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大气环流示意图与讲解(大气环流示意图)

大气环流示意图与讲解(大气环流示意图)

高中地理硬核名词解析:大气环流,三圈环流,季风环流

高中地理的学习中,相信大部分人都会觉得必修一自然地理最难。然而,自然地理是基础,如果学不扎实,后面的东西有时候会难以理解。而自然地理中最难理解的莫过于大气环流,大洋环流了。前期的文章中详细介绍过大洋环流,今天的文章就来介绍大气环流。

大气环流的知识比较繁琐,有些人可能难以理解大气环流、三圈环流、季风环流之间的区别和联系,甚至把他们相互混淆,对于学习带来很大障碍。知乎上就有这样一个问题,问这三者都是指什么。这篇文章就来逐一解读。

图:大气三圈环流示意图

大气环流

大气环流,是对于大气中一切形式环流运动的统称。它包括大规模的三圈环流,较大规模的季风环流,也包括规模小,局部性强的如城市热岛效应导致的环流等。各种天气系统(气旋及反气旋,锋面气旋)广义上也属于大气环流范围。

这个词语可以用在非常宏观的范围上,用来泛指一个地区所有大气环流运动的形式。

图:城市适当绿化可以减缓城市热岛效应

三圈环流

三圈环流也是在全球范围的环流系统,不过相比大气环流而言更为具体。主要由于地表受太阳辐射不均及地转偏向力影响而形成。分为低纬环流(哈德雷环流),中纬环流(费雷尔环流),高纬环流(极地环流),是大气环流的理想模式。

地球表面受太阳辐射强度不同,地表气温气压差很大。在赤道,空气受热上升,在高空向两边(更高纬度)流去。副热带高压区,空气由于动力因素下沉,在近地面向赤道流动,受地转偏向力影响偏转成为东北信风(北半球)和东南信风(南半球)。信风通常具有干燥的特征,但有些情况下仍然需要具体分析,如海洋向陆地吹来的信风通常比较湿润。

赤道上升气流,信风,副高下沉气流,和高空输送气流共同构成了低纬环流。

图:信风带影响下形成的热带草原气候

中纬度环流由副高下沉气流,副极地低压区上升气流,以及地面西风带构成,这个环流中,上升下沉气流均为动力因素(俗话来讲,就是这个地区气流交汇,别无选择只能上升、下降),地面气流由高压流向低压,受地转偏向力影响成为西风带,北半球表现为西南风,南半球西北风。

图:“咆哮西风带”的巨浪

在海洋上,西风带里形成了强劲的西风漂流,同时这个地带因为常年刮西风,海况恶劣,被航海员称为“咆哮西风带”。现代航海技术发达,但一般船只进入西风带依然需要做万全的准备,以应对恶劣的天气。

高纬度环流由副极地低压上升气流,极地下沉气流和副极地东风带构成。极地高压是因为热力因素下沉(极地气候寒冷,空气受冷下沉)。副极地低压带具有丰沛的降水和较小的蒸发量,多发展成亚寒带针叶林带。

季风环流

季风环流主要由于海陆热力差异引起,盛行风向随着季节改变而改变,与三圈环流相比,属于较为特殊的情况。我国处于最典型的季风区之一,夏季受来自海洋的东南季风控制,冬季受来自西伯利亚——蒙古一带的西北季风控制。

世界上也有其他受季风控制较为明显的地区,如印度半岛,还有南美阿根廷“季风性湿润气候”区。

图:温带季风气候景观

分析一个地区的大气环流,通常从最特殊的入手(如某地特有的局部小气候),其次分析是否有季风等因素影响,最后考虑三圈环流的影响。如果研究特殊条件下大气环流的影响,那么普遍情况可以不计。举个例子,研究国内大气环流首先考虑季风而不是三圈环流;考虑某城市环流先从城区水域绿化和热岛效应入手。

今天的内容分享到这里。读者有希望更深入了解的问题,欢迎在评论区留言交流。

高中地理硬核名词解析:大气环流,三圈环流,季风环流

高中地理的学习中,相信大部分人都会觉得必修一自然地理最难。然而,自然地理是基础,如果学不扎实,后面的东西有时候会难以理解。而自然地理中最难理解的莫过于大气环流,大洋环流了。前期的文章中详细介绍过大洋环流,今天的文章就来介绍大气环流。

大气环流的知识比较繁琐,有些人可能难以理解大气环流、三圈环流、季风环流之间的区别和联系,甚至把他们相互混淆,对于学习带来很大障碍。知乎上就有这样一个问题,问这三者都是指什么。这篇文章就来逐一解读。

