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1、第二章 地球上的大气第一节：冷热不均引起大气运动一、大气的受热过程大气中一切物理过程都伴随着能量的转换，太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源。大气受热过程示意图外表：投射到地球上的太阳辐射能，要穿过厚厚的大气，才能到达地球外表。太阳辐射能在传播过程中，部分被大气汲取或反射，大部分到达地面，并被地面反射和汲取。地面汲取太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气。这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。 从大气受热过程来看，地球大气对阳光短波辐射汲取较少，大部分太阳辐射能穿透大气射到地面，而大气对地面长波辐射汲取得比拟多，地面辐射放出的绝大部分热量可以被大气截留，所以地面是近地面大气主
2、要、干脆的热源。 有两个概念：一个是太阳短波辐射，它是地球最重要的能量来源；另一个是地面长波辐射，它是大气增温的干脆缘由。【据试验得知，物体温度越高，辐射中最强部分的波长越短，反之则越长。由于地球外表的温度比太阳低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射长的多，相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。】大气逆辐射：大气在增温的同时，也向外辐射热量。大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射向下的部分，因为与地面的辐射方向相反，称为大气逆辐射。月球、地球外表受热过程比拟：有大气层的地球，白天一部分太阳辐射被大气反射和汲取，使地表温度不致于上升太快。夜间大部分地面辐射被近地面大气汲取，然后以辐射
3、和对流方式层层上传，使大气温度不至于降的太低，并以大气逆辐射的方式，把部分热量还给地面，使地表温度在夜间降温速度减慢。正是由于大气对太阳辐射的减弱作用和对地面的保温作用，使得地球地表温度变更比拟缓和。没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月球，使月面温度快速上升。夜晚，月球外表辐射剧烈，没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快，昼夜变更大。大气逆辐射的保温作用：大气对地面的长波辐射几乎全部汲取，同时又以大气逆辐射的方式向地面输出能量，对地面起了极为重要的保温作用。地球外表及大气层里保存的这部分热量，是地理环境中发生的众多自然现象及其过程的能量源泉。温室效应的应用二、热力环流：大气中热量和水汽的
4、输送，以及各种天气变更，都是通过大气运动实现的。大气运动的能量来源于太阳辐射。太阳辐射能的纬度分布不均，造成凹凸纬度间的温度差异，这是引起大气运动的根本缘由。热力环流形成示意图：由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动最简洁的形式。例如上图：假如A地受热多，B、C两地受热少，则A地近地面空气会膨胀上升，到上空聚积起来，使上空的空气密度增大，形成高气压；B、C两地的空气会冷却收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低气压（图b）。于是，在上空，空气便从气压高的A地向气压低得B、C两地扩散。在近地面，A地空气上升后向外流出，使A地近地面的空气密度减小，形成低气压。B、C两地因有下沉气
5、流，近地面的空气密度增大，形成高气压。于是，近地面的空气又从BC两地流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成热力环流（图c）。海陆热力环流示意图：白天，陆地增温快，海上增温慢；夜间，陆地降温快，海上降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温差差异引起的热力环流。（1）标出昼夜海洋和陆地气压的凹凸（2）分析海陆风对海滨地区的气温有什么调整作用白天来自海洋的风比拟凉快潮湿，对海滨地区可以起到降温作用；夜晚来自内陆的风比拟温热枯燥，对海滨地区可以增温的作用。海陆风共同作用的结果是使海滨地区的温差较小。热岛效应：热岛效应产生的缘由：（1）城区人工建筑物较多，变更了城市的自然下垫面，绿地、水体等自然下垫面相应削减，
6、造成对太阳辐射的反射率高，汲取率低。（越来越多的地表被建筑物、混凝土和柏油路所覆盖，绿地和水面削减，使蒸发作用减弱，大气得不到冷却。大量混凝土建筑和柏油公路白天汲取热量，夜晚散发热量成为进步城市气温的热源。）（2）城市大气污染相对较重，产生的二氧化碳、粉尘等物质可以大量汲取环境中的热辐射，加剧温室效应的影响。（3）工厂、机动车、居民生活等人工热源的影响。热岛环流产生的缘由：由于城市中心和郊区存在温差，市中心空气受热不断上升，四周郊区相对较冷的空气便向中心区补充。在城市热岛中心上升的空气，到达肯定高度便向四周郊区辐散下沉，以补偿郊区低空的空缺，这样形成了一种部分地区的环流。热岛效应影响:受热岛效
