【地理】从物理到地理之自然地理提纲整理2——大气圈

==大气圈==

然后顺着地球的圈层结构从外到内以此分析,首先是大气圈。通过对大气圈的研究,我们可以知道大气在地球上的主要运动,进而可以在综合其他知识下分析出区域的天气、气候成因。

·大气圈的基本结构:定义,范围,密度变化,低层大气组成(干洁空气、水汽、悬浮固体杂质),各成分物质组成及每种组分的特性用途[固体杂质是成云致雨的必要条件],大气圈的分类(依据[3/6层]、分析电离层和平流层中的臭氧层、分析各圈层物理特点[温度等]、应用范围)

 

厚度

直接热源

温度变化

大气运动

天气现象,与人类关系

高层大气

平流层顶-3000km

 

——

 

——

 

——

电离层,无线电通讯,航天飞行

平流层

对流层顶-5055km

臭氧吸收太阳紫外辐射

随高度升高而升高

上热下冷,大气稳定,水平运动

航空飞行

对流层

17-18km

地面辐射

每上升100m,温度下降0.6

上冷下热,对流显著

最密切,天气现象,集中了大部分大气、水气和杂质

在宇宙空间中,大气圈并不是孤立存在的,它由于地球引力而吸附于地球,由于受到太阳系中心不断放出的热量而有着更加复杂的变化,下面就是要讨论太阳辐射对大气圈层的影响。

·大气受热过程:三个阶段的基本过程(穿过大气层、到达地表、地面在把热量传给大气)与其中的能量转换途径[比如太阳能转化为热能、生物能等];大气对太阳辐射的削弱作用(反射、散射、吸收)分别发生的位置、原因、以及其强度的影响因素,地球各处辐射强度差异及原因,天空颜色的原因;大气对地面的保温作用(地面辐射、大气逆辐射),物体辐射原理,地面辐射的定义原理特点及与太阳辐射的差异,大气逆辐射的定义原理特点,温室效应

削弱作用

参与物质

选择性

削弱波段

举例

反射

云层、较大尘埃

全部波段

A白天多云时,气温比晴天低

散射

空气分子、细小尘埃

蓝紫光

B晴朗的天空成蔚蓝色 / 日出江花红胜火

吸收

臭氧

紫外线

C紫外线导致白内障、皮肤癌等

水汽、二氧化碳

红外线

以上是大气的受热的过程,而受热后的大气由于有太阳辐射提供的根本动力而会破坏静止状态并发生一些运动。首先来分析两个简单的理想化模型(热力环流与风),其后再应用这样的物理模型来分析地理。

·热力环流:定义,分析物理原理(热胀冷缩,密度小的气体在上方),过程

·大气的水平运动:解决几个基础问题(等压线等压面的定义及识图、气压梯度=气压差/距离、水平气压梯度力与气压梯度正相关、风向的定义与图示),水平运动风的定义,形成的直接动力(气压差引起的水平气压梯度力、自转引起的地转偏向力、地表摩擦力)、风的结果(与等压线几近平行,气压梯度消失)[分析时可以一步一步添加因素,先只分析水平气压梯度力,然后再其结果上加入地转偏向力,在然后加入摩擦力]

对于风的理解可以看作是热力环流的一部分,也可以认为热力环流更偏向于纵向运动而风更偏向与水平运动。[感觉前者的观点更正确]

太阳系中的任何行星只要它周围包围着气圈,都有环流现象发生,发生在行星上的总的大气环流现象称为行星风系。现在,我们已经知道了地球表面的大气因为受热不均匀会发生一定形式的运动,而运动的最基本的两种形式也已经了解,然后我们现在试图将前面的结论运用到我们整个的地球上来分析整个地球的大气环流状况。

为了讨论方便,我们还是先构造理想化的模型,然后我们再在我们理想化的模型上逐步添加新的元素,使其逐渐与真实的地球靠近。

·闭合环流:首先,我们假设地球表面均匀,并且不发生自转。那么根据我们在大气对太阳辐射的削弱作用中分析的地球各处辐射强度差异可以知道,赤道接受太阳辐射多,而极低地区接受辐射少,因而在此之间会有很大的温差,会形成强大的热力环流。即为赤道与极地间的闭合环流。

·三圈环流:然后我们开始考虑地球的自转,由于自转会引起地转偏向力,使得环流过程中大气运动会以风的形式而逐渐削弱,使得原本可以由赤道到极地是运动逐渐被削弱,直到在南北纬30°附近与纬线平行,不再进一步向南北方运动,空气在高空逐渐聚集后下沉,形成之后所说的副热带高气压带。然后第二第三圈的环流同理可自己去分析(会有些不一样)。于是我们就得到了一个与真实地球大气环流基本一致的模型,三圈环流。

PS:需要指出的是,我们之前假设的地球表面均匀即忽视地表摩擦力在这里并没有一个完美的解答,其原因在于这样的分析过于个性化,普遍性不强,因而没在物理模型进一步分析,但下面的海陆热力环流实际上就是对这一部分的补充,进一步得到地理规律。

