第一章引论

本章主要介绍气象学与气候学的研究对象、研究内容，课程目标任务；大气的主要成份及其气象意义；大气的垂直分层及各层的特点；大气的物理性状、描述大气状态参量变化的大气状态方程。通过对我国气象学与气候学发展取得巨大成就了解，使学生增强爱国主义情怀, 增强民族自豪感；培养学生勤于思考，用于探索的精神；通过全球变暖、臭氧层等拓展材料阅读，增强学生的环保意识。

●1.1课程简介

气象学与气候学有悠久的发展历史。本节主要介绍本课程的研究对象、气象学的分支学科，研究内容，本课程的的目标任务。

●1.2大气组成

地球现代大气是由多种气体、水汽、固体杂质和液体微粒的混合物。本节主要介绍大气的主要组成成分及其在气象学上的重要意义。

●1.3大气结构

大气在垂直方向上的物理性质有显著差异。按照大气温度、成分、电荷等物理性质的差异和垂直运动的特点将大气分为五层。本节主要介绍大气各层次的特点，重点介绍对流层的特点。

●1.4气象要素

气象要素是表示大气属性和大气现象的物理量。本小节介绍主要气象要素及其涵义。

●1.5大气状态方程

大气状态方程是描述空气状态变化规律的关系式。本小节主要介绍气象上常用的大气状态方程及其物理意义。

第二章大气的热能和温度

大气内部始终存在着冷与暖、干与湿、高气压与低气压三对基本矛盾。 其中冷与暖的矛盾又是最主要的矛盾，它所表现出的地球及大气的热状况，温度分布和变化，制约着大气的运动，影响着云与降水的形成。因此，大气的热能和温度成为影响天气变化的一个基本因素，同时也是气候系统状态及演变的主要控制因子。地球上热量的基本来源是太阳辐射。本章将着重分析太阳辐射如何通过大气达到下垫面，并通过下垫面引起大气增温、冷却的物理过程，在此基础上，讨论大气温度随时间变化和空间分布的一般规律。通过对太阳能资源分布的学习，使学生树立正确的能源消费观念；用所学知识解释身边天气现象，培养理论联系实践，学以致用的意识。

●2.1太阳辐射及其在大气中的减弱

太阳辐射是大气物理过程和气候系统的最主要能量来源。在透过大气时会被明显的减弱。本小节本小节主要介绍太阳辐射辐射光谱和太阳常数；大气对太阳辐射的吸收、散射和反射作用。

●2.2到达地面的太阳辐射

到达地面的太阳辐射称为总辐射，分为直接辐射和散射辐射两部分。它们都受到太阳高度角、大气透明度等因素影响，明显表现出时空变化规律。本小节主要介绍太阳高度、大气透明度等因素对直接辐射、散射辐射和总辐射的影响及其时间变化和空间分布规律。

●2.3地面和大气辐射

地面和大气之间不停地进行着能量的交换，进而会造成气温的变化，气温的变化取决于地面和地气系统能量的收支变化。本节主要介绍地面和大气辐射的能力和性质；大气对地面对大气长波辐射吸收的特点，大气逆辐射和有效辐射，地面和地-气系统的辐射差额及时间变化和空间分布规律。

●2.4大气的增温与冷却

海洋和陆地是地球面积最大、性质对比最显著的下垫面，海陆增温与冷却有很大差异；大气增温与冷却是空气内能增加或减少的反映，绝热变化与非绝热变化是引起空气内能变化的主要途径。本小节主要介绍海陆热力性质差异对增温和冷却的影响，空气的非绝热变化形式和空气绝热变化对内能的影响。

●2.5位温和假相当位温

位温和假相当位温是与绝热变化和非绝热变化过程有关的两个概念，位温可用于不同高度气块热状态的比较，假相当位温在次天气尺度和中尺度强降水系统的诊断分析中是重要的热力学参量和水分诊断指标。本小节介绍了位温和假相当位温的概念和特征。

●2.6大气稳定度

大气层结稳定度是衡量大气稳定程度与否的物理量，与垂直方向上的温湿分布有关。许多天气现象的发生都和大气稳定度有关。本小节主要分析大气稳定的概念及大气稳定度的判别依据。

