(完整版)南京師大現(xiàn)代自然地理學(xué)5

高等教育出版社高等教育電子音像出版社

面向21世紀(jì)課程教材TextbookSeriesfor21stCentury第五章大氣圈與氣候分異規(guī)律第一節(jié)大氣圈的組成第二節(jié)大氣圈的結(jié)構(gòu)第三節(jié)

大氣的運(yùn)動(dòng)第四節(jié)大氣圈的物質(zhì)輸移第五節(jié)大氣圈的能量傳輸?shù)诹?jié)氣候分異規(guī)律第七節(jié)大氣圈與人類高等教育出版社高等教育電子音像出版社一、大氣的成分第一節(jié)大氣圈的組成大氣是由多種氣體、固體微粒和液體微滴（水汽）混合組成的混合物，而不是化合物。除去固體雜質(zhì)和水汽之外的混合氣體，稱為干潔空氣（簡(jiǎn)稱干空氣），主要由氮?dú)?、氧氣及稀有氣體組成。主要成分：

地球表面的大氣主要由氮（N2）、氧（O2）、氬（Ar）等氣體組成，氮?dú)夂脱鯕饧s占了整個(gè)大氣總體積的99%以上，加上氬（Ar），三者約占99.96%。微量成分：

也稱為次要成分，它們的濃度在10-3mL/L到0.1%之間，主要是CO2、水汽、CH4、N2O、SO2、CO、H2、NH3及惰性氣體氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）等。

痕量成分：

其濃度在10-3mL/L以下，主要是H2S、NMHC（非甲烷類烴）、O3（臭氧）、NO2、NO、OH、H2O2等。根據(jù)大氣各組成成分的濃度，可以將大氣的所有成分分為:成云致雨的必要條件主要成分次要成分水汽固體雜質(zhì)生物體的基本成分維持生物活動(dòng)的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對(duì)地面保溫吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對(duì)地面保溫大氣組成主要作用干潔空氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用干潔大氣組成的體積百分比大氣氣體的主要成分及含量主要?dú)怏w成分空氣中的含量/按體積%平均滯留期/年分子量氮（N2）

78.0810628.02氧（O2）

20.9510432.00氬（Ar）

0.9310939.94二氧化碳（CO2）

0.035（可變）1544.00臭氧（O3）

0.000，007（可變）?48.00甲烷（CH4）0.000，14716.04水汽（H2O）可變10天18目前，人們關(guān)心最多的是含量較少、壽命較短的微量和痕量成分，如二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、水汽以及氣溶膠等。這是因?yàn)楸M管它們的濃度很低，但它們?cè)诖髿庵械臐舛染休^大的時(shí)空變化，對(duì)地氣系統(tǒng)熱量的收支、大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)及人類有著明顯的影響。二、幾種重要的微量和痕量元素的作用與功能二氧化碳(CO2)是大氣中的可變成分之一。它主要來自火山噴發(fā)、動(dòng)植物的呼吸以及人類活動(dòng)等。CO2對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收雖然很少，但它能強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射，從而使低層大氣變暖；同時(shí)，它能向周圍及地面放射長(zhǎng)波輻射，對(duì)大氣和地表溫度有明顯的“溫室”作用。臭氧（O3）是大氣重要的可變成分和微量成分之一。它主要是由于氧分子在太陽(yáng)輻射下，通過光化學(xué)作用，分解為氧原子后再與另外的氧分子結(jié)合而形成的。臭氧能強(qiáng)烈地吸收太陽(yáng)紫外輻射（幾乎能吸收0.2～0.3μm波段的全部太陽(yáng)紫外輻射），使大氣溫度升高。在大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)上，平流層形成了一個(gè)暖區(qū)，同時(shí)，使地面上的生物能夠免受過多的太陽(yáng)紫外輻射的傷害。

