参与到气候系统中，成为这个系统里重要的影响因素。

综上，气候系统是一个非常复杂的非线性系统，各子系统之间彼此独立又相互作用，要认识气候的形成、分布和变化，就必须面对这样一个复杂的气候系统。

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