气候预测与人工影响天气--新疆气象手册（10）第1篇2章6-7节

20191219

6 气候预测

6．1 主要气候过程

天气预报的实质是对天气过程演变规律的认识、掌握和应用。显然，有物理根据的气候预测的实质是对气候过程演变规律的认识、掌握和应用。在复杂的气候系统中，在气候系统各组成部分内部以及各组成部分之间，存在着多种气候过程（见下图），其中对气候变化起主导作用的气候过程有：

 气候过程示意图 （转引自参考文献3，第194页）

6．1．1 辐射过程

气候系统的辐射收支是系统的主要能量成员。太阳活动有可能改变达到大气顶部的太阳辐射强度；大气成分（如二氧化碳、水汽、臭氧等）和气溶胶可以影响大气中的辐射传输；云通过它对辐射的反射、散射、吸收和透射等过程有非常复杂的影响；地球表面的辐射过程主要受植被、冰雪覆盖状况和土地利用状况的影响，它们主要是改变地面的反射率，影响对太阳辐射的吸收能力。

6．1．2 云过程

云通过凝结、蒸发以及感热和潜热的释放，使大气动力过程与水分循环过程相耦合，也可以通过对太阳辐射的影响把水汽相变与大气辐射过程相耦合，通过降水与地面水文过程相耦合。云与辐射的相互作用，云过程的参数变化是气候模拟中一个十分重要的问题。

6．1．3 陆面过程

陆地表面因不同的土壤特性和植被类型、雪盖状况和土地利用状况而具有不同的物理特性，如反射率、粗糙度和土壤湿度等，它们影响地面与大气之间的动量、能量和物质交换，从而影响气候，已有的研究证明，大范围陆地表面的持续异常是大气环流和气候变化中的一个重要因子。

6．1．4 海洋过程

海洋在几乎所有时间尺度的气候变化中有重要作用，气候变化及其预测问题只有充分了解大气和海洋耦合动力学的基础上才有可能解决。热带海洋与大气之间有最强烈的耦合，是产生年际气候变化的强信号。世界大洋环流的缓慢变化及相应的能量和物质输送，海气之间的各种交换过程，包括能量、水分和二氧化碳等微量气体的交换，对十年或更长时间尺度的气候变化有十分重要的作用。

6．1．5 冰雪圈过程

从季到百万年时间尺度的地球表面最显著、范围最广的变化是冰雪圈的变化。冰雪的存在增大地表的反射率，减少地面与大气之间的热输送；海冰的存在抑制海洋内的动力混合和海气之间的辐射和潜热交换。因此，持续的大范围的海冰和积雪范围的异常对气候有重要的影响。

6．1．6二氧化碳过程

前两节已经叙述，二氧化碳在大气“其它成分”中含量较多并对红外辐射有较强的吸收能力而成为最重要的温室气体。工业化所带来的大气中二氧化碳和其它温室气体含量剧增是人类活动影响气候的主要方式之一。气候系统中大气–海洋–陆地生态系统之间二氧化碳的生物地球化学循环与物理气候过程之间的相互作用是气候长期变化的最重要的过程之一。

6．2 气候系统内的主要反馈机制

从本质上来说，气候的形成和它的变化，就是组成气候系统的各部分之间的相互作用、物理、化学与生物过程相互作用的结果，任何加于这个系统的“外力”，也必须通过系统内部的相互作用来实现。存在于气候系统中的各类反馈机制，就是上述相互作用过程的具体表现。这里列举几类重要的反馈机制，其中有些反馈过程有使系统变化振幅加大的作用，称之为正反馈，另一类反馈过程有使系统变化阻尼的作用，称之为负反馈。

6．2．1 温度—冰—反射率的反馈