南極臭氧洞指的是南極春天（每年10月），南極大陸上空氣柱臭氧總量急劇下降，形成一個(gè)面積與極地渦漩相當(dāng)?shù)臍庵粞蹩偭亢艿偷牡貐^(qū)。臭氧洞有兩層含義：一是從空間分布的角度來看，隨著緯度增加氣柱臭氧總量逐漸增加，在南極環(huán)極渦漩外圍形成臭氧含量極大值，進(jìn)入環(huán)極渦漩后，氣柱臭氧總量突然大幅度下降，形成低值區(qū)；二是，從時(shí)間角度看，9月到10月南極地區(qū)氣柱臭氧總量突然大幅度下降，形成季節(jié)變化中的谷。水汽大氣中水汽含量的時(shí)空分布極不均勻，主要集中在大氣的低層，以夏季和低緯地區(qū)（熱帶沙漠地區(qū)除外）為最多。大氣中水汽含量雖然不多，但它在天氣和氣候的形成和演變中擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色。作為一種特殊物質(zhì)，在大氣溫度變化的范圍內(nèi)，通過水相變和水循環(huán)、以及伴隨的潛熱轉(zhuǎn)換，把大氣圈、生物圈和地球表面緊密地聯(lián)系起來。此外，水汽也能強(qiáng)烈地吸收地面輻射，同時(shí)它又向周圍空氣和地面放射長(zhǎng)波輻射，在水相變化中又能吸收或放出熱量，這些都對(duì)地面和空氣的溫度有一定的影響。污染氣體主要有二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）、氟化氫、氮氧化物、氨等上千種。這在工業(yè)和交通發(fā)達(dá)的城市尤為嚴(yán)重，它們的含量雖微，卻對(duì)人類健康和生存環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。氣溶膠大氣中均勻分布的相當(dāng)數(shù)量的固體微粒和液體微滴，如海鹽粉粒、灰塵（特別是硅酸鹽）、煙塵和有機(jī)物等多種物質(zhì)，所構(gòu)成的穩(wěn)定混合物，統(tǒng)稱為大氣氣溶膠。氣溶膠的產(chǎn)生，除了火山爆發(fā)、流星燃燒、森林火災(zāi)、海浪飛沫、風(fēng)塵、植物花粉傳播等自然原因外，更重要的是由于人類活動(dòng)，如工業(yè)生產(chǎn)、生活燃燒以及各種交通工具排放的煙霧粉塵等。1．隨高度的變化大氣成分隨高度的垂直分布，在低層（90km以下）基本保持不變，再往上空去，大氣成分則有所改變。這是因?yàn)椋涸诘蛯樱髿獾乃袣怏w成分，隨著大氣的湍流運(yùn)動(dòng)，彼此間能夠充分?jǐn)U散，從地面開始，向上直到90km處，干潔空氣（除CO2、水汽、O3和污染氣體外），主要成分的比例基本保持不變，以致干潔空氣可以看成分子量為28.97的單一氣體；而90km以上，大氣中的N2和O2由于吸收太陽(yáng)輻射中波長(zhǎng)較短的輻射，分子離解為原子，同時(shí)發(fā)生電離，原子和離子數(shù)量增加，因此大氣成分發(fā)生了改變。三、幾種重要的微量和痕量元素的時(shí)空變化二氧化碳濃度隨高度的變化

大氣中CO2集中在大氣圈底部，從地面到20km高度以下這一薄層。在20km以下的大氣中一般占0.03%，到了20km以上含量顯著減少。它的天然源主要是海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、生物過程、巖石的風(fēng)化和沉積，比如，火山噴發(fā)，動(dòng)植物的呼吸和有機(jī)物的腐爛、燃燒等；人為源主要是煤、石油、天然氣等礦物燃料的燃燒過程以及大量砍伐森林，隨著人類活動(dòng)的不斷加劇，大氣中CO2的濃度不斷增加。大氣臭氧濃度隨高度的變化（引自《大氣科學(xué)辭典）

臭氧的濃度隨高度的分布，具有不連續(xù)或突變現(xiàn)象。大氣中O3主要存在于10～50km的大氣層中，絕大部分集中在平流層，對(duì)流層只占了10%左右。近地面層臭氧含量少，從10km高度開始增加，到35～40km高度濃度達(dá)到最大值，稱為“臭氧層”，再往上逐漸減少，到50Km以上就極少了。這是由于不同高度上O3的形成條件不同造成的。

據(jù)觀測(cè)，大氣中CH4的增加將引起對(duì)流層O2的增加，而N2O和CFCs的增加將引起平流層O3的減少。水汽濃度隨高度的變化

大氣中的水汽主要來源于地表面的蒸發(fā)和植物的蒸騰，因此地表面開曠的水域、雪面、冰面或潮濕的土壤和植被是大氣中水汽的源區(qū)，而干燥的沙漠地區(qū)則是水汽的匯區(qū)。一般說來，在垂直方向上，水汽含量隨高度的增高而減少，這種向上減少的速度是很快的。大氣中的水汽幾乎全部集中在近地面10～12km以下的氣層中，往上就幾乎絕跡了。觀測(cè)結(jié)果表明：在1.5～2km高度上，大氣中水汽的含量減少為地面的一半；到5km高度，只有地面的1/10；再往高空去，水汽含量更少，到10km以上就幾乎絕跡了。這就是為什么絕大多數(shù)天氣現(xiàn)象（如云霧雪雹等）總發(fā)生在大氣低層的原因。2．隨緯度和季節(jié)的變化不同緯度、不同季節(jié)對(duì)流作用的強(qiáng)弱不同，使對(duì)流層大氣厚度隨緯度和季節(jié)的不同存在著明顯的變化：低緯厚、高緯?。幌募竞?、冬季薄。大氣中的許多成分，隨著時(shí)間和空間的改變，其濃度也會(huì)發(fā)生明顯的變化。其中，二氧化碳、臭氧以及水汽等的含量雖然極少，但隨著緯度和季節(jié)的改變，它們的含量變化十分顯著，對(duì)大氣溫度的分布及人類的影響較大。其中以水汽和臭氧最為重要。