图:大气三圈环流示意图

大气环流

大气环流,是对于大气中一切形式环流运动的统称。它包括大规模的三圈环流,较大规模的季风环流,也包括规模小,局部性强的如城市热岛效应导致的环流等。各种天气系统(气旋及反气旋,锋面气旋)广义上也属于大气环流范围。

这个词语可以用在非常宏观的范围上,用来泛指一个地区所有大气环流运动的形式。

图:城市适当绿化可以减缓城市热岛效应

三圈环流

三圈环流也是在全球范围的环流系统,不过相比大气环流而言更为具体。主要由于地表受太阳辐射不均及地转偏向力影响而形成。分为低纬环流(哈德雷环流),中纬环流(费雷尔环流),高纬环流(极地环流),是大气环流的理想模式。

地球表面受太阳辐射强度不同,地表气温气压差很大。在赤道,空气受热上升,在高空向两边(更高纬度)流去。副热带高压区,空气由于动力因素下沉,在近地面向赤道流动,受地转偏向力影响偏转成为东北信风(北半球)和东南信风(南半球)。信风通常具有干燥的特征,但有些情况下仍然需要具体分析,如海洋向陆地吹来的信风通常比较湿润。

赤道上升气流,信风,副高下沉气流,和高空输送气流共同构成了低纬环流。

图:信风带影响下形成的热带草原气候

中纬度环流由副高下沉气流,副极地低压区上升气流,以及地面西风带构成,这个环流中,上升下沉气流均为动力因素(俗话来讲,就是这个地区气流交汇,别无选择只能上升、下降),地面气流由高压流向低压,受地转偏向力影响成为西风带,北半球表现为西南风,南半球西北风。

图:“咆哮西风带”的巨浪

在海洋上,西风带里形成了强劲的西风漂流,同时这个地带因为常年刮西风,海况恶劣,被航海员称为“咆哮西风带”。现代航海技术发达,但一般船只进入西风带依然需要做万全的准备,以应对恶劣的天气。

高纬度环流由副极地低压上升气流,极地下沉气流和副极地东风带构成。极地高压是因为热力因素下沉(极地气候寒冷,空气受冷下沉)。副极地低压带具有丰沛的降水和较小的蒸发量,多发展成亚寒带针叶林带。

季风环流

季风环流主要由于海陆热力差异引起,盛行风向随着季节改变而改变,与三圈环流相比,属于较为特殊的情况。我国处于最典型的季风区之一,夏季受来自海洋的东南季风控制,冬季受来自西伯利亚——蒙古一带的西北季风控制。

世界上也有其他受季风控制较为明显的地区,如印度半岛,还有南美阿根廷“季风性湿润气候”区。

图:温带季风气候景观

分析一个地区的大气环流,通常从最特殊的入手(如某地特有的局部小气候),其次分析是否有季风等因素影响,最后考虑三圈环流的影响。如果研究特殊条件下大气环流的影响,那么普遍情况可以不计。举个例子,研究国内大气环流首先考虑季风而不是三圈环流;考虑某城市环流先从城区水域绿化和热岛效应入手。

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纬度位置、海陆位置和大气环流三大因素,决定了全球气候基本格局

我们地球的自然地理环境由很多要素来组成,其中基本的要素包括地形、气候、水文、生物和土壤五大类。气候是指一个地区大气的多年平均状况,主要的气候要素包括气温、降水和光照等等,全球主要的气候类型包括热带雨林气候、热带沙漠气候、热带草原气候、热带季风气候、亚热带季风气候、地中海气候、温带海洋性气候、温带大陆性气候、温带季风气候、极地气候和高山高寒气候等。

决定全球气候基本格局的因素

气候是自然地理学中非常重要的内容,同时也是极富变化的内容,主要体现在全球各地气候类型复杂多样,气候特征各不相同,就算在同一种气候类型内部,也存在气候特征的差异。为了研究气候,我们应该从形成气候的因素角度来入手,影响气候形成的因素很多,包括纬度位置、海陆位置、大气环流、地形、洋流和人类活动等因素。

气候的形成因素

在上述因素中,纬度位置、海陆位置和大气环流三大因素,决定了全球气候类型分布的基本格局。纬度位置是影响气候的最基础因素,由于太阳辐射能在地球表面的分布由赤道往两极递减,所以,全球的气温也是由赤道往南北两极递减,从而使得地球不同纬度形成了不同的温度带,包括热带、亚热带、温带、亚寒带和寒带等等,其主要影响气候中的气温,从而形成了不同的气候类型。位于南北两极高纬度地区,形成了终年严寒的极地气候(包括冰原和苔原气候)。

