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①吸收太阳辐射的能力不同。水体吸收太阳辐射的能力比陆地强。
②透射太阳辐射的能力不同。水体对太阳辐射基本上是透明的,除了对红色光线和红外线之外,紫外光和可见光都可透射到水体深层,使太阳辐射分散到较厚的水层中。而陆地组成的岩石和土壤,对于各种波长的太阳辐射的各个波长都是不透明的。
3递能量的方式不同。陆地所获得的太阳辐射能量主要依靠分子传导,方式向地下传播,而水体有○
平流、对流、湍流、波浪、洋流和对流等,经常有上下和水平流动,有利于表面与下层水体之间的热量传输和水平交换。因而陆地表面同下层间的热量传输远较水体困难,热量集中在表面薄层。 4比热(热容量)不同。岩石与土壤的比热远小于水的比热。吸收或散发掉同样热量的情况下,两○
者温度的变化幅度有较大不同。大陆受热快,冷却也快,气温变化剧烈,而海水温度升降缓和,变化幅度较小。
5水分蒸发耗热状况不同。○海面有充分水源供应,以致蒸发量较大,失热较多,使得水温不易升高,而水体上的空气因水分蒸发而带来较多的水汽,能够较多的吸收长波辐射,使得空气增温,并又以逆辐射形式把热量返还于水面,致使水面不易降温。陆地情况正好相反。
2、海陆表面的增温和冷却
由于海陆热力性质的差异,陆地获得热量时,因热量集中在表面薄层,导致温度急升;相反,陆地失热时,难以得到地表下层热量的补偿和大气的调节,致温度急降。故大陆受热快,冷却也快,气温升降剧烈,变化幅度大。
同理,海洋受热慢,气温升降缓和,变化幅度小。
因此,冬季,大陆温度低于同纬度的海面,最冷月在1月,而海洋出现在2月。夏季,大陆温度高于同纬度的海面,最热月出现在7月,而海洋出现在8月,年最高温、最低温出现的时间,海洋比大陆滞后1-2个月。
三)空气的增温和冷却(非绝热变化、绝热变化)
空气内能变化有两种情况:一是由于空气与外界有热量交换而引起的,称为非绝热变化;二是由于外界压力的变化使空气膨胀或压缩而引起的,空气与外界没有热量交换,称为绝热变化。 1、 气温的非绝热过程
空气与外界的热量交换方式,主要有:传导、辐射、对流和乱流、水相变化
① 传导:依靠分子的热运动将热量从一个分子传递给另一个分子。传导作用只有在空气分子密度大和气温梯度大的贴地气层表现较为明显。
② 辐射:以长波方式进行,是地面与空气间热量交换的重要方式。由于地面平均温度达到高于大气,辐射交换使大气净增热量。
③ 对流和乱流:由于地表性质差异,受热不均所引起的空气大规模有规则的升降运动,称对流。小规模不规则的涡旋运动称乱流,又称湍流。对流和乱流使空气在垂直方向和水平方向上经常进行热量交换,是空气中的热量区域均匀,是近地层大气热量交换的重要方式。
④ 水相变化:水在蒸发(或冰在升华)时要吸收热量;相反,水汽在凝结(或凝华)时,又会放出潜热。如果蒸发(升华)的水汽,不是在原处凝结(凝华),而是被带到别处去凝结(凝华),就会使热量得到传送。
2、 大气的绝热过程
绝热过程:大气中所进行的各种过程,通常伴有不同形式的能量转换。在能量转换过程中,空气的状态要发生改变。在气象学上,任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程,叫做绝热过程,
又分为干、湿绝热过程。
干绝热过程:在大气中,干空气或未饱和湿空气作垂直运动时,与外界没有热量交换,只因体积膨胀(或收缩)作功引起的内能增减和温度变化过程,称作干绝热过程。在这个过程中,气块对外作功所消耗的能量等于气块内能减少量,也等于大气温度的变化量。 湿绝热过程:饱和湿空气作垂直运动时的绝热变化过程,称湿绝热过程。
绝热直减率:气块绝热上升单位距离时的气温降低值,称为绝热直减率。干空气或未饱和的湿空气,绝热上升单位距离时的温度降低值,称为干绝热直减率,以rd表示。据计算,rd=0.985℃/100m≈1 ℃/100m. 饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值,称为湿绝热直减率,以rm表示。湿绝热直减率要小于1 ℃/100m,即rm< rd。 3、 大气静力稳定度
