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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】
一、大气的热力过程
（一）辐射输送过程
辐射输送包括短波的太阳辐射和地-气系统放射的长波辐射。太阳以电磁波的方式向外传递的能量称太阳辐射，太阳辐射通过星际空间传至地球，当太阳辐射通过大气圈时，大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面，而是经历如下过程：
一是大气对太阳辐射的选择性吸收，太阳辐射穿过大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性，这些成分主要有水汽、O2、臭氧、CO.及固体杂质等；
二是大气对太阳辐射的散射，太阳辐射通过大气遇到空气分子、尘埃、水滴等质点时都要发生散射，它可以改变辐射的方向，使一部分辐射能不能到达地面；
三是大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射，其中云的反射作用最为显著，太阳辐射遇到云时，没有选择性的被反射。
以上三种方式，以反射作用最为重要，散射作用次之，吸收作用最小。太阳辐射经大气减弱后，到达地面的有两部分：
一是太阳以平行光线的形式直接投射到地面的直接辐射，
二是经过散射后自天空投射到地面上的散射辐射，两者之和称为太阳总辐射。太阳总辐射有明显的日变化和年变化，一天内太阳总辐射随太阳高度角的变化而变化，日此后逐渐增加，正午达到最大值，午后又逐渐减弱。一年内，夏季各月的太阳总辐射大于冬季各月。到达地面的太阳总辐射，一部分被地面反射掉，一部分被地面吸收，吸收的这部分太阳能为自然地理过程提供了能量基础。不同地区地面反射率不同，因此各地区吸收的太阳能不等，从而进行着不同的自然地理过程。
另一种辐射是地气系统放射的长波辐射，地面从太阳直接辐射和散射辐射中获得太阳能，温度升高，然后又以长波形式向外辐射，长波辐射能量的75%~95%被大气吸收，大气通过吸收小部分的太阳辐射和大部分的地面辐射获得热能。同时其本身随温度的升高也不停地向外放出辐射-大气辐射，地面辐射和大气辐射合称地球辐射。大气吸收地面辐射的主要成分是水汽和CO2。地面辐射的方向主要是向上，而大气辐射向下的那部分称为大气逆辐射，它减少了由于地面辐射所引起的地面温度的降低。通过太阳总辐射、地面辐射、大气逆辐射之间的能量转换形成整个地-气系统与宇宙空间的热量交换，从而实现全球的热量平衡。
（二）潜热输送过程
地面水分蒸发或升华时，要吸收地面的一部分热量，当这部分水汽在空气中凝结或凝华时，又把潜热释放出来给大气，大气便间接地从地面获得了热量。实际上从地面蒸发出去的水分远多于在地面凝结的水分，通过水相变化使潜热转移。这种潜热交换方式通过水平平流输送、水平涡漩输送以及垂直湍流输送过程来完成。
1.水平平流输送和水平涡漩输送
大规模空气的水平运动称平流，它分为冷平流和暖平流。当暖空气流经冷的区域时，空气凝结释放出潜热，使该地增温，称之为暖平流。
反之冷空气流经暖的区域时，在该区域蒸发吸热可使该区域的温度降低，称之为冷平流。另外水平方向的涡淤运动即不规则的水平运动，是在水平气压剃度力、地转偏向力和惯性离心力等作用下形成的。这种运动方式也可把潜热转移。
2. 垂直湍流输送
当地面受热不均，或空气沿粗糙不平的下垫面移动时，常出现一种小规模的、无规则的升降气流或空气的涡旋运动，这种空气的不规则运动称为湍流。使空气在各个方向得到充分的混合，并伴随着热量的交换是地面与空气间热量交换的重要力式之一。湍流输送主要发生在摩擦层，摩擦层是紧邻地表的大气最下部，在地表面风速显然为零，从不被地面影响的自由大气到地球表面，风速有巨大的铅直切变，其中沿近地面气层风速切变最强，这成了该层大气中流运动的能源。另一方面，地表温度的巨大变化使近地面气层温度的垂直梯度要比自由大气大得多，层节的稳定程度对湍流运动产生了巨大的影响。再加上地表的不同性质所产生的热力状况的差异导致产生热力湍流，实际上也存在动力作用。在大气中湍流的混合作用也导致潜热的输送，称为湍流扩散。虽然空气的流运动在水平方向和垂直方向都可造成潜热的交换和输送，但在实际大气中温度、湿度等气象要素水平剃度很小，垂直剃梯度却很大，加之湍流运动的尺度很小，水平方向上的湍流输送和平流输送相比是微弱的，所以主要讨论垂直方向上的湍流输送作用。
由此可见，下垫面与空气间的潜热输送既能使下垫面增热程度减小，也能减弱下垫面的降温现象，这对于下垫面温度和对流层温度的变化都有直接影响。
（三）显热输送过程
显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。它主要也是通过大气水平平流、水平涡漩输送以及大气垂直湍流输送，还可通过海洋中的冷暖海流输送。例如，海洋和大气间的感热交换主要决定于低层空气的垂直温度梯度和垂直涡动混合强度，后者取决于风速大小，风速越大热交换越强，其方向则决定于温度梯度的方向。所谓海流，通常指较大规模的海水沿水平和垂直方向的非周期性流动。水平海流输送的热量是很可观的。单位时间内，通过与流向垂直的单位面积的水平热通量，决定于水平流速的大小和水温的高低，沈速越大水温越高，输送的热量就越大。但是对海洋热状况及海洋气候的变化发生影响的并不是热通量而是热平流。所谓热平流是指在给定区域内，通过与海流方向垂直的两个断面的热通量差。只要存在热通提整，就能产生两个断面之间的区域热效应。当然，这种由平流所获得或失去的热量又通过垂直方向上的热交换传向高层的大气。
【读书思考】