●2.7气温随时间的变化

气温周期性和非周期性的变化分别是由地球周期性运动和大气运动的影响所致。本小节主要介绍气温日变的特点、日较差及影响因素；年变化特点、年较差及影响因素。

●2.8气温的水平分布

气温的分布受到纬度、海陆分布、地形、洋流等因素的影响。本小节主要介绍气温的表示方法、影响气温分布的因素和全球海平面气温分布的特点和成因。

●2.9气温的垂直分布

气温一般随高度的增加而降低，但在有些气层里会出现气温随高度而增高的逆温现象。本小节主要介绍气温随高度变化的一般规律、逆温及其主要类型。

第三章大气中的水分

水在大气中是最非常活跃的因素，大气从海洋、湖泊、河流及潮湿土壤的蒸发、或植物的蒸腾中获得水分，.水分进入大气后，由于它本身的分子扩散和空气运动的传递而散布于大气之中。在一定条件下水汽发生凝结，形成云、雾等天气现象，并以雨、雪等降水形式重新回到地面，地球上的水分就是通过蒸发，凝结和降水等过程循环不已。地球上水分循环过程对地-气系统的热量平衡和天气变化起着非常重要的作用。因此，本章首先分析大气中水分相变的物理过程，在此基础上，分析云、雾和降水的形成，探讨人工影响降雨的基本原理，从而为我们掌握天气变化的规律，为进行天气预报和人工影响天气工作打下基础。运用谚语“霜重见青天”、“十雾九晴”“大风无霜”等谚语，让学生理解其中的科学道理和蕴含的辩证关系，感受广大人民群众的智慧，体会科学源于实践，培养善于观察的意识，启发辩证思维。

●3.1蒸发与凝结

大气中各种凝结或凝华现象是水相变化是的结果。研究探讨水相变化的物理过程是认识和理解各种凝结现象的基础。本节主要介绍蒸发与凝结判断的依据；饱和水气压及影响因素；影响蒸发的因素；水汽压及相对湿度的时间变化；大气中水汽凝结的条件。

●3.2露霜、淞与雾

露霜、淞是在近地面大气中水汽的凝结现象，雾是贴地悬浮的大气水汽凝结现象，它们都是生活中常见的天气现象。本小节主要介绍露霜、雾凇雨凇、雾的概念和形成。

●3.3云

云是悬浮天空的大量水滴、冰晶或两者的集合体。本小节主要介绍云的形成、分类以及三大类云的形成、特点、及天气特征。

●3.4大气降水

有云不一定降水，降水的形成需要一定的条件。本小节主要介绍降水形成的宏观条件和微观物理过程；探讨根据自然降水的原理，实施人工降雨的措施。

第四章大气运动

大气运动的产生和变化直接取决于大气压力的空间分布和变化。研究大气的运动首先要从大气压力的时空变化和分布入手。本章主要介绍大气压强随高度和时间的变化；从温压场的角度，分析气压场的型式和空间结构特点；从力的角度分析大气运动的形式；最后介绍全球大气运动形成和维持的因素及大气环流的特征。通过温度场、气压场和风场关系的教学，是学生学会用辩证的、综合的，联系的和发展的观点看问题和分析问题的能力。

●4.1气压随高度的变化

气压随高度是按照指数递减的，在低层密度大的气层里气压随高度降低的快。在对气压进行定性分析的基础上，介绍大气静力学方程及其物理意义，大气静力学方程的应用；定量描述气压和高度规律的等温压高方程，及其物理意义、应用条件等。

●4.2气压随时间的变化

某地气压的变化，实际上是该地上空气柱重量增加或减少的反映。一个地方的空气质量了少了，；另一地方的空气质量就会增加。气压随时间的变化是由大气运动造成地球大气质量重新分布的结果。本小节主要介绍引起气压变化的热力因子和动力因子对气压变化的影响。

●4.3气压场的表示方法

气压的空间分布叫气压场。本小节主要介绍气压的表示方法，学会运用等压面图分析空间气压分布的方法。

●4.4气压系统及其空间结构

因为受到下垫面的影响比较大，低空气压场比较复杂，而高空气压场比较简单，并且气压系统的结构也会随高度发生变化。本小节主要介绍气压系统的型式和气压系统随高度变化的原因及特点。

●4.5作用在水平运动空气上的力

空气做水平运动说明有力作用其上面。本小节主要介绍水平气压梯度力、水平地转偏向力、惯性离心力和摩擦力的概念、大小、方向和作用。

●4.6自由大气中空气的水平运动

水平方向上不同力的组合形成不同的水平运动形式。本小节主要介绍地转风和梯度风的概念、形成过程、运动方向。

●4.7自由大气中风随高度的变化

自由大气中，由于水平温度梯度的存在会使风会随高度而改变。 本小节在介绍热成风的形成、大小、方向的基础上，介绍在不同温压场配置下，风速高度变化的特点。

●4.8摩擦层中空气的运动

摩擦层中空气运动还会受到摩擦力的影响，起作用表现在会降低风速、改变风向，使风斜穿等压线，由高压流向低压。本小节分析摩擦层风在等压线平直气的压场和高气压、低气压中力的平衡关系以及摩擦力对空气水平运动的影响。分析摩擦层中风速高度变化的特点。

