氣候

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氣候包括溫度濕度氣壓風力降水量,大氣粒子數及眾多其他氣象要素在很長時期及特定區域內的統計數據。與氣候相比,天氣是指這些氣象要素在近兩周內的實時狀態。

一個地方的氣候是受該地的緯度、地形、海拔、冰雪覆蓋情況、以及附近水體及其水流狀況影響的。氣候可根據不同氣象要素的平均範圍和特殊範圍進行分類,最常採用溫度和降水量。其中最普遍使用的分類系統是Koppen氣候分類系統。1948年開始使用的桑斯維特費氣候分類系統[1],在溫度和降水量兩個變數的基礎上增加土壤水分蒸散量,該系統應用於研究動物物種多樣性和氣候變化的潛在影響。伯傑龍和空間天氣分類系統側重於通過氣團的形成來確定某些地區的氣候狀況。

古氣候學是對古代氣候的研究和描述。由於19世紀前氣候無法通過直接觀察獲得,因而古氣候是通過代理變數推斷得到的,這些代理變數包括非生物跡象如在湖床和冰核中發現的沉積物,以及生物跡象如樹木年輪和珊瑚生物。氣候模型是指包括古代,現代和未來的氣候的數學模型。季節分配比較均勻。

定義[編輯]

氣候一詞由古希臘語Klima演變而來,原意為傾向,趨勢。通常定義為很長一段時間內的平均天氣狀況。[2]標準平均值的時期為30年[3],但根據情況不同,平均值的時期也會有改變。除了平均值外,氣候還包括統計數值,例如每日或每年的幅度變化。政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC)對氣候的解釋為:

對氣候比較狹隘的定義是「普遍的天氣狀況」,或稍嚴謹些解釋為:從幾個月到成百上千年的時間中,氣候在量方面的變動所作出的統計描述。世界氣象組織(簡稱WMO)對氣候統計的周期定為30年。氣溫,降雨量和風力是最淺顯的經常性變動。從更廣闊的層面來講,包括統計描述,氣候就是氣候體系的狀態。[4]

有一句很著名的話總結出了氣候和天氣的不同之處:「你預測的是氣候,而經歷的是天氣。」[5]在漫長的歷史時期中,有許多左右氣候變化的持續性因素,包括緯度,海拔,陸地與河川的比例以及海洋和山川的臨近度。像板塊結構及上述的這些變化需要上百萬年的變動時間。其他氣候決定因素更為明顯,例如,由於海洋熱鹽環流,北部大西洋比其他海洋盆地的溫度要高5℃ (9℉)。[6]其他海洋氣流將陸地和大海之間的熱氣重新送到更多的區域。植被覆蓋的密度和類型影響太陽吸熱[7],保水性以及降雨量在該地區的標準。大氣溫室氣體數量的改變決定了地球上太陽能的數量,從而導致全球變暖或變冷。決定氣候變化的因素多且複雜,為數眾多的變數及其複雜的相互作用決定了氣候的變化,但是普遍認為氣候變化的大體情況是可以了解的,至少就過去的氣候變化的決定性因素而言是如此。[8]

成因[編輯]

Climats dans le Monde.svg

太陽輻射因子[編輯]

太陽輻射因子是氣候的根本動力來源。這類因子有:緯度因素、大氣對太陽輻射的削弱作用強弱等。

下墊面因子[編輯]

下墊面因子對氣候的形成有著相當重要的作用。這類因子有:洋流、地面植被、下墊面對太陽輻射的吸收反射折射散射等。

大氣環流因子[編輯]

大氣環流因子本身是氣候的組成部分,對某地氣候的形成起著直接性的影響。主要因子有:氣團的平均狀況、氣流的平均狀況等。

人類活動因子[編輯]

人類活動因子通過對其他因子的變化對氣候起作用。比如改變地面的植被、興修水庫、向大氣排入各種氣體等等。

氣候分類[編輯]

