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【今日读书】自然地理过程

【作者】许嘉崴著

【用时】20分

【读书摘抄】

二、大气的动力过程

大气时刻不停地运动着，运动的形式和规模多种多样，既有水平运动，也有垂直运动。既有大范围的全球运动，也有小尺度的局地运动。

大气的运动使不同地区不同高度间的物质和能量得以传输和交换。

（一）物质传输过程

大气的物质组成复杂，以水汽、CO2、气溶胶等物质的输移对天气、气候的影响最为显著。大气中水汽含量极少，主要来自于地表的蒸发及植被的蒸腾，造成了水汽在垂直方向和水平方向的分布极不均匀。

发生在大气中的水汽输移，参与到大气环流和水循环过程中，通过自身的相变、大气径流及降水等环节实现，既有垂直方向上的传输，也有水平方向上的传输。

水平传输，水汽的水平传输主要通过高低纬间的输送和海陆间的输送实现。

1.高低纬间输送

就全球来说副热带地区的蒸发量大于降水量，大气中水汽有盈余；

而赤道和中纬度地区降水量大于蒸发量，水汽有亏损。因此，为了维持特定纬圈内的水分平衡，产生了水汽的经向输送。全球水汽的经向输送，一个显著特点是以副热带高压为中心，水汽分别向南和北输送，并通过大气环流来实现。低纬度哈德菜环流对水汽输送所起的作用巨大，中高纬度主要通过大型的涡旋运动进行输送。水汽经向输送量的大小直接与大气环流有关，并从全球降水量的分布上表现出来：世界年平均蒸发量最大值出现在风向稳定，风速强劲的信风带，大气中大量的盈余水汽随着稳定的定向风分别向低纬和中高纬输送，使降水的纬度分布出现了两个高峰；一个在赤道低压带，再加上这里强烈的复合上升气流，产生大量的对流雨；一个在中纬度西风带，这里冷暖气团交汇，封面和气旋活动频繁，产生大量的锋面雨和气旋雨。在这两个高峰之间，是副热带高气压带，盛行下沉气流降水稀少。

2. 海陆间输送

海洋是大气的水汽源区，而陆地是水汽汇区。海洋表面空气中水汽含量较多，在适当的平流条件下，水汽从海洋上空输送到陆地上空，使陆地地区空气湿度增大。

3.高低空之间的传輸

由于大气中的水汽主要从地表获得，随着大气垂直方向的对流和湍流作用，低层的水汽不断地向高层的大气扩散输送。当水汽输送到一定高度后，空气因冷却达到饱和，水汽会发生凝结，形成云和降水。

大气中的CO2主要通过陆地和海洋中有机的生命活动、有机物的腐烂和化石燃料的燃烧进入大气，它们不均匀地分布在大气低层，随着湍流运动，CO2从源区向四周及上层大气扩散输移。大气中气溶胶物质越接近地面浓度越大，且越不均匀。源地附近浓度大，逐渐向四周及上空扩散输移。

（二）能量传输过程

大气能量的交换与传输，是参与到大气环流中，主要通过辐射、对流、湍流等方式实现的。全球大气能量的输送以水平方向上的显热和潜热输送为最主要，输送量的大小直接与温度剃度有关，温度梯度越大，形成的环流越强，输送的热能越多。水平方向的输送主要有从赤道向极地的输送和海陆间的输送。

1. 高低纬间的传输

由赤道向极地的高低纬间的热量传输，主要依靠全球性的大气环流来实现，并随纬度和季节而异。就纬度看，全球能量的输送是从南北纬35°之间的辐射差额为正值区向纬度高于35°的负值区输送的。热赤道约在北纬5°左右，其中显热传输便从此热赤道附近分别向南北输送，在纬度 20°附近和 50°~60°之间达最大值；潜热输送约从南北回归线附近分别向低纬和高纬输送，在纬度10°和40°附近达最大值。从季节看，冬季高低纬间的温差最大，环流最强，从低纬向高纬输送的热量也最多；夏李相反，高低纬间的温差最小，环流最弱。从低纬向高纬输送的热量也最少。从大气的输送形式来看，有平均经圈环流输送和大型涡旋输送两种。低纬地区受哈德莱环流影响最大，基本上由信风和反信风的常定输送来完成；而中高纬度地区，与水汽输送一样、以大型的涡漩为主，这些涡旋系统的前部或后部常伴随着冷平流或暖平流，把低纬的服空气传向高纬，或将高纬的冷空气输向低纬，使高低纬之间的能量得到了交换。由于经向热盘的输送存在，调节了高低纬间的温差，使低结地区不至于过于炎热，而极地不致过于严寒。