五带(热量带)的划分

海陆位置主要影响气候中的降水,一般来说海洋是陆地水汽的主要来源,而越往内陆地区,距离海洋越远,获得的海洋水汽就会越少,从而降水也就越少,气候趋向干旱。沿海地区,由于靠近海洋,通常气候会表现为较湿润,气温年较差和日较差较小的“海洋性特征”,比如温带海洋性气候;内陆地区,由于远离海洋,通常气候会表现为较干旱,气温年较差和日较差较大的“大陆性特征”,比如温带大陆性气候。

世界气候类型分布图

大气环流主要包括气压带、风带和季风环流。由于全球性大气环流,在地球表面形成了一系列的气压带和风带,此外还包括季风环流,这些是形成各种气候的重要因素。比如热带地区有四种气候类型,他们就是收到了不同的气压带和风带的控制而形成的。位于赤道附近的区域,多分布在南北纬10°以内,由于常年受到赤道低气压带的控制,盛行上升气流,形成了终年高温多雨的热带雨林气候。

三圈环流及气压带、风带示意图

位于回归线附近的区域,也就是南北纬20至30°之间的区域,由于常年受到副热带高气压带的控制,盛行下沉气流,形成了终年高温少雨的热带沙漠气候。而位于南北纬10至20°之间的区域,受赤道低气压带(雨季)和信风带(干季)的交替控制,形成了终年高温,分明显的干湿季节的热带草原气候。位于南北纬30至40°的大陆西岸地区,受副热带高气压带(夏季)和盛行西风带(冬季)的交替控制,形成了夏季高温少雨、冬季温和湿润的地中海气候。

理想大陆气候分布模式图(北半球)

位于大陆的东部地区,由于受到海陆热力性质差异以及气压带、风带季节移动的影响,导致了大范围地区盛行风随季节显著改变的现象,我们称为“季风”。亚洲的东亚季风和南亚季风是世界上最为主要的季风环流,由于季风环流的存在,使得这些地区的大气环流就以季风环流为主,形成的气候类型也称为季风气候,包括热带季风气候、亚热带季风气候和温带季风气候。

在“热力环流”中,为什么高空空气比近地面空气先开始水平运动?

在我们的地球周围包裹着一层厚厚的大气层,地球大气层的厚度可以达到2000至3000千米左右。当然地球并不是唯一拥有大气层的行星,太阳系中的类地行星,如金星和火星都拥有大气层。虽然金星、地球和火星都拥有大气层,但是大气压差异极大,金星大气压差不多是地球大气压的92倍,而火星大气压则不足地球大气压的1%,地球适当的体积和质量,形成了适宜的大气层。

“热力环流”中的空气运动

根据地球大气层的温度及其他物理性状的变化,我们可以划分成若干层,最简单的划分是三层,从地面到高空分别是对流层、平流层和高层大气。我们人类就生活在对流层底部,对流层集中了几乎整个大气质量的75%,以及几乎全部的水汽和尘埃,我们所能见到的雨雪等天气现象几乎都发生在对流层中。地球的大气层并不是一潭死水静止不动的,而是处在不停的运动之中,“热力环流”是大气运动的最简单形式。

全球年太阳辐射总量分布图

热力环流是指由于地表冷热不均而形成的空气环流,在一个完整的热力环流中,包括空气的上升运动、空气的下沉运动、高空空气的水平运动和近地面空气的水平运动等四类运动形式。我们发现,在热力环流中总是高空空气比近地面空气先开始水平运动,这是为什么呢?为了探究这个问题,我们需要从热力环流是怎么产生的开始讲起。

热力环流示意图一

我们可以假设一个地表状况完全均一的陆地表面,这个区域中近地面各处的气温完全相同,那么此时区域内各个高度的气压都是相同的,空气处于相对静止的状态,我们可以理解为空气没有运动。我们在区域内近地面设定A和B两个地点,那么此时A、B两地的气压相同,也就是压在A、B两地上方的空气柱质量相同,同时从A、B两地往高空,各个海拔高度两地的气压也是相同的,我们取高空的某一位置,设置A1和B1,此时A1、B1两地的气压也是相同的。

热力环流示意图二

接下来,我们假设A地受热,而B地受冷,那么A地上方的空气就会由于受热膨胀,而作上升运动;B地上方的空气就会由于受冷冷却,而作下沉运动。此时我们再来比较A、B两地的近地面气压,压在它们上方的空气柱质量,并不会因为上升或下沉运动而变化,也就是说A、B两地的气压是相同的,所以近地面不会产生空气水平运动。而A、B两地高空,很明显A1处由于下方空气上升,在其上方的空气柱质量会增加,气压会增大,B1处由于上方空气下沉,在其上方的空气柱质量会减少,气压会减小。

热力环流示意图三

这样一来,高空A1气压会大于B1气压,从而使得空气从A1流向B1,而一旦空气从A地上空流出,而流入到B地上空,那么在近地面B处气压就会大于A处气压,从而促使近地面空气从B地流向A地。至此,就形成了热力环流,空气循环运动,首尾就难以寻找了。“热力环流”现象在日常生活中十分常见,比如海陆风、山谷风和城市风,都是由于地表冷热不均而形成的热力环流。