有幾個方法可將氣候區分為相似的體系。最初,古希臘人把氣候定義為在不同緯度地區的天氣情況。而現代氣候分類方法則可以廣義的分為注重氣候成因的遺傳法,以及注重環境影響的經驗法。遺傳法一般依據不同氣團類型的相對頻率 或是 綜觀天氣造成干擾的位置來分類。而經驗法一般按區域劃分氣候,參考植物硬度[9] evapotranspiration,[10]以及蒸發散量,或是使用更常見的 Koppen 氣候分類法,此法用於結合特定的生物群落來對氣候進行劃分。這些分類體系存在一個普遍的不足,即在它們把不同區域之間划出了明顯的界限,而沒有用到自然界中常見的氣候漸變。

伯傑龍與空間氣候[編輯]

最普遍的方法就是用氣團的概念來分類。而伯傑龍分類法是氣團分類法中最廣為認可的。氣團分類法涉及三個字母。第一個字母描述氣候潮濕的特性,用C 表示乾燥的大陸氣團,而用M表示潮濕的海洋氣團。第二個字母描述該地區的氣溫特性:T 代表熱帶,P 代表極地, A 代表南北極, M 代表季風,E 代表赤道,S 代表高層空氣(大氣中由大量下行運動形成的乾燥空氣)。第三個字母用以標明大氣的穩定性。如果氣團比下面的地表冷,就標記為 K。而比地表熱則標記為 W。[11]50年代的天氣預報中提及到氣團的概念,氣象學家們在這個基礎上於1973年開始起創建了天氣氣候學。[12]

空間天氣分類系統(SSC)是在伯傑龍分類體系的基礎上建立的體系。依照 SSC體系有六種分類:乾燥極地(與大陸極地類似),乾燥適中氣候(與海洋高層空氣類似),熱帶乾燥(與熱帶大陸類似),潮濕極地(與海洋極地類似),潮濕適中(海洋極地和海洋熱帶的混合),還有潮濕熱帶(與海洋熱帶、海洋季風以及海洋赤道類似)。[13]

柯本氣候分類法[編輯]

1961年至1990年期間地表在各個月份的平均氣溫:氣候隨著地區與季節而變化。

1961-1990年間的月平均表面溫度就是氣候隨地點和季節變化的實例。主要內容是柯本(Köppen)氣候類型。柯本類型取決於每月溫度和降雨量的平均值。柯本類型是由最常見的五種基本類型構成,分別列為A-E。確切的說,這些基本類型是A 熱帶;B 乾旱;C 暖溫帶;D 涼溫帶;E 極地。這5種基本的分類還可以進一步細分為二級種類,比如熱帶雨林氣候季風氣候熱帶大草原氣候濕潤性亞熱帶氣候濕潤性大陸氣候海洋氣候地中海氣候西伯利亞氣候副極帶氣候苔原極地沙漠

ClimateMapWorld.png

熱帶雨林的特點在於高降雨量,以最小的單位來衡量,通常年降雨量在1750到2000毫米(69-79英寸)之間。也就是說一年中,每個月的溫度都超過了18℃(64℉)。[14]

季風氣候就是出現在雨季地帶,持續幾個月的季節流行風氣候。[15]北美南美撒哈拉沙漠以南非洲大部、澳洲東亞地帶都受季風影響。[16]

熱帶雨林氣候位於亞熱帶熱帶範圍內的半乾旱與半濕潤地帶,該地帶的年平均溫度維持在18℃或高於18℃,年降雨量在750毫米到1270毫米(30-50英寸)之間。這種氣候廣泛分布於非洲、印度、南美洲北部、馬來群島以及澳洲。[17]

濕潤性氣候帶,冬天的降雨量(有時候是降雪量)跟由西風帶引起的頻繁的暴風雨有著密切的聯繫。[18]大部分夏季降雨是由偶爾的氣旋和暴風雨引起的。潮濕的亞熱帶位於大陸東部,大約在距離赤道20-40°緯度範圍內。[19]

濕潤大陸性氣候的特點是氣候模式多變和季節性溫度差異巨大。每年有三個月以上日平均氣溫超過10℃(50℉),一年中最冷月的氣溫在-3℃(26.6℉)以下並且不符合乾旱氣候或半乾旱氣候標準的地區屬於大陸性氣候區。[20]

中緯度各洲的西部沿海地區以及澳大利亞南部具有典型的海洋性氣候,全年降雨量充沛。[21]

