生物气候学是气候学和生态学的边缘学科，主要研究气候环境对生物的影响。2000多年前希波克拉底（Hippocrates）在他的《空气、水和地点》论文中已提到这一问题，但作为一门学科的时间还不长，20世纪60年代随着人们对环境恶化问题的日益关心，才为人所共知。因天气和气候的每一方面，均对生物产生某些影响，故其研究范围广泛，在不同领域，其着重点又有所不同。

生物气候学（Phenology, Bioclimatology）是研究气候因子之季节性变化及生物活动之周期性关系。例如，天气和气候对动植物和微生物的影响；对正常健康人的生理过程及其疾病的影响；房屋和城市小气候对人类健康的影响；历史气候条件对人类发展和分布的影响等。基于对太阳辐射、大气环流、空气温湿度等不同气候因子的分析，创造出符合人类舒适度的气候环境并降低人工建设的能耗。希波克拉底（Hippocrates）早在2000多年前，在《空气、水和地点》中就曾提到物候概念，维克多·奥戈亚（Victor Olgyay）在1963年出版的《设计结合气候：建筑地方主义的生物气候研究》一书中提出生物气候主义的地域设计理论，以满足人体舒适度为出发点，关注气候和人类生理感受之间的关系，并把建筑设计过程分为四个部分：调研设计地段的各种气候条件；评价每种气候条件对人体舒适度的影响：采取技术手段解决气候与人体舒适感的矛盾；结合地段解决气候与人体舒适感之间的矛盾。

生物气候图的绘制类型有维克多奥戈亚（Olgyay）的生物气候图法，B吉沃尼（Givoni）的生物气候图法，沃特森（Waston）法和马霍尼（Mahoney）法等，其中Olgyay的生物气候图法的应用最为广泛。此生物气候图以人体舒适度研究为标准，使用温度一一相对湿度指数坐标。横轴表示相对湿度，即空气实际含水量和同温度空气饱和时含水量的比值；纵轴表示空气温度，可反应空气和人体之间热能的流转，坐标点表示空气状态，适用于潮湿地区的人体物理舒适度评价（见图1）。设计原理与人体的舒适度和得失热量以及大气状态相关。

国内外建筑学和城市规划学的理论及应用建筑学领域对生物气候学应用研究主要着手于太阳能的被动式利用，使用日照角度、强度和时间来降低建筑能耗。20世纪二三十年代，建筑师重点关注设计如何适应各气候带的建筑，到20世纪四五十年代，地域气候逐渐成为影响设计的主要因素。继20世纪60年代，维克多·奥戈亚正式提出生物气候学概念，1980年代后，随着可持续发展的深入研宄，建筑结合生物气候的研究成果不断涌现。1990年代，B吉沃尼将气候研宄拓展到城市规划领域。他在《建筑和城市设计中的气候考虑》中系统分析了气候的成因及城市、建筑的影响因素，就不同气候区域提出建筑和城市设计的方法策略。21世纪后，美国的布朗和德凯的《太阳辐射·风·自然光：建筑设计策略（原著第2版）》（2008），史密斯的《适应气候变化的建筑：可持续设计指南（原著第二版）》（2009）从群体布局、建筑单体、材料构造三个层面的气候适应性和气候要素的关系着手，对生物气候建筑提出自身见解。吉沃尼的《建筑设计和城市设计中的气候因素》（2011）研究了气候因素及其对人、建筑和社会的影响。埃维特·埃雷尔等的《城市小气候：建筑之间的空间设计》（2014）探讨了气候学在城市设计中的应用，重点研究人类室外热舒适的问题。以建筑高效节能为起点，重点探讨了建立在建筑—人—气候的相互和谐上的自然通风、被动式太阳能和自然采光设计。

杨柳《建筑气候学》（2010年）充分利用气候资源创造舒适的低能耗生态建筑为目标，系统阐述了考虑我国地区气候影晌建筑设计的基本原理、气候分耩方法、气候调节策略及其在设计中的应用。国内高校院系关于生物气候的建筑文献研宄多从宏观生态建筑学角度做整体性思考，或绿色建筑技术角度着手设计，对于城市可持续发展与气候环境、能源资源的研究专注于结合生物气候条件的城市设计研究成果较少，相对缺乏对生物气候设计的全面理论研究。