7、应的影响，风一般从郊区吹向市中心，这样不利于市区大气污染物的程度扩散，另外在城市中心区，气流以上升运动为主，空气中又有较多的粉尘等凝聚物，因此云量比郊区多，假如空气中二氧化硫和氮氧化合物等物质较多，就可能通过成雨过程成为酸雨着陆。缓解热岛效应的措施：进步绿化覆盖率，增加水风光积，通过建筑物的规划和布局来增加空气的流通性，如市内道路要宽敞、建筑底层化、高层楼房不能集中、建筑物做隔热和遮光处理。（人居环境的改造，交通方式的选择）气候变更的适应对策（例如缓解全球温室效应）1.调整经济构造，推动技术进步，进步能源利用率。2.开展低碳能源和可再生能源，改善能源构造。3.大力开展植树造林，加强生态建立和爱
8、护。4.施行安排生育，有效限制人口增长。5.加强应对气候变更相关法律，法规和政策措施的制定。6.进一步完善相关体制和机构建立。7.高度重视气候变更探讨及实力建立。8.加大气候变更教化与宣扬力度。三、大气的程度运动地面受热不均，导致空气上升和下沉运动。这种空气的垂直运动，使同一程度面上产生气压差异。我们把单位间隔 间的气压差叫做气压梯度。只要程度面上存在着气压梯度，就产生促使大气由高气压区流向低气压区的力，这个力称为程度气压梯度力。在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区作程度运动，就形成了风。可见程度气压梯度力是形成风的干脆缘由。程度气压梯度力垂直于等压线，指向低压。假如没有其他力的影响，风
9、向应当与程度气压梯度力的方向一样，即垂直于等压线。但是，当风一旦形成，就会立刻受到地转偏向力的作用，风向渐渐偏离高气压梯度力的方向，北半球向右偏转，南半球向左偏转。高空大气受气压梯度力和地转偏向力共同作用，风向与等压线平行。近地面的风，还受到摩擦力的影响。摩擦力是指地面与空气之间，以及运动状况不同的空气层之间互相作用而产生的阻力。摩擦力对风有阻碍作用，可以削减风速。受气压梯度力，地转偏向力与摩擦力的共同作用，近地面大气中的风向与等压线之间成一夹角。等压线疏密程度程度气压梯度（等压线的疏密）是影响风力大小的因素。等高线越密集，高差越大，地形越陡，等压线亦是如此。气压带和风带的形成：大气运动时有规
10、律的。全球性的有规律的大气运动，通称为大气环流，它反映了大气运动长时期的平均状态。由于不同纬度地区所得到的太阳辐射是不同的，因此凹凸纬度间太阳辐射所产生的热量差异，会驱使大气不断地运动，输送和交换热量。假设大气外表是匀称的，引起大气运动的因素是凹凸纬度间的受热不均和地转偏向力，以北半球为例分析大气运动状况。地球上的气压带和风带赤道空气受热上升和60纬度旁边地区气流运动分别形成低压带。30纬度旁边地区气流积累下沉和南北极气流冷却下沉形成高压带。高压带流向低压带的气流，受地转偏向力影响形成各个风带。说明低纬环流圈主要由热力缘由引起。高纬度间，在气流热力缘由和动力缘由共同作用下，形成中高纬度环流圈。
11、赤道及其两侧承受太阳光最多，近地面空气受热膨胀上升，空气削减，气压降低。这样在南北5度之间的地区，就形成了一个低气压带赤道低气压带。赤道地区上升的暖气流，在气压梯度力的作用下，在赤道上空向北流向北极上空（南风）；受地转偏向力影响，南风渐渐偏向右偏转成西南风；到达北纬30度旁边上空时偏转成了西风。这样，来自赤道上空的气流在这里不断地积累下沉，使近地面气压上升，形成副热带高气压带。从副热带高气压带流出的气流，向南的一支流向赤道低气压带（北风），在地转偏向力影响下，北风渐渐右偏成东北风，称为东北信风。东北信风和南半球的东南信风在赤道地区辐合上升。这样，便在赤道和北纬39度之间形成一个低纬度环流圈。
12、在近地面，从副热带高气压带向北流出的一支气流，在地转偏向力的作用下渐渐向右偏转成西南风，称为盛行西风。北极及其旁边时纬度最高的地区，承受的太阳光热少，终年寒冷，空气下沉，形成极地高气压带。从极地高气压带向南流出的气流（北风），在地转偏向力影响下渐渐向右偏成东北风，称为极地东风。它与较暖的盛行西风在北纬60度旁边相遇，暖而轻的气流爬升到冷而重的气流之上，形成副极地上升气流。上升气流到高空，又分别流向副热带和极低上空，从而形成了中纬度与高纬度环流圈。由于副极地上升气流到高空即向南北流走，致使北纬60度旁边的近地面气压降低，形成副极地低气压带。 在南半球，同样存在低纬、中纬、高纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力是使气流向左偏转，所以环流方向与北半球不同。这样，全球共形成七个气压带，六个风带。 由于太阳直射点随季节变更而南北挪动，导致气压带和风带在一年内也做周期性的季节挪动。就北半球来说，大致是夏季北移，冬季南移。气压带和风带的季节性挪动时整体地挪动，相对位置不变。