自然地理学讲义.docx

概述自然地理学研究的对象、内容、目的与意义：1. 自然地理学的研究对象：自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的 。或者说，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域特征与空间分布、变化规律为研究对象的。2. 自然地理学的研究内容：（1） 人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分布规律。（2） 人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规律。（3） 人类赖以生存的地球表层自然环境系统的运行机制（物质循环、能量转换、信息传输）。（4） 人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。（5） 地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控。3. 自然地理学研究的目的与意义：通过对地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控，达到保护环境、合理利用环境、与环境协调共处，从而保障社会的可持 续发展。自然地理学的性质1）、综合性：综合性是指自然地理学多学科交叉、多要素融合的特性。2）、区域性: 区域性是地理学的本质特性, 区域特征、区域联系与区域分异规律为主要研究对象。3）、环境性：人类生存环境是地理学研究的主要对象与内容。4）、系统性：地球表层环境就是一个系统，可以称之为地球表层系统。系统具有整体性、层次性、动态性与结构功能性。自然地理学的定义：自然地理学就是用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构、区域分异特征、形成与变化规律，从而对其进行评估、预测、规划、管理、优化、调控的学科。自然地理学与地球表层系统的关系：从系统科学的角度，可将地球作为一个巨大的系统地球系统，将研究地球系统的科学称之为地球系统科学。地球系统又可划分为地球表层系统与地球内部系统 .地球表层系统又可划分为地表自然系统与地表人文系统。自然地理学是研究地表自然系统的核心学科。自然地理学与其它学科的关系：地球表层自然系统是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互作用而构成的。研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的核心学科分别是大气科学、水文学、地质学与生物学。自然地理学，包含了这些学科的某些内容。从人类环境科学的角度来看，自然地理学是将这些内容有机地交叉、融合在一起，将人类生存环境作为一个完整的体系以及对各个区域的环境组合进行研究的。也可以说，自然地理学是大气科学、水文学、地质学与生物学的交叉学科或边缘学科.地球的圈层一、 地球的内部圈层：根据莫霍面和古登堡面，可将地球内部分为三个级圈层：地壳、地幔、地核二、地球的外部圈层：在固体地球之外还存在另外三个圈层，它们是大气圈、水圈和生物圈。它们是地球的重要组成部分，它们与固体地球休戚相关，共同演化，塑造着多姿多彩的地球。1）、大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。大气圈中的气体主要集中于地表以上 18km 的范围内，往上气体变得极为稀薄。由地表往上可分为五个次级圈层：对流层、平流层、中间层、暖层、扩散层（散逸层）。2） 、水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。