水汽的季節(jié)變化和緯度分布

大氣中的水汽含量，不但有垂直分布的變化，而且還因緯度、地勢(shì)高低以及海陸的不同存在顯著差異。隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同，其容積變化在0%～4%之間。緯度越高，大氣中水汽含量越少，在寒冷干燥的陸面上其含量幾乎接近于零，而在溫度較高的洋面（如赤道洋面）上空，其含量按容積可達(dá)4%。水汽含量的變化與溫度密切相關(guān)：一般說來，氣溫越高，則大氣從地面獲得的水汽越多。夏季和低緯度地區(qū)，大氣中水汽含量多（熱帶沙漠地區(qū)除外），而冬季及高緯度地區(qū)水汽含量少。大氣臭氧的季節(jié)變化和緯度分布（引自《大氣科學(xué)辭典》）

大氣臭氧的分布隨緯度和季節(jié)的不同而不同：對(duì)緯度而言，臭氧總量的極小值在赤道附近，極大值在南北緯60o附近；就季節(jié)而言，春季出現(xiàn)極大值，秋季出現(xiàn)極小值。二氧化碳的季節(jié)變化和緯度分布

底層大氣中CO2的含量，略因時(shí)間和空間的不同而不同。大致說來，夏季較少，冬季較多；城市較多，農(nóng)村較少。在人口稠密的大工業(yè)城市或工業(yè)區(qū)，其含量明顯增高，可占空氣體積的0.05%～0.07%；在人口稀少的地區(qū)及海洋上，其含量大為減少。就緯度分布而言，平均來說，赤道地區(qū)最大，極地最小。

第二節(jié)大氣圈的結(jié)構(gòu)垂直變化特征大氣的各種成分是隨高度的變化而變化的。在著重考慮大氣的組成物質(zhì)時(shí)，把以25km為中心臭氧含量多的氣層稱為臭氧層，把大約70km以上離子濃度開始增大的氣層稱為電離層。從地面到高空，不僅大氣的密度、成分不同，大氣的溫度也存在著明顯的變化。可以這么認(rèn)為：地球大氣在垂直方向上形成三個(gè)相對(duì)的暖層和兩個(gè)相對(duì)的冷層。三個(gè)相對(duì)的暖層分別出現(xiàn)在：近地面層、50～60km高度以及120km以上的氣層，其間被兩個(gè)冷層隔開，這兩個(gè)冷層分別出現(xiàn)在10～30km和80Km左右的高度上。大氣的分層結(jié)構(gòu)與溫度、密度等特征垂直分層世界氣象組織（WMO）根據(jù)氣溫從地面到高空垂直方向的分布，將整個(gè)大氣分成：對(duì)流層平流層中間層暖層散逸層對(duì)流層對(duì)流層是受地面影響最大、最直接的圈層，同時(shí)它也是對(duì)地表影響最直接、對(duì)人類生產(chǎn)生活影響最為強(qiáng)烈的圈層。

特征：一是溫度隨高度的升高而降低；因?yàn)樵搶拥臒崃縼碜杂诘孛娴拈L(zhǎng)波輻射，平均氣溫遞減率為0.65oC/100m；二是具有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)；因?yàn)榈孛媸軣岵痪?。三是天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變；幾乎所有的水汽、云、雨、雷、電等現(xiàn)象都發(fā)生在此層。

平流層從對(duì)流層頂以上到50～55km高度為平流層。（1）氣溫隨高度升高的分布平流層氣溫基本上不受地面影響，隨著高度的升高，氣溫起初不變或微有上升；大約到30km以上時(shí)，因?yàn)镺3的存在及強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射的作用，溫度隨高度的增加升高很快，并在50km高空形成一個(gè)暖層，在55km高度上，氣溫可達(dá)－3℃。

（2）氣流以水平運(yùn)動(dòng)為主，逆溫的存在，對(duì)流不易產(chǎn)生。（3）水汽、塵埃含量少，天氣晴朗，能見度好。中間層高度：平流層頂至80～85km處。（1）溫度隨高度的升高而迅速下降。因?yàn)槌粞醯暮肯陆?。?）空氣以垂直運(yùn)動(dòng)為主。但由于空氣稀薄，所出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象已不如對(duì)流層復(fù)雜。暖層