在纬度位置、海路分布、大气环流、地形、洋流等因素的影响下，世界气候大致分为以下几种类型：

⑴、寒带苔原气候：冬长而冷，夏短而凉；

⑵、亚寒带针叶林气候：夏季温和，冬季寒冷；

⑶、温带季风气候夏季较暖，冬季较温和；

⑷、温带草原气候：夏暖冬寒；

⑸、温带沙漠气候：夏季炎热干燥，冬季寒冷；

⑹、亚热带雨林气候；

⑺、亚热带季风气候；

⑻、热带沙漠气候：高温少雨；

⑼、热带草原气候：暖季多雨凉季干燥；

⑽、热带雨林气候：高温高湿；

⑾、山地气候：从山麓到山顶垂直变化；

⑿、亚寒带针叶林气候：冬季长而寒冷,夏季短而温暖；

⒀、温带海洋性气候：冬暖夏凉，年温差小；

⒁、亚热带地中海气候：冬季温和少雨，夏季炎热少雨

物候现象主要指动植物的生长、发育、活动规律与非生物的变化对节候的反应。例如，植物的冬芽萌动、抽叶、开花、结实、落叶；动物的蛰眠、复苏、始鸣、交配、繁育、换毛、迁徙等，均与节候有密切关系。非生物现象，例如始霜、始雪、结冻、解冻等，也称物候现象。

物候学主要是研究自然界的植物（包括农作物）、动物和环境条件（气候、水文、土壤条件）的周期变化之间相互关系的科学。它的目的是认识自然季节现象变化的规律，以服务于农业生产和科学研究。

物候也就是谈一年中月、露、风、云、花、鸟推移变迁的过程。

气候是长时间内气象要素和天气现象的平均或统计状态，时间尺度为月、季、年、数年到数百年以上。气候以冷、暖、干、湿这些特征来衡量，通常由某一时期的平均值和离差值表征。

气候是地球上某一地区多年时段大气的一般状态，是该时段各种天气过程的综合表现。气象要素（温度、降水、风等）的各种统计量（均值、极值 、概率等）是表述气候的基本依据。气候与人类社会有密切关系，许多国家很早就有关于气候现象的记载。中国春秋时代用圭表测日影以确定季节，秦汉时期就有二十四节气、七十二候的完整记载。气候一词源自古希腊文，意为倾斜，指各地气候的冷暖同太阳光线的倾斜程度有关。

由于太阳辐射在地球表面分布的差异，以及海、陆、山脉、森林等不同性质的下垫面在到达地表的太阳辐射的作用下所产生的物理过程不同，使气候除具有温度大致按纬度分布的特征外，还具有明显的地域性特征。按水平尺度大小，气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性和大区域的气候，如：热带雨林气候、地中海型气候、极地气候、高原气候等；中气候是指较小自然区域的气候，如：森林气候、城市气候、山地气候以及湖泊气候等；小气候是指更小范围的气候，如：贴地气层和小范围特殊地形下的气候（如一个山头或一个谷地）。

气候变化对人类与自然系统有重要影响。由于生态系统和人类社会已经适应今天以及最近过去的气候，因此，如果这些变化太快使得生态系统和人类社会不能适应的话，人们将很难应付这些变化。对于许多发展中国家，这可能会对人类基本的生活标准（居住、食物、饮水、健康）产生有害的影响。对于所有的国家，极端天气气候事件发生频率的增加将会增大天气灾害的风险。气候变化对中国经济社会的影响有正面的，也有负面的，其中一些变化实际上是不可逆转的，因此我们更要关注的是负面影响。据统计，1950年到2000年，特别是1990年以后气象灾害造成的经济损失急剧增加。原因有两个，一方面是极端天气事件的增多，另一方面是中国总体经济体量的增加，因此经济损失绝对值大幅升高。