其物态有固、液、气三种状态。水体的形式有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的 3/4。在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。3） 、生物圈 是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本连续的圈层。目前已知的生物有近两百万个种。生物的演化发展受控于自然环境的演化，通过地质历史时期生物化石的研究就可以知道地质演化的历史。岩石圈系统第一节地壳的物质组成一、地壳的化学成分1、构成地壳物质的基本单元就是化学元素。2、地壳物质中包括了元素周期表中的绝大 部分元素，但其含量极不均匀。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾八种元素占了地壳物质重量的 98%以上。二、矿物（一）、概念1、矿物：是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的。具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石和矿石的基本单位。2、矿物多是天然产出的自然元素（单质）和化合物。3、矿物 是元素在一定地质过程中的产物（二）、主要造岩矿物：最常见的就是长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种。此外还有云母、方解石等称为主要造岩矿物。三、岩石：v 岩石：自然（由地质作用）形成的，由一种或多种矿物，或有其他岩石碎屑所组成的集合体。例如：石灰岩是由方解石组成的集合体；花岗岩是由石英、长石、云母等多种矿物组成的集合体；砾岩是由岩石碎屑所组成的集合体。v 岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以及颗粒间相互关系的特征，称为岩石的结构。岩石中矿物的组合形状、大小和空间上相互关系和配合方式，称为岩石的构造。结构和构造是识别岩石的重要特征之一。v 岩石的分类：按照岩石形成的原因，一般将岩石分为三个大类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。第二节岩石的形成与类型岩石从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。1、沉积岩：沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。1.1 、沉积岩的形成过程 (1)风化作用：机械风化（以崩解的方式把已经形成的岩石破碎成大小不同的碎屑）、化学风化（由于水、氧气、二氧化碳引起的化学作用使岩石分解形成碎屑）、 生物风化（细菌、真菌、藻类等生物分解岩石）。(2) 剥蚀作用：风化之后的产物被外力剥离母岩；(3) 搬运作用:剥蚀形成的碎屑物质都要经历搬运过程。搬运方式包括风力、水力、冰川等； (4)沉积作用：搬运物质在合适的环境中沉积下来；(5)固结成岩作用：经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。1.2 、沉积岩的特征：层理、化石2、岩浆岩：岩浆岩是岩浆冷凝形成的岩石。岩浆岩又可分为两类：侵入岩和喷出岩（火山岩）。 若岩浆在地表以下冷凝形成的岩石叫侵入岩；若岩浆喷出地表冷凝形成的岩石叫喷出岩。2.1 、喷出岩：岩浆喷出地表急速冷却形成的岩石。特征：(1)流纹构造和绳状构造： 岩浆在流动过程中冷却形成。