●4.9大气环流

大气环流是指规模大、持续时间比较长的大气运动。大气环流的形成和维持受到太阳辐射、地球自转、下垫面和摩擦力因素的影响，使大气环流表现出平均经向环流、平均纬向环流和平均水平环流的特政。本节主要介绍大气环流的影响因素、大气环流的特征、大气环流的时间变化。

第五章天气系统

天气系统是指引起天气变化和分布并具有典型特征的大气运动系统。它总是处在不断新生、发展和消亡过程中，在不同发展阶段有其相对应的天气现象。各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度，而且各种尺度系统间相互交织、相互作用。各类天气系统都是在一定的大气环流和地理环境中形成、发展和演变着，都反映着一定地区的环境特性。认识和掌握天气系统的形成、结构、运动变化规律以及同地理环境间的相互关系，对于了解天气、气候的形成、特征、变化和预测地理环境的演变都是十分重要的。。本章主要介绍不同纬度高、低空主要的天气系统、以及形成、时空分变化规律和相应的天气特点。通过台风天气的利害的两重性，培养辩证看问题的意识；通过我国雪龙号穿越“咆哮西风带”的例子，培养敢于挑战，勇于攀登的探索精神。通过教学，使学生能学会运用辩证唯思想和方法去分析问题和解决问题。

●5.1气团

本小节主要介绍气团的概念、形成条件、气团的变性；气团的地理分类和热力分类，以及不同气团的天气特征。

●5.2锋

锋是冷暖气团相遇形成的狭窄过渡区域，是温带地区常见的天气系统，是中间尺度的的天气系统。不同的典型锋有不同的天气特征。本节主要介绍锋的形态特征、气象要素特征，锋的类型及其不同锋面的特点。

●5.3中高纬度高空主要天气系统

中高纬度的对流层上空盛行着波状西风气流。在西风带大气长波、短波发展演变过程中，会形成闭合的高压和低压。这些长波、短波和闭合高压、低压系统不但相互联系，而且可以相互转化，共同构成了中高纬度高空的主要天气系统，它们对中高纬度的天气变化具有很大影响。本小节主要介绍中高纬度高空主要天气系统。主要包括大气长波、阻塞高压和切断低压、大气短波槽、切变线、低涡等天气系统。

●5.4温带气旋

温带气旋是指具有锋面结构的温度场不对称的温带低压，因而又称锋面气旋，是活动在温带地区重要的天气系统之一。本小节介绍了锋面气旋的概念、结构、形成条件和形成发展的过程。

●5.5冷性反气旋

冷性反气旋也叫冷高压，是发生于极其寒冷的中纬度和高纬度地区的冷型高压系统。它以冬季最多见。其势力强大、影响范围广泛，往往给活动地区造成降温、大风和降水，是中、高纬地区冬季最突出的天气过程。本小节主要介绍冷性反气旋的一般天气特点；寒潮概念、形成和爆发的条件、寒潮最突出的天气特点。

●5.6副热带高压

副热带高压是副热带地区最重要大型天气系统。它的维持和活动对低纬与中高纬度地区之间水汽、热量、能量、动量的输送和平衡起着重要作用，对低纬环流和天气变化也有重大影响。本小节主要介绍副高的结构、一般天气特征。

●5.7西太平洋副热带高压

]西太平洋副高是亚洲夏季风环流系统的重要组成成员，是向我国大陆输送水汽的重要天气系统，对我国夏季天气影响十分显著。本小节主要介绍西太平洋副高移动变化的一般规律，西太平洋副高的季节移动对我国东部地区天气和气候的影响。

●5.8热带低压

热带气旋是形成于热带海洋上、具有暖心结构、强烈发展的气旋性涡旋。是热带地区最重要的天气系统之一，其活动对中低纬度地区，尤其低纬度地区的天气气候有重要影响。本节主要介绍热带气旋的概念、等级和名称，台风的流场、温度场、气压场的结构，台风的天气，台风的形成及移动规律。

第六章气候的形成

气候的形成和变化受多种因子的制约。近代气候学把气候形成的影响因子分成两类：外部因子是影响气候而本身不受气候影响的因子。如太阳辐射、地球轨道参数的变化、大陆飘移、火山活动等。内部因子是气候系统各成分（岩石圈、大气圈、水圈、生物圈、冰雪圈）之间的相互作用。外部能量必须通过系统内部的相互作用才能产生影响。本章着重阐明太阳辐射、环流因子（包括大气环流和洋流）下垫面因子（包括地形与地面特性、冰雪覆盖）在气候形成中的作用。通过学习，使学生认识到气候变化复杂性，树立全球变化意识；结合泰山气候特点，说明泰山气候资源开发对旅游生态带来的影响，增强热爱家乡意识；通过了解冰雪圈气候的研究，培养科学探索意识。