高度：中間層至800km處。特征：（1）溫度隨高度升高而升高。因?yàn)樗胁ㄩL(zhǎng)小于0.175um的太陽(yáng)紫外輻射都被暖層氣體所吸收，頂層溫度可達(dá)1000度。（2）暖層的大氣密度很小，且處于高度電離狀態(tài)，因此該層又稱為電離層。（3）

能反射無線電波。散逸層高度：800km以上。特征：（1）空氣極其稀薄。（2）溫度隨高度升高而升高。水平分異與季節(jié)變化

大氣圈的結(jié)構(gòu)還隨地點(diǎn)和季節(jié)而發(fā)生變化。以對(duì)流層為例，對(duì)流層的厚度在不同地點(diǎn)是不同的，尤其是隨著緯度的變化比較明顯。在赤道低緯度地區(qū)，對(duì)流層厚度平均為17-18千米，而在中緯度地區(qū)和高緯度地區(qū)分別只有10-12千米和8-9千米。并且對(duì)流層的厚度夏季大于冬季。在夏季，大陸上的對(duì)流層厚度大于海洋，冬季則相反。原因在于，對(duì)流層的厚度主要受對(duì)流強(qiáng)度的控制，而對(duì)流強(qiáng)度的大小往往受地面溫度的控制。因此，一般來說，地面溫度越高，則對(duì)流強(qiáng)度越大，對(duì)流層厚度則可能越大。第三節(jié)大氣的運(yùn)動(dòng)

大氣時(shí)刻不停地運(yùn)動(dòng)著。就規(guī)模而言，既有對(duì)全球產(chǎn)生影響的大規(guī)模的全球性運(yùn)動(dòng)，也有對(duì)局地地區(qū)產(chǎn)生影響的小尺度的局地運(yùn)動(dòng)。這種不同規(guī)模的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱為大氣環(huán)流。大氣運(yùn)動(dòng)最直接的原因是氣壓的時(shí)空分布和變化，尤其是水平氣壓梯度力的存在和變化。大氣運(yùn)動(dòng)的最直接的結(jié)果是使地球上的物質(zhì)能量得以傳輸。

一、水平氣壓梯度力在存在著氣壓梯度的地方，空氣分子受到力的作用，驅(qū)使著空氣沿著和氣壓梯度相同的方向移動(dòng)，這種力被稱為氣壓梯度力。它是促使空氣從靜止到運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力?？諝獾乃竭\(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)。風(fēng)向不是指空氣運(yùn)動(dòng)的指向，而是空氣來源的方向。由于地表受熱不均，引起了氣壓的空間分布不均。氣壓分布的不均勻程度常用氣壓梯度（GN）表示。（百帕）100010051010水平氣壓梯度力a.垂直于等壓線b.由高壓指向低壓c.大?。旱扔趩挝痪嚯x上的氣壓差：等壓線愈密，水平氣壓梯度愈大?？諝獾乃竭\(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)。風(fēng)向不是指空氣運(yùn)動(dòng)的指向，而是空氣來源的方向。

風(fēng)的日變化風(fēng)存在著有規(guī)律的日變化：近地面層中，白天風(fēng)速增大，午后增至最大，夜間風(fēng)速減小，清晨減至最小。而摩擦層上層則相反，白天風(fēng)速小，夜間風(fēng)速大。風(fēng)的日變化，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。當(dāng)有強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)過境時(shí)，日變化規(guī)律可能被干擾和或被掩蓋。二、地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力）