(2)气孔构造： 岩浆中含有的水汽挥发留下气泡。(3)杏仁构造：气孔中填充次生矿物而形成。2.2 、侵入岩：按岩石冷却地点距地表的深度可分为两类：深成岩、浅成岩3、变质岩：地壳中原来的岩浆岩、沉积岩和变质岩在受到高温、高压及化学作用下，发生矿 物成分、结构构造的重新组合，甚至包括化学成分的改变，这个变化过程称为变质作用。变质岩是原岩在地壳中由于物理化学条件发生变化而形成的岩石。 特征：(1)斑点构造 (2)片理构造，如板状、片状、片麻状4、岩石的相互转化沉积岩、火成岩和变质岩是可以相互转化的，它们之间的相互转化又叫做岩石的循环或地质循环：沉积岩变质可以形成变质岩，熔融再凝结就会变为火成岩；火成岩变质可以形成变质岩，风化、分解、搬运、沉积、固结就会转化为沉积岩；变质岩熔融再凝结也会变为火成岩，风化、分解、搬运、沉积、固结也会转化为沉积岩。第三节地质构造及其地貌表现一、地质作用概述地质作用：形成和改变地球的物质组成、外部形态和内部构造的各种自然作用。根据地质作用的能量来源，可分为：内力作用和外力作用。 二、内力地质作用及其表现形式1、内力作用的能量来源：热能、旋转能、重力能。地球内部放射性物质蜕变产生的热量是地 热的主要来源。目前认为：地球内部的岩浆活动、火山、地震、板块运动的动力，主要来自地球内部的热能。2、内力作用的主要表现形式(1)构造运动（又称地壳运动）由地球内力作用引起的促使岩石圈发生变位和变形以及大洋底 增生和消亡的地质作用。根据运动方向可分为：水平运动：岩石圈物质在水平挤压或引张力作用下，沿地球表面切线方向运动。使地表产生巨大的起伏，并形成大型的褶皱和断裂，又叫造山运动。垂直运动：岩石圈物质沿地球半径方向的运动。隆起和凹陷，产生海侵和海退现象， 又成为造陆运动。(2).岩浆活动：是地球内部的物质运动。岩浆沿地表软弱带上升，喷出地表者叫火山作用；岩 浆侵入到上覆岩层中的叫侵入作用。火山作用：岩浆沿构造软弱带上升并喷出地表。侵入作用：岩浆侵入到上覆岩层。(3)地震：是地壳任一部分的快速颤动。地震往往是和断裂、火山联系，故全球主要火山带、 地震带和断裂带在分布上常表现出一致性，而构造运动是引起地震的主要原因。按成因地震分为三类：（1）构造地震：又称断裂地震，是地下岩层突然发生错断引起的地震。发生次数占地震总数的 90%。（2）火山地震：火山喷发时由于气体的冲击力所引起的地震。这种地震的强度较小，发生次数占地震总数的7%。（3）陷落地震：在石灰岩地区，岩石被地下水长期溶蚀，形成巨大的地下空洞，一旦上覆岩石的重量超过岩石的支撑能力，地表塌陷， 引起地震。占地震总数的 3%。世界范围内的主要地震带： 环太平洋地震带、地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带、大洋海岭地震带（主要呈线状分布于各大洋的接近中部）三、地质构造及其地貌特征(一) 水平构造与方山地貌1、水平构造：定义：岩层产状近于水平，岩层未发生明显变形。原因：受内力地质作用扰动较小，或岩层呈整体上升或下降运动。2、方山地貌：在水平岩层地区，如果地壳大面积上升，可形成构造高原和构造台地，经流水 长期侵蚀切割后,可形成面积大小不一彼此孤立的高地，称为方山。规模较小的叫桌状山。方山地貌特征：顶部常由坚硬岩层组成，地形面与岩层面一致；坡折线明显。典型方山地貌丹霞地貌：在红色石英砂岩组成的水平岩层或单斜构造地区，经流水沿垂直节理强烈侵蚀后，造成陡崖和峡谷，峡谷与峡谷之间常形成孤立的石峰、石柱或城堡状的地貌形态。这种地貌以广东仁化的丹霞山最为典型。(二)单斜构造与单斜构造地貌 1、单斜构造定义：一个地区的一系列岩层向同一方向倾斜，而岩层的倾角较小（小于 25 度）。成因：(1)位于褶曲的一翼或断层的一盘；(2)地层不等量抬升；(3)沉积基面倾斜，如大陆 架沉积。