地中海氣候的分布區域為:地中海盆地南美洲的西部部分地區,西澳大利亞州南澳大利亞州的部分地區,南非的西南部和智利中部的部分地區。該氣候類型的特點是夏季炎熱乾燥,冬季寒冷潮濕。[22]

乾旱草原指的是年氣溫幅度夏季高達40℃(104℉),冬季低至-40℃(-40.0℉)的乾旱草原。[23]

亞北極氣候降水量極少[24],一年中有1至3個月溫度在10℃(50℉)以上,冬季的嚴寒致使此氣候區有著連續永久凍土帶。亞北極氣候區的冬季,在長達半年的時間裡平均氣溫都在0℃(32℉)以下。[25]

極地冰原

苔原出現在北半球泰加森林帶以北,包括了俄羅斯北部的廣大區域和加拿大[26]

極地冰蓋,或稱極地冰原,指的是為冰層所覆蓋的地球或是月球的高緯度地區。相對於赤道地區,高緯度地區從太陽輻射中所能吸收的能量要少得多,較低的地表溫度促使了極地冰蓋的形成。[27]

沙漠就是降水量極少的地貌或地區。沙漠中晝夜溫差和季節性溫差都非常大,極低的濕度導致夏季白天最高氣溫高達45℃(113℉),冬季夜間最低溫度則低至0℃(32℉)。許多沙漠是由雨影區的作用而形成,山脈阻隔了水氣的流動,使得不能流向沙漠。[28]

中國大陸中學地理教材分類[編輯]

中國大陸中學地理教材所採用的氣候分類法以氣溫降水大氣環流為參照依據,將地球氣候分為13種。可以參考本頁最底部的「中國大陸初中教材所採用的氣候分類法」模板。

熱帶氣候[編輯]

把常年月均溫在15℃以上的地區劃為熱帶氣候區。根據降水把熱帶氣候分為熱帶雨林氣候(2000mm以上)、熱帶草原氣候(2000mm~1500mm)、熱帶季風氣候(1500mm~200mm)和熱帶沙漠氣候(0mm~200mm)。典型動物猩猩河馬長頸鹿羚羊孔雀袋鼠沙漠狐等。植被熱帶雨林熱帶草原熱帶季雨林荒漠植被土壤磚紅壤紅壤荒漠土等。

亞熱帶氣候[編輯]

把最熱月在20攝氏度以上且最冷月在0℃~15℃的地區劃為亞熱帶氣候區。根據降水把亞熱帶氣候分為亞熱帶季風氣候(1000mm以上,大陸東岸,除東亞外均稱亞熱帶季風性濕潤氣候)和地中海氣候(300mm~1000mm,大陸西岸)。典型動物阿爾卑斯山羊獼猴靈貓等。植被亞熱帶常綠闊葉林亞熱帶常綠硬葉林土壤紅壤黃壤等。

溫帶氣候[編輯]

把最熱月在20攝氏度以上且最冷月均溫在0℃以下(冬冷夏熱型),常年月均溫在0至20攝氏度之間(終年溫和型)的地區劃為溫帶氣候區。終年溫和型的為溫帶海洋性氣候(700mm~1000mm,大陸西岸);冬冷夏熱型根據季風是否顯著分為溫帶季風氣候(400mm以上,大陸東岸)、溫帶大陸性氣候(400mm以下)。在簡化的氣候分類法中,常將亞寒帶針葉林氣候劃歸溫帶大陸性氣候。典型動物松鼠黑熊黃羊旱獺雙峰駝子午沙鼠駝鹿紫貂等。植被溫帶落葉闊葉林溫帶混交林溫帶森林溫帶草原亞寒帶針葉林土壤黑鈣土荒漠土灰化土棕壤褐土等。

寒帶氣候[編輯]

把最熱月均溫在10℃以下的地區劃為寒帶氣候區。根據最熱月均溫把寒帶氣候分為苔原氣候(最熱月均溫突破0℃)和冰原氣候(最熱月均溫不突破0℃)。典型動物馴鹿北極狐北極熊海豹等。植被有寒帶苔原極地冰原,在極度寒冷的地區沒有植被覆蓋。土壤冰沼土,冰原氣候區未發育土壤