大气稳定度,又称大气静力稳定度或大气层结稳定度(大气层结:大气中温度的垂直分布) ,是指大气层结有使在其中作垂直运动的气块返回或远离原始位置的趋势和程度。简单来说,大气稳定度实际上取决于某一运动的空气块与其周围空气相比是轻还是重的问题。大气稳定度主要有三种情况:稳定、不稳定和中性。 四)大气温度的时空变化 1、气温的时间变化
周期性变化—主要由于地球的自转和公转引起 1)气温的日变化
气温日变化的一般特点是:一天当中有一个最高值,和一个最低值,最高值出现在午后两点钟左右,最低值出现在清晨日出前后。
气温日较差: 指一天当中气温的最高值和最低值之差。它的大小反映了气温日变化的程度。气温日较差随温度、季节、地表性质、形态、高度和天气状况而异。 2)气温的年变化
夏季气温高,冬季气温低,由于地面储存热量的原因,年最高气温出现在夏至后的7月或8月,年最低气温出现在冬至后的1月或2月。
气温年较差:一年中最高月平均气温与最低月平均气温的差值。气温年较差的大小随纬度、地标性质、形态、海拔高度而已。一般而言,年较差随纬度变化的情况是:低纬最小,高纬最大。同一纬度,海上小,陆上大。同一纬度的海陆相比,大陆区域冬夏两季热量收支的差值比海洋大,所以陆上气温年较差比海洋大得多。
气温年变化的四种类型(根据年较差的大小和最高最低温出现的月份):
① 赤道型:一年中有两个最高值,分别出现在春、秋分前后,两个最低值,分别出现在冬、夏至
前后。年较差很小。 ② 热带型:一年中有一个最高值,一个最低值,分别出现在夏至和冬至以后。年较差不大,但大
于赤道型。 ③ 温带型:一年中有一个最高值,一个最低值,分别出现在夏至和冬至以后1-2个月(大陆落后
1个月,海洋落后2个月),且随温度增高而增大。 ④ 极地型:冬长而冷,夏短而凉,年较差一般很大,极圈附近达到最大。极地最低温出现在冬季末,最高温出现在8月初。
非周期性变化--由于大规模的气流交替而发生变化,变化的时间和幅度视气流的冷暖性质和运动状况而不同,没有一定的周期。 2、大气温度的空间分布 1)气温的水平分布
气温的分布通常用等温线图表示。所谓等温线就是通过地面上气温相等各地的连线。等温线的不同排列表示不同的气温分布特点:等温线稀疏,则各地气温相差不大;等温线密集,表示各地气温悬殊;等温线平直,表示影响气温分布的因素较少;等温线的弯曲,表示影响气温分布的因素较多;等温线沿东西向分布,表示温度因纬度而不同,即以纬度为主要因素;等温线和海岸平行,表示气温因距海远近而不同,即以距海远近为主要因素等等。 全球气温水平分布规律:
① 气温随纬度增高而递减。在北半球,等温线7月比1月稀疏,这说明北半球1月南北温度差大
于7月,南半球则相反。(这是因为1月太阳直射点位于南半球,北半球的高纬度地区不仅正午太阳高度较低,而且白昼较短;而北半球低纬地区,不仅正午太阳高度较高,而且白昼较长,因此1月北半球南北温差较大。7月太阳直射点位于北半球,高纬地区有较低的正午太阳高度和较长的白昼,低纬地区有较高的正午太阳高度和较短的白昼,以致7月北半球南北温差较小。) ② 冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向极地,反映在同一纬度上,陆地冷于海洋,夏季相反。(这是因为在同一纬度上,冬季大陆温度比海洋温度低,夏季比海洋温度高的缘故。南半球因陆地面积较小,海洋面积较大,因此等温线较平直,遇有陆地的地方,等温线也发生与北半球相类似的弯曲情况。) ③ 最高温度带并不位于理想赤道上,冬季在5°—10°N处,夏季移到20°N左右,这一带平均温度1月和7月均高于24℃,故称为热赤道。(热赤道的位置从冬季到夏季有向北移的现象,因为这个时期太阳直射点的位置北移,同时北半球有广大的陆地,使气温强烈受热的缘故。) ④ 大陆中纬度西岸气温比同纬度的东岸高。
⑤ 北半球仅夏季最低温度出现在极地附近,而冬季最冷地区出现在东部西伯利亚和格陵兰地区。南半球不论冬夏,最低温度都出现在南极。 2)对流层中气温的垂直分布