补充：岩层产状三要素（1） 、走向：岩层面与水平面交线的方向，它标志着岩层的延伸方向。（2） 、倾向：岩层的倾斜方向。与走向垂直。（3） 、倾角：岩层面与水平面的夹角。2、单斜构造地貌：单斜岩层形成的山地，在地貌形态上常表现为两坡不对称的单面山。 顺岩层倾向的一坡缓而长，其坡度受岩层倾角控制，称为 顺向坡(或后坡)；与岩层倾向相反的一坡陡而短，称为逆向坡(或前坡)。因此，单面山两侧的等高线疏密变化呈现明显的不对称。(三)褶皱构造与褶皱山地地貌1、褶皱构造：水平方向的挤压力，波状弯曲.褶皱是岩层的弯曲，岩层的单个弯曲称为褶曲。 (1)褶曲的几何要素: 翼：褶曲岩层的两坡；核：褶曲岩层的的中心；轴面：褶曲两翼的对称面；枢纽：轴面与层面的交线。()褶曲的类型：按褶曲的外型可以分为：背斜和向斜。背斜中部岩层向上弯曲；向斜中部岩层向下弯曲。当外力风化剥蚀后，判断背斜、向斜主要根据地层的新老层序来确定，若核部为相对较老的地层，两翼对称出现相对较新的地层，则为背斜构造，反之，为向斜构造。根据轴面的产状，褶曲可分为：直立褶曲：轴面近于直立，两翼倾向相反。倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾斜方向相反， 倾角大小不等。倒转褶曲：轴面倾斜，两翼岩层向同一方向倾斜。平卧褶曲：轴面近于水平。根据枢纽的产状，褶曲可分为：长轴褶曲：枢纽近于水平延伸，两翼岩层走向平行。短轴褶曲：褶曲枢纽向一端倾伏，两翼岩层走向发生弧形合围。等轴褶曲：又称为穹隆构造，由于岩浆倾入地壳使上部岩层拱起而形成。2、褶皱山地地貌(1)背斜山与向斜谷：在年轻的褶皱构造上，由于侵蚀时间短，原始的褶皱构造未遭到明显侵 蚀破坏，地表起伏与褶皱构造一致，即背斜成山，向斜成谷。 (2)地形倒置： 在岩层的褶皱过程中，背斜顶部受张力作用，形成节理，因而侵蚀破坏较快，从而形成谷地，称为背斜谷。相反，向斜核部因为受到挤压力作用，岩性致密，故侵蚀较慢，形成向斜山。这种内部构造与外部起伏完全相反的现象称为地形倒置。(3)长轴褶曲与平行岭谷：长轴褶曲由多个褶曲相互平行排列组合而成，在地貌上表现为岭谷 平行相间排列。四川东部平行岭谷最为典型。(四)断裂构造： 岩层受内力作用后，当应力达到或超过岩石强度极限时，引起岩层的连续性和完整性发生破坏。岩层破裂后，两侧岩块发生显著位移的，称为断层，无位移或位移不显著的称为节理。 断层地貌：断层崖：由于岩层断裂位移造成的陡崖。地垒：由断层抬升所形成的山地，庐山是一座地垒式断块山。地堑：由断层下降所形成的谷地，滇池,洱海,贝加尔湖为地堑式断层湖，汾河谷地和渭河谷地为地堑谷（断层谷）。（五）火山地貌：火山活动造成的各种地貌。通常由火山喉管、火山口和火山锥组成。主要有锥形火山和盾形火山。一、板块构造学说关于大地构造的几种学说基本观点：在中生代以前，地球上只有一块联合古陆（即泛大陆），海洋也只有一个泛大洋。后来在地球自转的离心力和天体引潮力的作用下，联合古陆开始被分离。由较轻的硅铝层组成的陆块，像冰块浮于水面一样，在较重的硅镁层（洋壳）上漂移，逐渐形成了现有的海陆分布轮廓。（这一假说激起了“漂移”与“反漂移”的热烈争论。由于漂移说当时还缺乏洋底地壳性质的了解，对驱动力的解释也不够有说服力，存在一定的缺陷。）（二）海底扩张说在六十年代初，赫斯（H. Hess）和迪茨在大陆漂移说和地幔对流说的基础上，根据洋底的新资料提出了有名的海底扩张说。该学说认为，大洋中脊和裂谷体系正是地幔物质上升的涌出口，涌出的岩浆冷凝成新的洋底，由于不断涌出和冷凝，结果便导致洋底向两侧不断扩张。海底扩张的原动力主要来自地幔物质的对流。所谓大陆漂移也正是由于海底扩张引起的。