●6.1气候形成的辐射因子

太阳辐射是气候系统最主要能量来源。不同地区的气候差异及各地气候的季节变化主要是由于太阳辐射在高、低纬度的分布不均及随时间的变化所造成的。太阳辐射是在气候形成中起主导作用的因素。本小节主要介绍天文辐射与天文气候带，地面热量平衡概念及全球热量平衡模式等问题。

●6.2气候形成的环流因子

环流因子包括大气环流、洋流。环流因子尤其是大气环流，能影响热量和水分的重新分配，对气候的形成起直接的控制作用，使全球的气候的分布进一步复杂化。本小节在介绍大气环流对热量传输、对水分循环影响的基础上，介绍不同纬度主要大气环流影响下的气候。

●6.3地形对气候的影响

绵亘的高山山系和庞大的高原是气流运行的阻碍，它们对寒潮和热浪移动都有相当大的障壁作用，同时它们本身的辐射差额和热量平衡情况又具有其独特性，因此它们对气候的响是非常显著而广泛的。本小节介绍不同尺度地形对气温和降水的影响。

●6.4地形与地方性风

地形除了对气温和降水的影响外，是通过热力和动力作用对风产生影响。本小节介绍地形对高原季风、山谷风、焚风、峡谷风的影响。

●6.5下垫面的局地特性与小气候

小气候学是研究近地气层和土壤上层气候的一门科学，是气候学的一个重要分支。小气候研究具有很大的实践意义，因为人类经常活动在近地面层，人类可通过改变下垫面的局部恃性影响和改造小气候，使之更适于人类的生活和生产的需要。本小节主要介绍局地下垫面的特性对小气候形成的影响，并重点对城市小气候、森林小气候的形成与特点做了介绍。

●6.6冰雪覆盖与气候

冰雪面是一种特殊的下垫面，对气候的形成有特殊的机制。本小节介绍冰雪覆盖面对大气的致冷和致干作用，及对大气环流和降水可能造成的影响。

第七章气候带和气候型

世界各地区的气候错综复杂，各具特点。但可以从形成气候的主要因素和气候的基本特点，把全世界分成若干气候带和气候型，使错综复杂的全球气候系统化。这有利于研究、比较与了解各地气候的主要特点和形成规律，有利于对气候资源的认识、开发和利用。本章主要介绍世界气候带与气候型的划分原则和方法、高地气候的一般特征等问题。通过气候分类法的发展完善过程，让学生懂得科学探索永无止境，科学研究要精益求精，一丝不苟，这是青年学子应高具有的品质。

●7.1气候带与气候型的划分

气候分类的方法很多，并随气候学的发展不断完善和提高。本节主要介绍世界气候带与气候型的划分原则和方法，对柯本气候分类法和斯查勒气候分类做了评价，简要介绍了周淑贞的气候分类。

●7.2高地气候

由于山地气温，降水诸要素的垂直变化，在山地不同高度范围内出现了不同的水热组合，形成山地垂直气候带，遂导致高山气候具有明显的垂直地带性。这种垂直地带性又因高山所在地的纬度和区域气候条件而有所不同。本小结主要介绍了高地气候的一般特征。

第八章气候变化和人类活动对气候的影响

地球上各种自然现象都在不断地变化之中，气候也不例外。根据观测事实，地球上的气候一直不停地呈波浪式发展变化，冷暖干湿相互交替，变化的周期长短不一。前两章所论述的现代气候是地球气候变化长河中的一个发展阶段。本章主要介绍不同时期气候变化的史实、影响气候变迁的因素，尤其是人类活动对气候变化的影响。 当前人类正在面临气候变暖带来的生态、环境、安全等重大问题的巨大的挑战，尤其是人类活动对气候产生的不利影响。认识气候变化规律可以人工影响和调控局部气候的变化，同时进一步增强气候变化意识，把保护环保变成个人的自觉行动，以促进气候、环境与人类的协调和可持续发展。

●8.1气候变化的史实

长时期气候变化表现为不同时间的冷暖与干湿交替的主要特征。本章主要介绍气候研究的基本方法，不同时期气候变化的历史事实。

●8.2影响气候变迁的因素

气候的形成和变化受多种因子的影响和制约。既有内部因子也有外部因子，有的影响气候长周期的变化，有的影响现代气候的变化。本小结主要介绍影响气候变化的各种因素，尤其是人类活动对气候的重要影响。