热力环流示意图四

三处因气压带风带季节移动,导致信风跨过赤道而偏转的季风现象

由于地球是一个球体,可以近似看成平行光的太阳辐射照射在地球表面,太阳光线与地表的夹角,也就是太阳高度各不相同,因而使得各纬度获得的热量也差异巨大。总体而言,太阳辐射由低纬向高纬递减,这种高低纬度之间的温度差异,产生了气压差,从而引起了高低纬度之间的大气水平运动,也就是“单圈环流”。

三处因风带移动而形成的季风

由于地球的自转,导致北半球风向往右偏,而南半球风向往左偏,导致事实上“单圈环流”并不存在,由于地转偏向力全球性大气环流会形成“三圈环流”。三圈环流的形成,使得地表出现了七个气压带和六个风带。又由于地球公转使得太阳直射点做回归运动,导致气压带和风带存在季节性南北移动现象。

气压带和风带及其移动示意图

全球气压带和风带的移动,与太阳直射点的移动完全一致。就北半球而言,气压带风带的位置,大致夏季偏北,冬季偏南。由于气压带风带的移动,使得低纬信风带就有可能跨过赤道,从而向反方向偏转,在某些地区形成季风现象。这种现象在全球的分布,有三个典型地区,分别是南亚和东南亚热带季风气候分布区,几内亚湾沿岸热带雨林气候分布区和澳大利亚北部热带草原气候分布区。

世界气候类型分布图

一、南亚和东南亚热带季风气候分布区

北半球夏季,气压带和风带北移,使得南半球的东南信风跨过赤道,向右偏转,逐渐形成西南风。对于南亚和东南亚地区来说,西南风来自印度洋,带来了湿润的空气,在斯里兰卡、印度、孟加拉国、尼泊尔、不丹等南亚国家,以及越南、缅甸、泰国、马来西亚、柬埔寨、老挝和菲律宾等东南亚国家,形成了丰富的降水,是这些国家进入雨季。

南亚季风示意图

由于夏季的西南风和冬季的东北风,方向完全相反,性质差异巨大,形成了明显的季风现象,因此这一地区的气候类型为“热带季风气候”。南亚和东南亚地区是世界上唯一的热带季风气候分布区,而且在这里,夏季的西南季风强于冬季的东北季风。西南季风源源不断的送来印度洋的水汽,在喜马拉雅山脉南坡受到强烈的抬升,形成了丰富的地形雨,世界“雨极”乞拉朋齐就在南亚地区。

乞拉朋齐位置图

二、几内亚湾沿岸热带雨林气候分布区

很明显,信风跨过赤道偏转的情况,也会发生在世界其他地区,我们把目光转移到非洲赤道地区。在北半球夏季,气压带和风带北移,南半球的东南信风带也同样会往北跨过赤道,向右偏转形成西南风,其情况与南亚和东南亚地区相似。来自大西洋的西南风,给几内亚湾沿岸地区带来了丰富的降水,特别是受到几内亚高原和夸胡高原等地形的抬升,形成了丰富的地形雨。

几内亚湾沿岸东南信风偏转成西南风

几内亚湾沿岸地区,由于夏季西南风的存在,增加了这一地区的降水量,加上赤道低压带的影响,以及沿岸暖流的增温增湿作用,使得几内亚湾沿岸地区形成了热带雨林气候,热带雨林气候明显顺沿海往北延伸。正是由于这个原因,使得利比里亚首都蒙罗维亚,成为了“非洲雨都”,年降水量高达5000毫米以上。

蒙罗维亚位置图

三、澳大利亚北部热带草原气候分布区

气压带和风带,在北半球夏季时,往北移动,反之,在北半球冬季时,气压带和风带,就会往南移动,很明显,此时北半球的东北信风同样有机会往南跨过赤道,这一现象在澳大利亚北部地区十分明显。南半球夏季时,东南亚地区盛行东北季风,由于东亚、东南亚和南亚地区是季风气候,因此在这里东北信风不明显,不过两者风向是一致的。

澳大利亚夏季风向和中国季风活动

东南亚的东北季风往南移动,跨过赤道,在南半球向左偏转,形成了西北风。对于澳大利亚北部来说,西北风来自海洋,带来了湿润的空气,当地迎来一年中的雨季。而到了冬季季节,这一地区受到东北信风的影响,为离岸风,降水较少,是干季季节。因此,澳大利亚北部的气候特征就表现为终年高温,分明显的干湿季节,为热带草原气候。

澳大利亚气候类型分布图