这种解释与魏格纳的也有所不同，即软流圈的物质对流是作用于岩石圈的下部，使洋底发生更新；而岩石圈下部的移运带动了上层大陆地壳的漂移。所以大陆不是独立、主动地漂移，而是被洋壳载运着在地幔对流体上移动。（三）板块构造说1、历史背景：六十年代后期，有一批学者在新资料新观点的基础上进行了总结，并提出岩石 圈板块构造学说（简称板块构造说）。它把海底扩张、大陆漂移、地震与火山活动、山脉的形成等许多地质现象，纳入一个比较符合逻辑的理论体系之中，用统一的动力学模式来解释全球性的构造运动的过程及其相互关系。它对地球科学的发展起到巨大的推动作用。2、基本观点：板块学说认为，地球的岩石圈不是整体一块的，而是被一些构造活动带如大洋中脊和裂谷、海沟、转换断层等分割成相互独立的构造单元。这些构造单元或岩石圈的块体， 称为板块。板块内部是比较稳定的区域，各板块之间的接合处则是相对活动的地带。3、板块划分：全球板块划分：太平洋板块、欧亚板块、非洲板块、美洲板块（北美板块、南美板块）、印度板块（印度洋板块、澳洲板块）、南极洲板块4、板块边界1、离散型边界（也叫生长边界），伴随洋壳增生和海底扩张。特点：两板块做背离运动，向两侧分离，又称为拉张型板块边界。(1)大洋中脊：发生于大洋岩石圈之间，由于洋脊拉开， 地幔物质上涌，形成大洋中脊，同时洋底岩石圈在大洋中脊不断增生。(2)大陆裂谷带:发生在大陆岩石圈之间，使统一的大陆岩石圈板块分离，进而演变成大陆裂谷带。东非大裂谷。2、汇聚型边界（也称消亡边界），指两个相互汇聚板块之间的边界。(1) 俯冲边界：大洋板块向大陆板块俯冲或较大大洋板块向较小大洋板块俯冲。 (2)碰撞边界： 也称地缝合线，是两大陆板块碰撞的边界，表现为活动造山带。3、守恒型边界：也叫平移剪切型边界，是相互滑动、剪切的两个板块之间的边界。这种板块 既没有板块的生长，也没有板块的消亡，但伴随有频繁的浅源地震，可发生构造形变和动力变质作用。第五节 地球的形成与演化一、地层与地质年代地层：岩石圈在长期发展过程中，在一定的地质时间内形成的层状和非层状的岩石的总称。包,括各种沉积岩、岩浆岩和变质岩。地质年代：地壳中不同年代的岩石在形成过程中的时间和顺序。包括相对地质年代和绝 对地质年代。二、相对地质年代的确定 1、地层层序律：如果一个地区沉积岩没有受到扰动，先沉积的是较老的岩层，后沉积的是较新的岩层，这种上新下老的地层关系称为地层层序律。2、生物地层学法3、岩石地层学法：岩相：岩石的面貌，是岩石生成环境的反映。岩性：岩石组成成分、颜色、结构、构造等。4、构造地层学法（ 沉积岩地层的接触关系）(1) 整合接触：地壳长期处于下降地区，沉积物连续沉积，层理相互平行，沉积时间无间断。(2)假整合接触：地壳运动由下降转为上升，而在上升的过程中没有发生明显的变形，只是沉积中断，并遭受剥蚀，而后再次下降接受新的沉积，从而上下两套地层之间缺失了某一时代的地层，但新老地层仍然平行，称为假整合接触，或平行不整合接触。(3) 不整合接触：地壳在由下降转为上升过程中，原先沉积的地层发生强烈的变形，经风化剥蚀后，再次下降接受新的沉积，这时上下两套地层之间不但有明显的缺失，而且上覆新地层与下覆老地层之间成一定角度相交，称为不整合接触。注：新生代：7000 万年前。第三纪，第四纪。（1） 地质历史上距离现代最近的一个阶段。被子植物，哺乳动物与现代没有根本区别。（2） 第三纪末期出现灵掌类。大约到第四纪初，古猿的一支向人类发展猿人。第四纪出现了人类。（3） 地壳运动叫喜马拉雅运动新阿尔匹斯运动。第四纪的构造运动叫新构造运动。形成中国西高东低的地势第四章大气圈系统第一节大气的能量基础一、大气圈的物质组成与结构（一）大气圈的物质组成：干洁空气、水汽、气溶胶、污染气体专题：酸雨 何谓“酸雨”: 通常是指 PH 小于 5.6 的降水，包括雨雪霜雹雾露等。