由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向的偏轉(zhuǎn)。在北半球運(yùn)動(dòng)物體向右偏轉(zhuǎn)，在南半球則向左偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)致地球表面運(yùn)動(dòng)物體方向偏轉(zhuǎn)的力，叫做地轉(zhuǎn)偏向力，又叫做科里奧利力。地轉(zhuǎn)偏向力具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）這個(gè)力只改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不改變物體的運(yùn)動(dòng)速度；（2）這個(gè)力的作用方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直；（3）這個(gè)力的大小與物體運(yùn)動(dòng)的線速度成正比；（4）這個(gè)力的大小與緯度的正弦成正比，在赤道處為零，向兩極地區(qū)逐步增大。北半球向右偏轉(zhuǎn)，南半球向左偏轉(zhuǎn)，沿赤道運(yùn)動(dòng)無偏轉(zhuǎn)三、地面摩擦力:與空氣運(yùn)動(dòng)方向相反地轉(zhuǎn)偏向力（百帕）100010051010（北半球）風(fēng)向地面摩擦力水平氣壓梯度力地轉(zhuǎn)偏向力使北半球風(fēng)向右偏,南半球風(fēng)向左偏地面摩擦力與空氣的運(yùn)動(dòng)方向相反水平氣壓梯度力使風(fēng)向垂直于等壓線大氣運(yùn)動(dòng)所受的作用力慣性離心力二力平衡,風(fēng)向平行于等壓線四種力共同作用下，風(fēng)向斜穿等壓線空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力大氣在氣壓梯度力的作用下，由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。在高壓中心附近，大氣向周圍流動(dòng)，也就是大氣的輻散；在低壓中心附近，大氣由周圍向中心集中，也就是大氣的輻合。在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下旋轉(zhuǎn)形成反氣旋與氣旋。三、大氣的輻合與輻散(b)北半球，(c)南半球北半球南半球氣旋反氣旋由于地轉(zhuǎn)偏向力的作用，大氣的輻合與輻散形成了氣旋、反氣旋。所謂氣旋就是指呈螺旋狀向內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的大氣叫做氣旋，反之呈螺旋狀向外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的大氣叫做反氣旋。由于地轉(zhuǎn)偏向力的作用方向在南北半球相反，因此氣旋與反氣旋在南北半球旋轉(zhuǎn)的方向相反。氣流的輻散和輻合、氣旋和反氣旋的相互關(guān)系（據(jù)Strahler改繪）輻散、反氣旋輻合、氣旋輻散、反氣旋輻合、氣旋對(duì)流層頂近地面大氣的輻合、輻散與氣旋、反氣旋的關(guān)系及其在空間的聯(lián)系如圖所示：氣旋對(duì)應(yīng)于大氣輻合，反氣旋對(duì)應(yīng)于大氣輻散；地面輻合則高空輻散，高空輻合則地面輻散。四、大氣環(huán)流在太陽(yáng)輻射、地球自轉(zhuǎn)、地表面性質(zhì)以及地面摩擦的共同作用下，大氣圈內(nèi)的空氣產(chǎn)生了不同規(guī)模的三維運(yùn)動(dòng)，總稱為大氣環(huán)流。大氣環(huán)流是形成全球各種天氣、氣候的主要因素。太陽(yáng)輻射是大氣環(huán)流的原動(dòng)力。由于作用于空氣的各作用力大小的不同，形成了各種尺度的環(huán)流：有全球性氣溫和氣壓差異形成的行星風(fēng)系、巨大的海陸差異產(chǎn)生的季風(fēng)環(huán)流等大型環(huán)流；也有由于局地的水陸、地形差異形成的小型環(huán)流，如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等各種地方性風(fēng)系。

在太陽(yáng)輻射的直接加熱作用下，地球高低緯度之間形成了從赤道向兩極的溫度梯度，結(jié)果使低緯赤道地區(qū)的大氣不斷增溫而膨脹上升；而極地大氣因不斷冷卻而收縮下沉。為保持靜力平衡，上層大氣必然出現(xiàn)向極地的氣壓梯度，氣流由赤道流向極地；低層則出現(xiàn)指向赤道的氣壓梯度，氣流由極地流向赤道。假設(shè)地球表面性質(zhì)均一且地球不自轉(zhuǎn)，那么，在赤道和極地之間就形成了一個(gè)單一的閉合的直接熱力環(huán)流圈。單圈環(huán)流單圈環(huán)流三圈環(huán)流然而,空氣一旦開始運(yùn)動(dòng),地轉(zhuǎn)偏向力就隨之發(fā)生作用.正是由于地轉(zhuǎn)偏向力的存在,就不可能存在一個(gè)單一的閉合的熱力環(huán)流,而在全球近地面氣層形成了三圈環(huán)流。季風(fēng)大范圍地區(qū)，盛行風(fēng)隨季節(jié)變化而發(fā)生有規(guī)律改變的現(xiàn)象，稱為季風(fēng)。季風(fēng)的形成與多種因素有關(guān)，最主要的是由于海陸間熱力性質(zhì)的差異造成的，其次是由于行星風(fēng)系的季節(jié)移動(dòng)而形成的。由于地球表面海陸分布的不均，引起了海陸氣壓場(chǎng)的季節(jié)變化，這在亞洲東部表現(xiàn)得特別明顯，形成了世界上最著名的季風(fēng)氣候區(qū)。夏季，亞歐大陸強(qiáng)烈受熱，近地面形成熱低壓，北太平洋副熱帶高壓勢(shì)力大大增強(qiáng)并擴(kuò)展，氣流從海洋流向陸地，形成夏季風(fēng)；冬季，亞歐大陸迅速冷卻，近地面形成特別強(qiáng)盛的冷高壓，而北太平洋上的副熱帶高壓逐漸退縮，低壓擴(kuò)展，氣流從大陸流向海洋，形成冬季風(fēng)。北半球夏季（7月）近地面大氣環(huán)流狀況北半球冬季（1月）近地面大氣環(huán)流狀況局地環(huán)流行星風(fēng)系和季風(fēng)是在大范圍氣壓場(chǎng)控制下的大氣環(huán)流。由于局部環(huán)境的影響，如地表受熱的不均、地形的起伏以及人類的活動(dòng)等引起的小范圍氣流運(yùn)動(dòng)，稱為局地環(huán)流，例如，海陸風(fēng)、高原季風(fēng)、山谷風(fēng)等地方性風(fēng)系。局地環(huán)流雖然不能改變大范圍氣流運(yùn)行的總趨勢(shì)，但對(duì)小范圍地區(qū)的氣候卻有著不可忽視的影響。