高地氣候[編輯]

該氣候區垂直自然帶赤道兩極出現的水平自然帶相類似,其帶譜的多少與山地海拔高度以及所處的緯度有關。其基帶水平地帶性決定的自然帶一致,雪線高度與氣溫正比,與降水反比

記錄[編輯]

現代[編輯]

Instrumental temperature record of the last 150 years

在過去的幾個世紀里,人們可通過溫度計、氣壓計、風速計等氣象儀錶的測量獲知現代氣候記錄的細節。氣象儀錶常用來研究現代天氣狀況,但過去幾年已知的錯誤測量數據和當時所處環境都發生變化,氣象儀錶也有損壞,因此研究過去幾世紀的氣候必須考慮這些因素。[29]

古氣候學[編輯]

古氣候學是研究地質時期氣候的學科。它採集冰蓋、樹木年輪、沉積物、珊瑚礁及岩石的數據來推斷過去的氣候來解釋一段時間內的氣候穩定性及變化現象,並揭示氣候的演變是否遵循規律,比如說循環規律。[30]

氣候變化[編輯]

Variations in CO2, temperature and dust from the Vostok ice core over the past 450,000 years

東方站冰芯過去450萬年二氧化碳,氣溫以及塵埃的變化。也可參閱:氣候變化全球變暖,溫度記錄,以及近年氣候變化的歸因。

氣候變化是一定時期內全球或地區性氣候的變化。 它反映了大氣在一定時期內的變化性或平均狀態,從幾十年到幾百萬年不等。這些變化是由地球內部運動,外部力量(比如說:光照強度的變化),以及最近的原因—人類活動所引起的。[31]

在最近的用法中,尤其是在一些環境政策中,「環境變化」這一術語通常僅指現代氣候的變化,包括平均地表溫度的升高,也就是熟知的全球變暖。在某些情況下,這個術語也通常被賦予一種對人為原因的推測,氣候變化框架公約中就是這樣應用的。氣候變化框架公約用「氣候的變化性」表示非人為原因引起的變化。[32]

地球過去曾經歷過周期性氣候變化,包括四次主要的冰河期。這些時期由比正常時期冷的冰河期組成,並由間冰期分隔開來。冰河時期冰雪的堆積增強了地表反射率,將更多的太陽能量反射到太空中,使大氣溫度維持在較低水平。溫室氣體的增多,比如說火山爆發所引起的,能提高全球的溫度併產生間冰期。導致冰河期形成的可能原因包括:大陸的位置,地球軌跡的變化,太陽輻射的輸出,以及火山的作用。[33]

氣候模型[編輯]

氣候模型使用定量的方法來模擬大氣[34]、海洋、地表和冰層之間的交互作用。它們被用在許多方面,包括從研究天氣和氣候系統的動態變化到對未來氣候的預測。所有氣候模型間是均衡的,或接近於均衡,當短波(包括可見波)電磁輻射照射到地球時射入能量,當長波(紅外線)電磁輻射從地球射出時釋放能量。任何不均衡都會導致地球平均氣溫的變化。

近年來討論最多的氣候模型,已被用來推測大氣中溫室氣體的持續增加所帶來的後果,這些溫室氣體主要為二氧化碳。這些模型預測了全球平均地表溫度呈上升趨勢,指出氣溫增長最快的地區是北半球高緯度地區。

模型各不相同,有的相對簡單,有的則十分複雜:

  • 簡單的輻射傳熱模型中,地球是一單個點,它能均衡釋出的能量。
  • 它能垂直或水平地擴張,垂直擴張成輻射對流模型。
  • 最終,(耦合的)大氣-海洋-海面浮冰式的全球氣候模型將能量和物質的傳遞,及輻射間的交換離散化,並用方程對此做出解釋。[35]

參見[編輯]


參考資料[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ C. W. Thornthwaite, "An Approach Toward a Rational Classification of Climate", Geographical Review, 38:55-94, 1948
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  3. ^ Climate averages. Met Office. [2008-05-17]. 
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  6. ^ Stefan Rahmstorf. The Thermohaline Ocean Circulation: A Brief Fact Sheet. Retrieved on 2008-05-02.
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