（美国、加拿大 5.0） 酸雨的形成: 酸雨的形成是一个复杂的大气化学、大气物理过程，主要是由废气中的SOx 和 NOx 造成的 酸雨的危害: 诸多研究显示，酸雨对水域生态、森林、湖泊、河川、建筑物及人体健康等都具有危害性。酸雨的现状对策：限制煤的燃烧和汽车、货车所排放的污染物。专题：臭氧层空洞臭氧层空洞：臭氧含量减少，南纬 45-70 度地区最明显。1984、1985 年开始发现南极臭氧空洞。科学家已经发现，臭氧空洞通常出现在南极的春天，即每年 9 月开始出现臭氧减少 臭氧层空洞产生的原因：氯春季南极空洞的解释：在太阳直射点刚刚离开赤道、向南移动以前，南极处在一个一直降温的寒冷环境中。寒冷的气温使南极上空的环流中积累了很多冰碗：CFC 的冰晶体。太阳直射点南移开始，南极开始接受到阳光，冰碗溶解，很快发生一系列连锁反应：光解，破坏。 争议：目前，关于南极臭氧层空洞形成和变化比较有影响的推测还有：与太阳活动周期有关； 与当地天气动力学过程有关；与火山活动产生的大量氯化物进入大气层有关。 对策：控制CFC（二）大气圈的垂直结构1. 对流层：三个基本特征气温随高度增加而降低空气对流运动显著天气现象复杂多变。2. 平流层：平流层气流运动相当平稳，并以水平运动为主，平流层即由此而得名。现代民用航空飞机可在平流层内飞行。3. 中间层：主要特点是气温随高度增加而迅速下降，到顶部降至 160190K。4. 暖层（电离层） 氧分子和部分氮分子在太阳紫外线和宇宙射线作用下被分解为原子，并处于高度电离状态，所以暖层又称电离层。5. 散逸层（外层） 暖层以上的大气与星际空间的过渡带，又称外层或大气上界。该层内温度极高，空气极稀薄，高速运动着的空气粒子可克服地心引力和空气阻力而散逸到星际空间去。大气密度随高度增高而减小，但无论在哪个高度，其密度也不等于零。二、大气圈的辐射因素（一）太阳辐射（1） 大气对太阳辐射的削弱：大气吸收、大气散射（三种散射 : 瑞利散射, 米氏散射, 非选择性散射）到达地面的太阳辐射：太阳辐射经大气削弱后,到达地面分为两部分:直接辐射（从太阳直接发射到地面的部分散射辐射和经大气散射后到达地面的部分。二者之和为到达地面的太阳辐射总量，称为太阳总辐射 Q。总辐射的日变化、年变化和随纬度的变化：1）一天之内，夜间总辐射为零，日出后逐渐增加， 正午达到最大值，午后又逐渐减少，日出前达极小值。2）一年内，月均总辐射值，以夏季各月为最大，冬季各月为最小。3）总辐射量的空间分布因纬度而不同。纬度愈低，总辐射量愈大；反之，总辐射量愈小。(2) 地面对太阳辐射的反射：到达地面的太阳总辐射只有一部分被地面吸收，另一部分被地面反射，地面反射的这部分太阳辐射，称地面反射辐射。地面反射率:物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比。地面温度分布不均匀的重要原因。遥感应用和影像判读的基础。（二）地面辐射和大气辐射：地面和大气既吸收太阳辐射，又依据本身的温度向外辐射能量。1. 地面辐射：（1）地面为长波辐射（2）地面长波辐射绝大部分被大气吸收2. 大气辐射：（1）大气中的水汽和二氧化碳及杂质等物质，可以透过太阳短波辐射，又能强烈吸收地面长波辐射，使绝大部分地面辐射的能量保存在大气层中。（2）地面辐射的方向是向上的，而大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。向下的部分称大气逆辐射 E 气。（3） E 气几乎全部被地面吸收，这就使得地面因辐射所损耗的能量得到了一定的补偿，因而大气对地面有保温作用。大气的这种对地面的保温作用，称大气的温室效应（Greenhouse Effect） (又称花房效应)。3. 