哈得来模式表示在南北半球各有一个单一环流，在低空空气向西并向赤道流动，在高空空气向东并向极地流动。三圈环流理论假定在每个半球上各有两个哈得来环流，一个出现在近赤道地区，一个出现在近极地区域。在两个环流之间是费雷尔环流，在费雷尔环流圈中，地面空气向东并向极地流动，高空则向西并向赤道流动。三圈环流理论较好地解释了地表面所观测到的风系：热带东风信风带，中纬度西风带和极地东风带。但是，这个理论与下列事实不一致：在高空中纬度西风带不是改变方向，而是风速变得更强；其次，在热带高空气常常很弱，或根本不存在；并且在三圈环流中向极地输送的能量不如热带大气从太阳辐射中得到的能量为多。此外，三圈环流理论不能解释大气中角动量的输送。
由于在热带和极地，东风带的流动方向和地球自转的方向相反，地面摩擦使其速度减慢（相对于地面），并不断地从地球获得角动量；又因为东风带的速度保持不变，因此必须把获得的角动量同时传递给中纬度西风带。中纬度向东吹的风速快于地球转动的速度，地面摩擦使其速度减慢并失去角动量传给地球，这样，它们也继续保持比较稳定的速度。怎样完成这种动量传递，三圈环流理论不能解释清楚。
二、季风环流
具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。
大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风环流也是大气环流的一个组成部分，亚洲东部的季风环流最为典型。
海陆热力性质的差异，导致冬夏间海陆气压中心的季节变化，是形成季风环流的主要原因。
太平洋是世界最大的大洋，亚欧大陆是世界最大的大陆，东亚居于两者之间，海陆的气温对比和季节变化比其他任何地区都要显著。所以，海陆热力性质差异引起的季风，在东亚最为典型，范围大致包括我国东部、朝鲜半岛和日本等地区。
冬季，东亚盛行来自蒙古—西伯利亚高压前缘的偏北风，低温干燥，风力强劲，此偏北风强烈时即为寒潮；夏季，东亚盛行来自太平洋副热带高压西北部的偏南风，高温、湿润和多雨。偏南气流和偏北气流相遇，往往会形成大范围的降雨带。
海陆热力性质的差异是形成季风的重要原因，但不是惟一的原因。气压带和风带位置的季节移动等也是形成季风的原因。例如，我国西南地区及印度一带的西南季风，就是南半球的东南信风夏季北移越过赤道，在地转偏向力影响下向右偏转而成的。
三、亚洲季风
亚洲季风区位于热带和中纬度交接处之南亚和东亚地区，同时受到中纬度和热带综观系统影响，加上夏季热源中心紧邻西太平洋和印度洋高海温区，源源不断的水汽提供了夏季季风额外的能量，使得亚洲季风环流成为一个包含了海、气、陆交互作用的复杂系统。亚洲夏季季风之建立主要表现在五、六月间发生在南亚大陆以及邻近海域之风向骤变与降水量剧增上，在夏季季风环流建立之后，由于南北温度梯度逆转，南亚地区地面风向由之前的偏北风转成西南或偏南风并伴随着显著且持续性的降水，高层则由西风转成东风。夏季季风建立除了代表环流系统的转变外，也代表南亚和东亚地区将从干冷进入暖湿的气候状态，对于区域天气影响重大。此外，亚洲季风区位于经向（哈德里环流）（Hadleycells）和纬向（沃克环流）（Walkercirculation）的主要上升区，透过下沉气流与热带外（extra-tropical）和东太平洋地区有显著的交互作用，使它在亚洲甚至全球大气环流能量平衡中占有重要的角色。
对许多亚洲国家而言，季风现象不仅是个科学问题，其消长与变化更与社会民生脉动息息相关。以印度半岛地区为例，迟来的夏季季风往往会造成干旱，影响谷物的收成；反之，强盛夏季季风带来的雨水却往往造成水患，威胁人民的生命财产安全。台湾地区受季风的影响虽不如印度半岛，但西南季风带来南海丰沛水气往往在五、六月间造成局部地区的大雨，成为仅次于台风之天气带来的灾害。因此，了解亚洲季风演变过程以及其年际变化特征便成为掌握台湾和邻近东亚地区气候变迁的关键。
四、洪涝灾害和干旱
1．洪涝的危害
自古以来，洪涝灾害一直是困扰人类社会发展的自然灾害。我国有文字记载的第一页就是劳动人民和洪水斗争的光辉画卷——大禹治水。时至今日，洪涝依然是对人类影响最大的灾害。我国长江连年洪灾给中下游地区带来极大的损失，严重损害了社会经济的健康发展。因此，研究洪涝灾害的成因、类型、特点和防治对策尤为重要。
2．洪涝的成因
洪涝灾害具有双重属性，既有自然属性，又有社会经济属性。它的形成必须具备两方面条件：第一，自然条件：洪水是形成洪水灾害的直接原因。只有当洪水自然变异强度达到一定标准，才可能出现灾害。主要影响因素有地理位置、气候条件和地形地势。第二，社会经济条件：只有当洪水发生在有人类活动的地方才能成灾。受洪水威胁最大的地区往往是江河中下游地区，而中下游地区因其水源丰富、土地平坦又常常是经济发达地区。
