氣候系統(tǒng)由大氣、海洋、陸地表面、冰雪覆蓋層和生物圈等五個(gè)部分組成。太陽輻射是這個(gè)系統(tǒng)的主要能源。在太陽輻射的作用下，氣候系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生一系列的復(fù)雜過程，各個(gè)組成部分之間，通過物質(zhì)交換和能量交換，緊密地聯(lián)結(jié)成一個(gè)開放系統(tǒng)。

大氣是氣候系統(tǒng)中最容易變化的部分，例如，當(dāng)外界熱量輸入(主要是太陽輻射)發(fā)生變化后，通過各種熱量輸送和交換過程能在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，調(diào)整對流層溫度的分布。

海洋占地球表面面積的71％左右，它能吸收到達(dá)地表的大部分太陽輻射能，海水又具有很大的熱容量，所以它是氣候系統(tǒng)中一個(gè)巨大的能量貯存庫。洋流在熱量輸送和全球熱量平衡中起著巨大的作用，海洋表層在數(shù)月到數(shù)年內(nèi)與大氣或海冰相互發(fā)生作用，調(diào)節(jié)其溫度。海洋的深層熱量調(diào)節(jié)時(shí)間則需要幾百年。

陸地表面具有不同的海拔高度、地形、巖石、沉積物和土壤，以及河、湖、地下水等。河、湖、地下水是水分循環(huán)中的重要組成部分，它們也是氣候系統(tǒng)中容易變化的部分。陸塊位置、高度和地形發(fā)生變化的時(shí)間尺度，在氣候系統(tǒng)的所有組成部分中是最長的。

冰雪覆蓋層包括大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪被等。雪被和海冰有很明顯的季節(jié)變化，冰川和冰原的變化要緩慢得多。冰川和冰原的體積變化與海平面的變化有密切的聯(lián)系。冰雪具有很大的反射率，在氣候系統(tǒng)中，它是一個(gè)致冷因素。

生物圈指的是陸地上和海洋中的植物以及生存在大氣、海洋和陸地的動(dòng)物。生物對于大氣和海洋的CO2平衡、氣溶膠的產(chǎn)生，以及其他氣體成分和鹽類有關(guān)的化學(xué)平衡都有很重要的作用。植物可以隨著溫度、輻射和降水的變化而發(fā)生自然變化，其變化的時(shí)間尺度為一個(gè)季節(jié)到數(shù)千年不等；而且植物反過來又會(huì)改變地面反射率和粗糙度,影響水分的蒸發(fā)、蒸騰，以及地下水循環(huán)。由于動(dòng)物需要得到適當(dāng)?shù)氖澄锖蜅⒌兀詣?dòng)物群體的變化，也反應(yīng)了氣候的改變。

氣候系統(tǒng)的屬性可以概括為以下四個(gè)方面：熱力屬性，包括空氣、水、冰和陸地的溫度；動(dòng)力屬性，包括風(fēng)、洋流及與之相聯(lián)系的垂直運(yùn)動(dòng)和冰體移動(dòng)；水分屬性，包括空氣濕度、云量及云中含水量、降水量、土壤濕度、河湖水位、冰雪等；靜力屬性，包括大氣和海水的密度和壓強(qiáng)、大氣的組成成分、大洋鹽度及氣候系統(tǒng)的幾何邊界和物理常數(shù)等。這些屬性在一定的外因條件下通過氣候系統(tǒng)內(nèi)部的物理過程(也有化學(xué)過程和生物過程)而互相關(guān)聯(lián)著，并在不同時(shí)間尺度內(nèi)變化著。

有的科學(xué)家把氣候狀態(tài)定義為：氣候系統(tǒng)的全部成分在任一特定時(shí)段內(nèi)的平均統(tǒng)計(jì)特征。這個(gè)定義的可取之處在于：

(1)它指出氣候的物質(zhì)基礎(chǔ)是氣候系統(tǒng)，而不僅僅是大氣，它和天氣系統(tǒng)是有區(qū)別的；

(2)氣候是一個(gè)歷史的概念，它和特定的時(shí)間階段相聯(lián)系，而不存在絕對的氣候概念；

(3)某一時(shí)段的氣候狀態(tài)是指這一時(shí)段氣候系統(tǒng)各屬性的平均統(tǒng)計(jì)特征，不像天氣是指某一瞬時(shí)或某一短時(shí)間內(nèi)大氣中氣象要素和天氣現(xiàn)象的綜合。

必須指出，氣候是復(fù)雜的自然地理現(xiàn)象之一。氣候系統(tǒng)本身就說明了這個(gè)問題，氣候的地帶性和非地帶性的地區(qū)差異，更足以表征它的自然地理特性。

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