地面有效辐射：地面辐射 E 地和地面吸收的大气逆辐射 E 气 之差值，称为地面的有效辐射。地面有效辐射的大小主要决定于地面温度、大气温度、大气湿度以及云量状况。Ø 当地面温度增高时，地面辐射增强，如果其他条件不变，则有效辐射增大；Ø 气温增高时，大气逆辐射增强，如果其他条件不变，则有效辐射减少；Ø 水汽及其凝结物发射长波辐射的能力较强，可增强大气逆辐射，降低地面有效辐射。Ø 空中云量较大时，不仅增强大气逆辐射，而且吸收地面长波辐射，以致大大减弱地面有效辐射。因此，有云的夜晚比晴天夜晚温暖，冬季人造烟雾可防霜冻，就是减弱地面有效辐射，增强大气温室效应的缘故。而冬季“月夜苦寒”则是增强地面有效辐射的结果。（三）辐射平衡1. 概念：地面吸收太阳总辐射能获得能量，同时又通过有效辐射而丧失能量，在某一时段内收支的差值，称为辐射平衡或辐射差额。2. 辐射平衡及时空变化l 从整个地-气系统平均状况来看，地面和大气从太阳辐射中获得的能量与发射到外层空间的能量相等。l 全球年平均辐射平衡为零，但局部地区却并非如此。低纬地区辐射平衡为正，能量盈余；高纬地区辐射平衡为负，能量亏损；高纬地区亏损的部分由低纬地区盈余的部分补充，能量由低纬向高纬输送主要是依靠全球性的大气环流和洋流进行。l 辐射平衡有明显的日变化与年变化。Ø 在一日内，白天收入的太阳短波辐射超过地面支出的长波辐射，故辐射平衡为正；夜晚情况相反，辐射平衡为负。辐射平衡由正转为负或由负转为正的时刻，分别出现在日没前与日出后一小时。Ø 在一年内，北半球夏季的辐射平衡因收入的太阳辐射增多而加大；冬季则相反，甚至出现负值。 专题：温室效应与全球变暖大气温室效应：所谓温室效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。温室气体: 二氧化碳、氟氯碳化合物、甲烷、臭氧、氧化亚氮、及水汽等。全球变暖 ：指的是全球平均地表气温的升高。局部出现一个暖冬并不是全球变暖；全球气候的变化，需要从广泛分布于世界各地的成百上千个测量站收集资料，考虑测量站的地理位置，收集轮船横渡大洋时所做的测量，或利用文字记载推断每年天气的情况；或通过测量树木年轮的宽度等等。近百年全球地表温度年平均值 :上升趋势明显(约 0.6 度），呈现冷暖交替的波动。请注意：大气的温室效应并不是全球变暖的罪魁祸首：事实上，地球能成为茫茫宇宙中适宜人类的栖息地，都是大气温室效应的作用结果。问题在于，当温室气体在大气的浓度增加时，会加剧温室效应，引起地球表面和大气层下沿温度升高。三、大气圈的热力因素(一)大气的增温与冷却1大气的非绝热变化：空气与外界互相交换热量，引起的气温变化。其方式主要有：（1）传导:传导作用在空气分子密度大和气温梯度大的近地气层中表现明显。（2） 辐射：辐射交换使大气净增热量。（3）对流与湍流：对流和湍流使空气在垂直方向和水平方向经常进行热量交换，使空气的热量分布趋于均匀，是近地层大气热量交换的重要方式。（4） 水相变化：大气中的水汽主要集中在 5km 以下，故此作用主要发生在对流层下半部。水相变化对热带地区热量交换具有重要作用。 大气的增热和冷却，是以上几种热量交换形式共同作用的结果。 2.大气的绝热变化l 气块与外界无热量交换，由于外界压力变化，使气块胀缩作功，引起内部能量转换所产生的大气温度变化。l 气块在绝热上升过程中，每上升单位距离的温度变化，称为气温绝热垂直递减率，或绝热减温率。l 不含水汽的空气的绝热减温率是干绝热减温率d，经理论计算，近似地等于 1/100米，饱和空气上升则按湿绝热减温率m =0.65 /100 米降温。(二）大气温度的时空变化1. 气温的时间变化： 大气温度的时间变化，主要是由地球的自转运动和公转运动引起的气温的周期性变化（日变化、季变化与年变化），和由大气运动引起的气温的非周期性变化。