·气压带及风带:最后,总结以上模型分析气压带风带的成因分析、位置及命名。[感受下信风与季风命名的精准,为什么之前学时没有注意到]

·带的移动:由于地球公转,太阳直射点位置的变化移动,气压带与风带会有规律的周期性移动,分析原因及其中规律

从上面的分析中,可以知道凡是可以引起气压差的条件都可以引起大气的运动。气压差的根本来源是太阳辐射带来的地球上热力学差异。而在实际地球上,不仅仅存在由于大气层厚度引起的热力学差异,还存在由于海陆分布(即下垫面的不同)而导致的热力学差异,这样的差异也同样会引起大气的运动。

·下垫面:指与大气下层直接接触的地球表面,对气温的影响(地面辐射是低层大气的主要直接热源,对大气水分的影响(大气中的水汽也是来自下垫面,海陆是不同的)

·海陆分布对大气环流的影响:看图分析海陆位置对于气压的影响(全球总趋势与地区局部趋势),基本原理(陆地比海洋升温快、降温快),常见的气压中心(冬季的蒙古—西伯利亚高压、阿留申低压、冰岛低压以及夏季的亚洲低压、夏威夷高压、北大西洋高压)位置、成因、对原有气压带的影响

·季风的形成:成因(海陆热力差异年变化、气压带风带的规律移动等),分析东亚季风与南亚季风的分布、风向、成因[南亚夏季风成因在于气压带和风带的季节移动]

季风环流

成因

分布地区

冬季风

夏季风

东亚季风

海陆热力性质差异

中国东部、日本和朝鲜半岛

南亚季风

海陆热力性质差异

气压带和风带位置的季节性移动

印度半岛、中国西南地区

行星风系和季风是在大范围气压场控制下的大气环流。而由于局部环境的影响,如地表受热的不均、地形的起伏以及人类的活动等引起的小范围气流运动,称为局地环流。局地环流虽然不能改变大范围气流运行的总趋势,但对小范围地区的气候却有着不可忽视的影响。

·海陆风:它也是由于海陆的热力性质的差异引起的,但影响的范围仅限于沿海地区。

·高原季风:高耸挺拔的大高原,由于它与周围自由大气的热力差异所形成的冬夏相反的盛行风系,称为高原季风

·山谷风:白天,山坡上的空气比同高度的自由大气增温强烈,空气从谷地沿坡向上爬升,形成谷风;夜间,山坡辐射冷却,冷空气沿坡下滑,从山坡流入谷地,形成山风。

·焚风:当流经山地的湿润气流受到山地阻挡时,被迫沿坡绝热爬升,这时按照干绝热递减率降温。当达到水汽凝结高度时,形成云,此后按照湿绝热递减率降温,逐渐形成降水,空气继续沿坡上升,降水也不断发生。当越过山顶以后,空气沿坡下沉增温,水汽含量大为减少,按照干绝热递减率下沉压缩升温。由于干绝热温度变化率比湿绝热温度变化率大。过山后的空气温度比山前同高度上空气的温度要高得多,湿度也小得多,形成了沿着背风坡向下吹的既热且干的风,称为焚风。[这部分是不明所以的资料]

·城市热岛:城市释放人为热导致城市的温度一般高于周围的郊区和农村0.5~1℃

到这里,我们现在已经可以去分析一些简单的气候成因了,比如热带雨林气候、地中海气候、温带海洋性气候,但是为了保证分析全面准确,还是先放一放,等后面的内容理解全面了,再来综合性地分析。现在先来看几种由大气运动引起的的天气系统——气团、风、气旋、反气旋。

·气团:定义,分类(冷暖、干湿),气团的形成与影响,冷暖气团相遇形成锋(定义、特点),风的主要类型(3个)各自的成因、特点、对天气的影响及图示

·大气的辐合与辐散:定义,两种气旋的形成原理及过程,气旋对天气的影响

至此,大气圈的运动过程都分析完了,最后简单总结以下大气运动的地理学意义。

·大气运动的意义:通过热量与物质的运输来实现对热力差异的削弱。

其中值得一提的是物质输移中的水汽输移,他对于降水有重要的影响。

·水汽输移:垂直传输(大气中的水汽主要从地表获得,因而在源地附近(近地面)水汽含量最多,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较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。随着扩散能力的减弱,越往高空,水汽含量越少);高低纬间的输送(对全球来说,副热带地区蒸发量大于降水量,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平衡,产生了水汽的经向输送海陆间输送。全球水汽的经向输送是通过大气环流以副热带高压为中心,水汽分别向南和向北输送)

·两种能量输送形式:显热传输(通过暖空气上升或冷暖空气混合进行的直接的能量传输),潜热传输(水在蒸发或凝结过程中的吸热或放热所进行的间接的热量传输)

大气圈的基本内容到这里就整理完了,虽然还有很多需要细化的地方……自己努力吧……

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