气候变化对农业的影响是负面的。预计到2030年，中国三大作物，即稻米、玉米、小麦，除了浇灌冬小麦以外，均以减产为主。气候变化对水资源的影响也很大，全球变暖使水循环的过程速度加快，降水的空间不均匀性增加。气候变化对重大工程也有影响，如长江上游降水量的增加，导致地质灾害的频率会增加，对三峡水库的安全运营会造成一定的影响。另外气候变化也会影响青藏铁路和公路，大大增加铁路和公路运行维护的投资。

同全球一样，中国的气候与环境已经发生了巨大的变化。气候变暖远远超出一般意义上的气候问题和环境问题，对中国经济社会发展已经带来十分严峻的威胁，这种威胁仍将持续并不断加剧。科技界应当特别关注气候变化问题，积极采取适应和减缓措施，不断提升气候系统、生态、环境保护的层次和水平，这是全面落实科学发展观，建立社会主义和谐社会的重要内容，是政府、公众和科学家的共同愿望。

可以总结一下了。什么是物候？以上那些受环境（气候、水文、土壤）影响而出现的以年为周期的自然现象，都是物候现象。它包括三个方面：⑴各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等现象；⑵候鸟、昆虫以及其他动物的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠等；⑶一些水文气象现象，如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪等。

有时又根据生物种类分为植物物候、动物物候。动物物候有时又细分为鸟类物候，昆虫物候等。有时还把农作物的生育期称为作物物候，而把其他的统称为自然物候。本书介绍的主要是自然物候。

几千年来农民是很关心物候的，在他们看来，暑去寒来、鸟语花开、秋天红叶都是大自然的语言。杏花开了，就好象大自然在召唤农民赶快春耕；桃花开了，又好象在暗示农民赶快下种；春末夏初，布谷鸟开始唱歌，在农民耳里，它是在唱什么“阿公阿婆、割麦插禾”。很多地方的农民历来是以物候来定季节和农时的。现代研究物候的主要目的，也还是认识自然季节现象的变化规律，服务于农业生产和科学研究。

那么，物候学和气候学有什么不同呢？物候学和气候学有一定的相似之处，它们都是观测一年里各个地方、各个区域季节变化的，都是带地方性的科学；所不同的是，气候学是观测、记录并研究某地的冷暖晴雨、风云变化等现象和变化规律的。物候学则是记录植物的生长荣枯、动物的季节活动，从而了解气候变化对动植物的影响以及自然季节的变化规律的。物候所反映的是过去一段时间里气候条件的积累对生物的综合影响，因而物候学也有人把它归在生物气候学中。

物候虽然由气候所决定，但气候的观测代替不了物候观测。因为农作物都是活生生的生物，影响它生长的因素很多，不是用单因子或几个因子的资料就能说清楚的。而生物之间有着内在的联系，对环境条件的要求有着一定的相似之处，因此以某些野生动植物的物候来定农时有其优越性。贵阳的农谚说：“穷人不听富人哄，阎王刺开花撒谷种（稻种）”，以阎王刺开花来指示和预报水稻的播种期，比其他任何方法都简单可靠。更何况中国丘陵山地区占全国的三分之二以上，一个气象站的记录在山区所能代表的范围有限，而野生动植物各处皆有，只要注意观测，就能对季节和农时提供可靠的信息。可以说，物候是大自然告诉我们季节变化的最直接的语言。

气象：大气的状态和现象，例如刮风、闪电、打雷、结霜、下雪等。

气象学：大气中的冷热、干湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷电等各种物理现象和物理过程的总称。

气象的观测项目有：气温、湿度、地温、风向风速、降水、日照、气压、天气现象等。

气象学的研究对象是：大气层内各层大气运动的规律、对流层内发生的天气现象和地面上旱涝冷暖的分布等。如云、雾、雨、雪、冰雹、雷电、台风、寒潮等都是我们常见的天气现象。

气象学的研究范围是：地球表面的大气层，厚约3000公里，自下而上可分为对流层、平流层、中间层、然层和外层。

其中大气边界层气象学是大气科学中一门重要的基础理论学科，大气边界层气象学的发展，不仅受到观测系统和探测技术的制约， 也受到数学、物理学等基础支撑学科发展水平的影响，并随着它们的发展而发展。大气边界层气象学是以湍流理论为基础的，研究大气和它下垫面（陆面和洋面）相互作用以及地球—大气之间物质和能量交换的一门新型气象学科分支。