气温随高度增加而降低时对流层的主要特征,但减温率因地面性质、高度、季节、昼夜、以及天气状况的不同而不同。
逆温:但在一定条件下,对流层中也会出现气温随高度增高而升高的现象,称为逆温。造成逆温的条件是,地面辐射冷却、空气平流冷却、空气下沉增温、空气湍流混合等。但无论那种条件造成的逆温,都对天气有一定的影响。例如,它可以阻碍空气垂直运动的发展,使大量烟、尘、水汽凝结物聚集在它的下面,使能见度变坏等等。
逆温层:出现气温你增的大气层,称逆温层。逆温层中暖而轻的空气在上面,使气层变得比较稳定,它可以阻碍空气垂直运动的发展,使大量烟、尘、水汽凝结物聚集在它的下面,使能见度变坏等等。 逆温按成因可分为:辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温、锋面逆温
1 辐射逆温:由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射逆温。在晴朗无云或少云的夜间经○
常发生,日出后消失。
2湍流逆温 :由于低层空气的湍流混合而形成的逆温,称为湍流逆温。 ○
3平流逆温:因空气的平流而产生的逆温,称平流逆温。 ○
4下沉逆温:当某一层空气发生下沉运动时,因气压逐渐增大,以及因气层向水平方向的辐散,使○
其厚度减小(h'<h)。如果气层下沉过程是绝热的,而且气层内各部分空气的相对位置不发生改变,这样空气层顶部下沉的距离要比底部下沉的距离为大,所以,其顶部空气的绝热增温要比底部多。于是可能有这样的情况,当下沉到某一高度上,空气层顶部的温度高于底部的温度,而形成逆温。 5锋面逆温:对流层中,冷暖空气相遇,暖空气密度小,爬到冷空气的上面,两者之间形成一个倾○
斜的过渡区锋面。在锋面上,如果冷暖空气的温度差比较显著,也可出现逆温,这种逆温称为锋面逆温。锋面逆温只能在冷气团所控制的地区内观测到
三、 全球气温带
以等温线为标准,将全球划为7个气温带: ①热带:年平均气温20°C等温线之间的地带
②南北温带:年平均气温20°C等温线与最热月10°C等温线之间的地带,南北半球各一个。 ③南北寒带:最热月10°C等温线与最热月0°C之间的地带,南北半球各一个。 ④南北永冻带:最热月0°C以内的地带,南北半球各一个。
第三节 气候形成的环流因素 一、气压和大气流动 一)气压和影响大气流动的力 1、气压和气压的变化
气压:静止大气中,任一高度单位面积上锁承受的空气柱重量叫大气压力,简称气压,单位“帕” 一个标准气压:当选定温度为0°C、纬度为45°的海面时,气压为1013.25hPa或760mmHg,称为…… 气压随高度的升高总是随高度升高而降低的,气压随高度的变化与气温和气压条件有关。气压相同时,气温越高,递减越慢;气温相同时,气压越大,递减越快。 2、气压场和气压系统
等压线:某水平面上气压相等各点的连线称等压线。根据等压线的排列形状和疏密程度就可看出水平面上的气压分布状况。
等压面:空气气压相等的点所组成的面,称等压面。等压面是个起伏不平的曲面。因气压随高度增加而递减,故高值在等压面下,低值在上。对某一平面而言,气压高的地方等压面上凸,气压低的地方等压面下凹。
气压的空间分布称为气压场,其基本类型有:低气压、高气压、低压槽、高压脊、鞍型气压区。 ①低气压:简称低压,等压线闭合,中心气压比周围低,向外逐渐增高,空间等压面下凹,形如盆地。空气向中心辐合,气流上升。
②高气压:简称高压,等压线闭合,中心气压比周围高,向外逐渐降低,空间等压面上凸,形如山峰。空气自中心向外辐散,气流下沉。
③低压槽:由低压向外延伸出来的狭长区域,或一组未闭合的等压线向气压较高的一方突出的部分,称低压槽,简称槽。在槽内各等压线弯曲最大处的连线,称槽线。槽线上的气压值比两侧低。槽的附近空间等压面形如山谷,空气向槽内辐合上升。
④高压脊:由高压向外延伸出来的狭长区域,或一组未闭合的等压线向气压较低的一方突出的部分,
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