海陸風(fēng)是指發(fā)生在沿海地區(qū)的、白天吹海風(fēng)、夜間吹陸風(fēng)、以一日為周期的周期性風(fēng)系。它也是由于海陸的熱力性質(zhì)的差異引起的，但影響的范圍僅限于沿海地區(qū)。在沿海地區(qū)，白天，陸地增溫快，陸面氣溫高于海面，陸地空氣上升，海上空氣下沉，近地面氣流從海洋流向陸地，形成海風(fēng)；夜間相反，陸地降溫快，陸面氣溫低于海面，陸地空氣下沉，海上空氣上升，近地面氣流從陸地流向海洋，形成陸風(fēng)。海陸風(fēng)對(duì)沿海地區(qū)的天氣和氣候有著明顯的影響：白天，海風(fēng)攜帶著海洋水汽輸向大陸沿岸，使沿海地區(qū)多霧多低云，降水量增多，同時(shí)還調(diào)節(jié)了沿海地區(qū)的溫度，使夏季不致過于炎熱，冬季不過于寒冷。海風(fēng)陸風(fēng)海陸風(fēng)高原季風(fēng)高聳挺拔的大高原，由于它與周圍自由大氣的熱力差異所形成的冬夏相反的盛行風(fēng)系，稱為高原季風(fēng)。以青藏高原季風(fēng)最為典型。冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，氣流從高原向四周流動(dòng)；夏季高原面上出現(xiàn)熱低壓，氣流從四周流向高原。高原季風(fēng)對(duì)環(huán)流和氣候的影響很大，尤其在東亞和南亞季風(fēng)區(qū)。高原形成的強(qiáng)季風(fēng)環(huán)流，破壞了低緯行星風(fēng)系，冬季出現(xiàn)了與哈德萊環(huán)流圈相一致的經(jīng)圈環(huán)流，夏季則出現(xiàn)與哈德萊環(huán)流相反的經(jīng)圈環(huán)流即季風(fēng)環(huán)流；同時(shí)，在冬夏不同的季節(jié)，高原季風(fēng)環(huán)流的方向與東亞地區(qū)因海陸熱力性質(zhì)差異所形成的季風(fēng)的方向完全一致，兩者疊加起來，使得東亞地區(qū)的季風(fēng)（尤其冬季風(fēng)）勢(shì)力特別強(qiáng)盛，厚度特別大。山谷風(fēng)(b）山風(fēng)（a）谷風(fēng)

在山區(qū)，白天從谷地吹向山坡、夜間從山坡吹向谷地，以一日為周期的周期性風(fēng)系，稱為山谷風(fēng)（見下圖）。白天，因?yàn)樯狡律系目諝獗韧叨鹊淖杂纱髿庠鰷貜?qiáng)烈，空氣從谷地沿坡向上爬升，形成谷風(fēng)；夜間由于山坡輻射冷卻快于山谷，冷空氣沿坡下滑，從山坡流入谷地，形成山風(fēng)。焚風(fēng)

當(dāng)流經(jīng)山地的濕潤(rùn)氣流受到山地阻擋時(shí)，被迫沿坡絕熱爬升，這時(shí)按照干絕熱遞減率降溫。當(dāng)達(dá)到水汽凝結(jié)高度時(shí)，形成云，此后按照濕絕熱遞減率降溫，逐漸形成降水，空氣繼續(xù)沿坡上升，降水也不斷發(fā)生。當(dāng)越過山頂以后，空氣沿坡下沉增溫，由于水汽含量大為減少，按照干絕熱遞減率下沉壓縮升溫。由于干絕熱溫度變化率比濕絕熱溫度變化率大。過山后的空氣溫度比山前同高度上空氣的溫度要高得多，濕度也小得多，形成了沿著背風(fēng)坡向下吹的既熱且干的風(fēng)，稱為焚風(fēng)。東部的濕潤(rùn)大氣在翻越二郎山后，到達(dá)大渡河谷的為干熱焚風(fēng)，兩岸生長(zhǎng)耐旱植物。“城市熱島”