3．洪涝的类型
洪涝可分为河流洪水、湖泊洪水和风暴洪水等。其中河流洪水依照成因不同，又可分为以下几种类型：暴雨洪水、山洪、融雪洪水、冰凌洪水和溃坝洪水。影响最大、最常见的洪涝是河流洪水，尤其是流域内长时间暴雨造成河流水位居高不下而引发堤坝决口，对地区发展损害最大，甚至会造成大量人员伤亡。
4．洪涝的特点
从洪涝灾害的发生机制来看，洪涝具有明显的季节性、区域性和可重复性。如我国长江中下游地区的洪涝几乎全部都发生在夏季，并且成因也基本上相同，而在黄河流域则有不同的特点。
同时，洪涝灾害具有很大的破坏性和普遍性。洪涝灾害不仅对社会有害，甚至能够严重危害相邻流域，造成水系变迁。并且，在不同地区均有可能发生洪涝灾害，包括山区、滨海、河流入海口、河流中下游以及冰川周边地区等。
但是，洪涝仍具有可防御性。人类不可能彻底根治洪水灾害，但通过各种努力，可以尽可能地缩小灾害的影响。
5．洪涝的防治
洪涝灾害的防治工作包括两个方面：一方面减少洪涝灾害发生的可能性，另一方面尽可能使已发生的洪涝灾害的损失降到最低。
加强堤防建设、河道整治以及水库工程建设是避免洪涝灾害的直接措施，长期持久地推行水土保持可以从根本上减少发生洪涝的机会。
切实做好洪水、天气的科学预报与滞洪区的合理规划可以减轻洪涝灾害的损失。建立防汛抢险的应急体系，是减轻灾害损失的最后措施。
6．干旱
仅仅从自然的角度来看，干旱和旱灾是两个不同的科学概念。干旱通常指淡水总量少，不足以满足人的生存和经济发展的气候现象。干旱一般是长期的现象，而旱灾却不同，它只是属于偶发性的自然灾害，甚至在通常水量丰富的地区也会因一时的气候异常而导致旱灾。干旱和旱灾从古至今都是人类面临的主要自然灾害。即使在科学技术如此发达的今天，它们造成的灾难性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，随着人类的经济发展和人口膨胀，水资源短缺现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重，干旱化趋势已成为全球关注的问题。
干旱是因长期少雨而空气干燥、土壤缺水的气候现象。
①小旱。连续无降雨天数：春季达16～30天、夏季16～25天、秋冬季31～50天。
②中旱。连续无降雨天数：春季达31～45天、夏季26～35天、秋冬季51～70天。
③大旱。连续无降雨天数：春季达46～60天、夏季36～45天、秋冬季71～90天。
④特大旱。连续无降雨天数：春季在61天以上、夏季在46天以上、秋冬季在91天以上。
五、西伯利亚高原
西伯利亚是俄罗斯境内北亚地区的一片广阔带。西起乌拉尔山脉，东迄太平洋，北临北冰洋，西南抵哈萨克斯坦中北部山地，南与中国、蒙古和朝鲜等国为邻，面积1276万平方千米，除西南端外，全在俄罗斯境内。也有人将北冰洋同太平洋水系分水岭作为其东界（以东称远东区）。东西长约7，000多公里，南北宽达3，500公里，面积约1，000万平方公里。
西伯利亚——更像是一个形象的区域范围而不是一个地理名词。整个乌拉尔山以东，整个亚洲大陆的北部，很多人，特别是外国人，通常叫做西伯利亚。那些从来没有到过这里的人，对于这一广阔的区域——城市、森林、海洋、江河、湖泊和沼泽，有一种成见，总是把它和雪域、严寒、空旷、野蛮联系起来。
而实际上，西伯利亚是形式多样的。可根据某些条件将其分为一些区域：西部和北部西伯利亚、阿尔泰、图瓦、哈卡斯、萨彦和外贝加尔地区、雅库特、甚至最北面的一部分也可以列入西伯利亚。从西至东七千公里，从北至南三千五百公里，1000万平方公里，几乎相当于20个法国的面积——这就是西伯利亚！
六、气象观测站
1．什么是气象学
气象、天气、气候的概念是不同的。气象是指大气中的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷电、光象等各种物理状态和物理现象。天气是指短暂时间（瞬时、几小时到几天）内的冷、热、干、湿、风、云、雨、雪等气象要素的综合状况。而气候则指某地区多年的天气特征。
一个地区与另一个地区的气候是不同的。同一区域内，一年四季的气候也有所差异，每天同样有差异，即每天24小时昼夜变化和一年四季的变化；还有就是天气的非周期变化，即在短时间内因不同气团的影响而发生冷、热、干、湿等变化。