2. 海陆间输送

海陆间能量输送主要通过大气环流中的季风环流来表现。

季风环流：地球表面是一个不均匀的下垫面，其中最明显的差异是陆地和海洋。海洋同陆地热力性质不同，夏季海洋温度低于陆地，是相对的冷源，陆地是相对热源。冬季海洋温度高于陆地，海洋是相对热源，陆地是相对冷源。冷热源的形成和维持，引发海陆间的气压梯度差，驱动海陆间的大气流动。这种随季节转换的海陆间的环流称季风环流，仅发生在海陆气流互换的过渡带，属区域环流。如东亚季风：夏季亚洲大陆增温比周围海洋快，在亚洲大陆上空产生空气上升运动和大尺度的低压系统。夏季赤道复合带的北移又使这一系统增强，这样在印度洋或太平洋上空的暖湿空气向南亚上空辐合，形成季风环流。亚洲大陆冬季为强大的高压控制，东亚和南亚的气流为从内陆向海洋的偏北气流，空气干燥寒冷，此为冬季风。亚洲大陆夏季为热低压控制，东亚和南亚的气流为由海入陆的偏南气流，空气湿润多降雨，此为夏季风。

3.高低空间的传输

在对流层中，由于空气的对流高低空之间也进行着能量的传输。在对流层中总的情况是气温随高度而降低，这主要是因为对流层空气的增温主要依靠吸收地面的长波辐射。当地面接受太阳辐射升温时，近地面的空气也随之被加热而上升，将热量带到高空。当地面冷却时，又会出现空气下沉、热量由高空向近地面传输的现象。

三、大气过程与气候形成

一地气候形成和变化的基本因素，一般认为是太阳辐射、大气环流和下垫面。其中太阳辐射是地球大气、陆地、海洋增温的唯一能量来源，大气中一切物理过程和物理现象都是在太阳辐射的影响下产生的。太阳辐射随时间和空间变化形成了世界气候的纬度地带性和周期性变化的特征。大气环流是太阳辐射在地球表面分布不均的产物，对地球上热量和水分的交换起重要作用。因此，大气过程中的热力过程（太阳辐射）和动力过程（大气环流）对气候形成变化都具有重要影响。

太阳辐射是地球最重要的能量来源，是地球大气中一切物理过程和物理现象的基本动力。各地区气候差异及其季节变化的最基本原因是太阳辐射随时间和空间变化的结果。大气上界的太阳辐射分布称为天文辐射，由天文辐射所决定的天文气候反映了全球气候的基本状况。太阳辐射年总量随纬度的增高而逐渐减少，太阳辐射年总量的这种纬向梯度是造成年平均温度由南向北逐渐递减的主要原因；夏半年太阳辐射总量最大值出现在20°~30°N.由此向北或向赤道逐渐减少，夏半年太阳辐射的这种分布使得南北之间温度差异较小；在冬半年太阳辐射在赤道上最多，它随纬度增高而迅速减少，到极地辐射总量为0，这种分布造成了北半球南北之间温度差异很大；冬、夏半年太阳辐射总量的差异随纬度的增高而增大，而且纬度愈高差异愈显著，这一特点的气候效应是：在低纬地区，气温年变化小，无四季之分，高纬地区过度季节不明显，有冬夏之分，中纬度地区四季分明；同一纬度的不同地区，无论太阳辐射的日总量还是年总量都是相同的，即太阳辐射总量具有与纬圈相平行呈带状分布的特点，这是形成气候带状分布的主要原因。

大气环流是影响气候形成和变化的基本因素。高低纬之间和海陆之间的热量交换和水分交换是由大气环流过程来完成的。将地球和大气看成一个整体在地球35°S~40°N之间，辐射能量收人大于支出，每年有热量盈余，在此范围以外的高纬地区，每年热量有亏损，但实际上却未发现低纬有持续增温和高纬持续降温的现象，是大气环流作用的结果。从水分的收支状况看，也可得出大气环流作用促使全球水分平衡。由于海陆热力性质不同而产生的季风环流对于海陆之间的热量和水分交换起着重大作用。另外，气旋也是大气环流的大规模运动，它们可以促使不同性质我气的作大范围的務动，造成大量的热畫和水分交換，使地球王南北和海陆之间的温度和水分差异变的和缓，同时也各地具有不同的气候特点。