城市人口集中，工業(yè)發(fā)達(dá)，居民生活、工業(yè)生產(chǎn)及交通工具每天釋放出大量的人為熱，導(dǎo)致城市熱力過程的總效應(yīng)為：城市的溫度一般高于周圍的郊區(qū)和農(nóng)村，城市尤如一個(gè)溫暖的島嶼，稱為“城市熱島”。這主要是城市上空通過亂流擴(kuò)散從暖的建筑物得到顯熱，并且吸收城市表面和污染層放出的長(zhǎng)波輻射的結(jié)果。由于熱島效應(yīng)的存在，城市的年平均溫度要比郊區(qū)高0.5～1℃。一些城市夏季則可能高出3～5℃。水汽的輸移：

大氣中的水汽含量極少，主要來自于地表面（包括海洋、湖泊、河流、潮濕的土壤等）的蒸發(fā)及植被蒸騰，造成了水汽在垂直方向和水平方向上的分布極不均勻。發(fā)生在大氣中的水汽輸移，是在參與到大氣環(huán)流和水循環(huán)過程中，通過自身的相變、大氣徑流以及降水等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，既有垂直方向的傳輸，也有水平方向的傳輸。第四節(jié)大氣圈的物質(zhì)輸移全球降水與蒸發(fā)的緯度變化（據(jù)R.Mather）二氧化碳的輸移：

大氣中二氧化碳主要通過陸地和海洋中有機(jī)體的生命活動(dòng)、有機(jī)物的腐爛和化石燃料的燃燒進(jìn)入大氣，它們不均勻地分布在大氣的低層，隨著湍流運(yùn)動(dòng)，CO2從源區(qū)向四周及上層大氣擴(kuò)散輸移。就全球而言，全年從低緯向高緯有少量CO2的凈輸送，以維持空氣中含量的平衡。

氣溶膠的輸移：

大氣中氣溶膠物質(zhì)越接近地面濃度越大，且越不均勻。源地附近濃度大，逐漸向四周及上空擴(kuò)散輸移。較大的顆粒很快沉降回地表或被降水沖掉，但細(xì)小的顆粒則可到達(dá)平流層，在平流層中維持1～3年，成為大氣的“背景”。第五節(jié)大氣圈的能量傳輸

大氣能量的交換與傳輸，主要通過輻射、對(duì)流、湍流等方式實(shí)現(xiàn)的。其中對(duì)流、湍流方式中伴隨著兩種輸熱過程，一是通過暖空氣上升或冷暖空氣混合進(jìn)行的直接的能量傳輸，稱為顯熱傳輸；二是水在蒸發(fā)或凝結(jié)過程中的吸熱或放熱所進(jìn)行的間接的熱量傳輸，稱為潛熱傳輸。全球大氣能量的輸送以水平方向上的顯熱和潛熱輸送為最主要，輸送量的大小直接與溫度梯度有關(guān)，溫度梯度越大，形成的環(huán)流越強(qiáng)，輸送的熱能越多。水平方向的輸送主要有從赤道向極地（高低緯間）的輸送和海陸間的輸送。熱量輸送和地球上的熱量平衡（Strahler）

由赤道向極地的高低緯之間的熱量傳輸，主要依靠全球性的大氣環(huán)流（顯熱和潛熱）及洋流來實(shí)現(xiàn)的，并隨緯度和季節(jié)而異。從緯度看，全球能量的輸送是從南北緯35o之間的輻射差額正值區(qū)向緯度高于35o的負(fù)值區(qū)輸送，就平均而言，輸送量以緯度40o附近為最大值。高低緯間的傳輸海陸間的傳輸海陸之間通過大氣環(huán)流進(jìn)行的能量傳輸，因季節(jié)和緯度而有差異。冬季，海洋是熱源，大陸是冷源，熱量從海洋輸向大陸。越近海洋，輸熱越多，氣溫越高。以亞歐大陸為例：冬季大陸西岸深受海洋影響，平均氣溫在0℃以上，隨著距海距離的增加，溫度越來越低，到東西伯利亞的維爾霍揚(yáng)斯克附近，氣溫降到了－40℃以下，成為世界著名的“寒極”。在1月海平面等溫線分布上，大陸西岸等溫線明顯向高緯凸出，并幾乎與海岸線平行。世界1月海平面氣溫（°C