天气、气候的变化受太阳辐射、大气环流和地理环境的影响，而太阳辐射是天气中一切物理过程或气候变化的基本因素，大气环流是引起各地气候差异及天气非周期变化的原因，地理环境可影响大气的热量平衡及水量平衡和环流形势。
2．气象观测
研究测量和观察地球大气层的物理和化学过程的方法和手段的学科。测量和观察的内容主要有大气气体成分及其浓度、气溶胶粒子、大气温度、湿度、压力、风、蒸发、降水、辐射能、云、天气现象、大气能见度、大气电学和光学现象等。气象观测包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感和气象卫星探测等。
气象观测常将全球或某个区域内的各种观测项目组建成气象观测网来进行。观测可分为两大类：①常规观测网。一种长期稳定地进行观测的全球性组织，为日常天气预报积累气候资料服务，它包括了全球的气象观测站、船舶站、气象雷达站和气象卫星接收站。②专门观测网。一种为特定研究内容设置的观测系统，例如日本的暴雨实验和美国的强风暴试验的观测网。它往往会使用较为特殊的仪器设备以及制定专门的观测规范。
一个较完整的现代化气象观测系统由观测平台、观测仪器、资料收集和处理系统组成。①观测平台。根据特定的技术要求安装或架设仪器的基点。如气象观测场、气象铁塔、气象船、海上浮标等属于地面气象观测平台；气球、飞机、火箭和气象卫星属于高空气象观测平台。②观测仪器。一种将大气物理和大气化学要素转变为可读出输出信号的设备，主要包括感应元件、转换和传输部件以及输出仪表三大部分。如气压表、温度计、湿度表、气象雷达等。③资料收集和处理系统。一种将仪器输出信号按一定格式采集、存储，经过人工或计算机处理后进行显示、存储并及时地将其转发给气象观测网中心的工作系统。
3．什么是气象因素
气象因素主要为气压、气温、湿度、风速、降水和日照。
气压，即大气柱在单位面积上施加的压力。气压的单位有两种，一种以水银柱高低来表示气压高低，例如一个大气相当于760毫米汞柱；另一种在天气预报上我们听到过“帕”这种单位，这是国际单位制中压力的单位，以单位面积上所受大气柱压力大小表示气压高低，1帕表示在1平米面积上受到1牛顿的力。一个760毫米汞柱的标准大气压相当于101325帕。
气温，大气的气温即是气温，国际单位用摄氏度（℃）。气象上指的气温是以安置在1．5米高的百叶箱里的空气温度为标准，所以有时气象台预报的气温会与我们实际所处环境的气温有所关。
七、天气预报的前哨——气象站
一谈起气象站，人们首先想到的就是那美丽的小白屋和高高的风向标和风杯。风向标和风杯是观测风的，小白屋又是干什么的呢？它是观测大气的温度和湿度的。那里面放着最高温度表、最低温度表、干球温度表、湿球温度表。干球温度表用于观测大气的温度。干球温度表和湿球温度表的读数结合在一起算出大气的湿度。
你一定会问，既然是观测大气的温度和湿度，把温度表放到大气中不就得了，为什么还要搭个小白屋呢？原来，如果把温度直接放到大气中，由于温度表吸收太阳辐射的能力比大气大得多，太阳一晒，温度表表面的温度很快就上升，测到的就是温度表表面的温度，而不是大气的温度了。
小白屋虽小，却很考究。它是一个名副其实的小白屋。里里外外通体雪白，连四只脚和它前面的小梯子都漆成白色，为的是投射到小屋上的阳光全部被白色的表面反射回去，屋内的空气不致因为屋壁升温而烤热，这样测出的温度就是实际的空气温度而不是受到屋壁升温影响后的空气温度。
小白屋的四壁并不严实，而是做成百叶形状的，就像生活中非常好看的百叶窗一样。这样，小白屋周围的空气就可以自由进出，屋内外温度就是一样的了。这样测出的温度就是真正的空气温度了。
小白屋中温度表所观测的温度，并不是真正地面上的温度，而是1．5米左右高度的空气温度。在这个高度上，空气温度的变化比较稳定，一个地方的温度能够代表它周围相当大范围内的冷暖。而且，这个高度是人类常见活动的高度，因此观测记录更有实用价值。如果真去观测地表面的温度，比如说城市水泥地面上的温度，必然一会儿烫得要死，一会儿又冷得要命，而且只能说明观测地点附近一丁点儿大的地方的情况。因此，除非有特殊需要，比如要了解建筑工人夏天艰苦的工作条件，一般是不会观测地表面的温度的。现在，气象工作者们已经约定，就把1．5米左右高度的空气温度称为地面温度，以这种“地面温度”对外进行气象发布。
空气温度用摄氏度（符号为℃）表示。欧美有些国家流行华氏度。两种温度之间的换算公式是：
摄氏度=（华氏度-32）5／9
华氏度=-摄氏度5／9+32
我们常说的超过37℃的炎热天气，用华氏度表示就在100左右了。