天空中有一层高云，阳光或月光透过云中的冰晶时发生折射和反射，便会在太阳或月亮周围产生彩色光环，光环彩色的排序是内红外紫。称这七色彩环为日晕或月晕，统称为晕。其中对观测者所张的角半径为22度的晕最为常见，称22度晕，偶尔也可看到角半径为46度的晕和其他形式的与晕相近的光弧。由于有卷层云存在才出现晕，而卷层云常处在离锋面雨区数百公里的地方，随着锋面的推进，雨区不久可能移来，因此晕就往往成为阴雨天气的先兆。

天空中有一层透光薄云，云中的水滴大小均匀，若是由冰晶组成的云则要求冰晶尺寸均匀。月光或阳光透射云层过程中，受到均匀云滴（水滴或冰晶）的衍射，结果会在月亮或太阳周围紧贴月盘或日盘形成内紫外红的彩环，称为华。因日光太亮，所以人们不易观察到日华，月华则比较常见。紧贴月盘的华又称华盖，通常华盖的紫色不太显著故内环呈青蓝色，其外呈黄色为主，最外呈红色。有时在华盖外隔一暗圈后还会出现一个甚至几个彩色排序与华盖相同，但亮度弱得多的同心光环，称为副华。

含七种色光的太阳光线，射入大气中的水滴（雨滴或雾滴），各种色光经历折射和反射后，可在雨幕或雾幕上形成彩色光弧环。当光弧环对观测者所张的角半径约42度，光环的彩色排序是内紫外红时，称为虹。

在虹的外面，有时还出现较虹弱的彩色光环，光环对观测者所张的角半径约为52度，彩色环的排序与虹相反即内红外紫，称为霓或副虹。

虹和霓都要背对太阳而立才能观察到。在夏日的傍晚，西方放晴而东方天空有云雨时，最易看到虹和霓。

日出前，即太阳未露出地平线前，阳光照射到高层大气，阳光被大气分子散射，造成天空微亮，地面微明，从这时刻起到太阳露出地平线为止的光亮称曙光。

日落后即太阳西沉到地平线以下后，仍有一段时间阳光可照射到高空大气，因空气分子散射使天空和地面仍维持微明，这段时间的光称暮光。

曙光与暮光合称曙暮光。曙光时段称黎明，暮光时段称黄昏。由于曙光开始与暮光终了的标准不同，通常分为民用曙暮光，航海曙暮光与天文曙暮光。晴朗日子当太阳在地平线以下的角度大约为 7度时，民用曙光开始和暮光终了；大约12度时，航海曙光开始和暮光结束；当大约18度时，天文曙光开始和暮光终了。曙暮光持续的时间在赤道最短，随纬度增加而增加。

经常不断变化着的大气状态，既是一定时间和空间内的大气状态，也是大气状态在一定时间间隔内的连续变化。所以可以理解为天气现象和天气过程的统称。天气现象是指发生在大气中发生的各种自然现象，即某瞬时内大气中各种气象要素（如气温、气压、湿度、风、云、雾、雨、雪、霜、雷、雹等）空间分布的综合表现。天气（the weather）过程就是一定地区的天气现象随时间的变化过程。

天气是一定区域短时段内的大气状态（如冷暖、风雨、干湿、阴晴等）及其变化的总称。天气系统通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。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。许多天气系统的组合，构成大范围的天气形势，构成半球甚至全球的大气环流。

天气系统总是处在不断新生、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分布。因而一个地区的天气和天气变化是同天气系统及其发展阶段相联系的，是大气的动力过程和热力过程的综合结果。

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。比如极区及其周围终年覆盖着冰雪，空气严寒、干燥，这一特有的地理环境成为极区低空冷高压和高空极涡、低槽形成、发展的背景条件。赤道和低纬地区终年高温、潮湿，大气处于不稳定状态，是对流性天气系统产生、发展的必要条件。中高纬度是冷、暖气流经常交绥地带，不仅冷暖气团你来我往交替频繁，而且其斜压不稳定，是锋面、气旋系统得以形成、发展的重要基础。天气系统的形成和活动反过来又会给地理环境的结构和演变以深刻影响。因而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。