）的分布世界7月海平面氣溫（°C

）的分布高低空之間的傳輸

在對(duì)流層中，由于空氣的對(duì)流，高低空之間也在進(jìn)行著能量的傳輸。在對(duì)流層中總的情況是氣溫隨高度而降低。這主要是因?yàn)閷?duì)流層空氣的增溫主要依靠吸收地面的長(zhǎng)波輻射。當(dāng)?shù)孛娼邮芴?yáng)輻射升溫時(shí)，近地面的空氣也隨之被加熱而上升，將熱量帶到高空。當(dāng)?shù)孛胬鋮s時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)空氣下沉、熱量由高空向近地面?zhèn)鬏數(shù)默F(xiàn)象。熱量的傳輸主要有兩種形式，一是顯熱輸送，二是潛熱輸送。盡管空氣垂直運(yùn)動(dòng)過程中顯熱交換不太明顯，但潛熱的交換卻是非常明顯的。大家都知道，當(dāng)攜帶一定含量的水汽對(duì)流上升時(shí)，隨著溫度的降低，水汽就會(huì)凝結(jié)轉(zhuǎn)變成水滴，從而形成云、雨、雪等。當(dāng)水汽凝結(jié)為水滴時(shí)，就會(huì)放出熱量。第六節(jié)氣候分異規(guī)律自然環(huán)境的地域分異規(guī)律很大程度上依賴于氣候的地域分異。氣候反映的是氣溫、降水等各種氣象要素長(zhǎng)期的平均統(tǒng)計(jì)特征。由于各地接受的太陽(yáng)輻射量不同，大氣環(huán)流狀況及下墊面性質(zhì)也各不相同，造成了不同地區(qū)的氣候差異顯著。其中，太陽(yáng)輻射和大氣環(huán)流具有明顯的地帶性和周期性，下墊面因子則帶有明顯的非地帶性特征，造成了全球大氣的溫度、濕度及降水分布既具有沿緯度變化的地帶性特征，又具有打破緯度分布的非地帶性特征，從而導(dǎo)致了地球上的氣候分異具有相應(yīng)的地帶性和非地帶性規(guī)律。

氣溫分異：

氣溫的分布主要受緯度、海陸、地形、海拔高度等因素的制約，其中緯度因素決定了氣溫的緯度地帶性分異，而海陸、地形及海拔高度則成為氣溫非地帶性分異的因素。由于地球的橢球體形狀，以及各地太陽(yáng)高度角的不同，太陽(yáng)輻射對(duì)地球上各緯度的加熱不均，決定了全球熱量分布隨緯度變化的總趨勢(shì)，即低緯度地區(qū)獲得的太陽(yáng)輻射能較多，而高緯度地區(qū)較少。這樣，地表就產(chǎn)生了呈緯度地帶性的熱力分異規(guī)律。

根據(jù)熱力分異規(guī)律，可以將全球從赤道到極地依次劃分為熱帶、副熱帶、溫帶、副寒帶和寒帶五個(gè)熱量帶。

海陸分布的不均勻性在很大程度上破壞了溫度的緯度地帶性規(guī)律，而表現(xiàn)為非地帶性規(guī)律。海陸分布對(duì)溫度的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，由于受海陸冷熱源的不同影響，在冬夏不同的季節(jié)，海陸之間存在明顯的溫度差異。冬半年大陸溫度總是低于同緯度的海洋溫度，而夏半年陸上溫度總是高于同緯度的海洋溫度。在等溫線分布圖上（以北半球?yàn)槔?，表現(xiàn)為1月等溫線在陸上向南凸出，海洋上向北凸出；夏半年相反，7月等溫線在陸上向北凸出，海洋上向南凸出。其次，由于海陸熱力性質(zhì)的差異及其相互影響，在冬夏不同的季節(jié)，無論是大陸還是海洋，其中部與東西兩岸（側(cè)）的氣溫差異都十分顯著。冬半年，大陸中部的溫度總是低于大陸的東西兩岸，而大洋中部的溫度則總是高于大洋的東西兩側(cè)；夏季相反。

濕度和降水的分異：

海洋上空水汽充沛，濕度大，而陸地上空相對(duì)缺乏，濕度較小。沿海地區(qū)，隨著向陸地內(nèi)部的逐漸過渡，濕度也逐漸減小。大氣運(yùn)動(dòng)的方向和速度（風(fēng)向與風(fēng)速）也直接影響著大氣濕度，因?yàn)闅饬骺梢詳y帶大量的水汽從一個(gè)地區(qū)輸移到另一地區(qū)，且風(fēng)速越大，所攜帶的水汽越多，從而造成流經(jīng)地區(qū)的濕度有顯著增加。

大氣運(yùn)動(dòng)，尤