（1） 气温的日变化v 一天之内，气温的最高值与最低值之差，称为气温日较差。v 气温最高值不是出现在正午太阳高度角最大时，而是在午后二时前后，气温最低值不在午夜，而在日出前后；v 高纬气温日较差比低纬小；日变化夏季也高于冬季；v 地表性质对气温的日较差也有显著的影响，海洋上气温日变化比大陆要小得多；v 阴天气温日较差比晴天v 河谷、盆地内的气温日较差比同纬度平地（2） 气温的年变化v 一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温年较差；v 在北半球，一年的气温最高值在大陆上出现在 7 月份，在海洋上出现在 8 月份；气温最低值在大陆上和海洋上分别出现在 1 月和 2 月；v 由于海陆热力性质的差异，大陆上的年较差要比海洋大得多；由于太阳辐射的年变化高纬比低纬大，所以，纬度越高，年较差越大；v 气温年变化一般可划分为四种类型：Ø 赤道型; 热带型; 温带型; 极地型气温日变化、年变化是气温的周期性变化，但这种变化常因大气的不规则运动而遭到破坏。例如 3 月以后，我国江南正值春暖花开的时节，就常常因为冷空气的活动有突然转冷的现象。寒潮冷空气南下使所经地区气温骤降，导致下午 2 点左右的最高气温不明显。秋季，正是秋高气爽的时候，往往也会因为暖空气的来临而气温突然回暖。这种变化的时间和辐度视气流的冷暖性质和运动状况而不同，它没有一定的周期，称非周期性变化。实际上，一个地方的气温变化，是周期性变化和非周期性变化共同作用的结果。2. 大气温度的空间分布（1） 气温的水平分布：气温的水平分布，主要受地理纬度、海陆分布、地形起伏、大气环流、洋流等因素的影响。气温的水平分布通常用等温线图表示。单位距离内气温的变化值称气温水平梯度。 全球气温水平分布有如下特点：空间变化：赤道地区气温高，向两极逐渐降低。等温线：并不与纬度圈平行，而是发生很大的弯曲。 全球最高温度带：并不是出现在地理赤道上，而是出现在 10°N 附近的热赤道上，显示了云量对太阳总辐射的影响。 大陆中纬度西岸气温比同纬度的东岸：高，主要是受洋流的影响。（2） 对流层中气温的垂直分布（1）从整个对流层平均状况来看，海拔每升高 100 米，气温降低 0.65。在夏季和白天， 地面吸收大量太阳辐射，地温高，地面辐射强度大，近地面空气层受热多，气温直减率大； 反之，在冬季和夜晚气温直减率小。（2）在一定条件下，还可能呈现下层气温反比上层低的现象，气温随高度增大而上升的现象，称为逆温。（3） 产生逆温的原因分为：1）辐射逆温;2）平流逆温;3）下沉逆温 ;4）锋面逆温第二节大气的运动一、大气运动的驱动力：1水平气压梯度力2地转偏向力（科里奥利力）3惯性离心 力 4摩擦力总结：1、各种力的平衡是暂时的；2、气压梯度力是主要的；3、低纬不考虑地转偏向力；4、 直线运动时不考虑惯性离心力；5、自由大气中可不考虑摩擦力； 二、大气的辐合与辐散三、大气环流和风系（一）全球大气环流1. 行星风系和三圈环流模式2. 海平面气压分布地球表面，海陆相间分布，由于海陆热力性质的差异，使纬向气压带发生断裂，形成若干个闭合的高压和低压中心。冬季（1 月），北半球大陆是冷源，有利于高压的形成。如亚欧大陆的西伯利亚高压和北美大陆的北美高压；海洋相对是热源，有利于低压的形成。如北太平洋的阿留申低压，北大西洋的冰岛低压 。夏季（7 月）相反，北半球大陆是热源， 形成低压。如亚欧大陆的印度低压，又称亚洲低压，和北美大陆上的北美低压。副热带高压带在海洋上出现两个明显的高压中心，即夏威夷高压和亚速尔高压特点：南半球的气压带基本上呈带状分布，北半球的气压带则断裂成块状（如夏季副高被切断，冬季副极地低压被切断）分布。气压中心随季节移动。大陆冬季是高压，夏季是低压； 海洋相反。海洋气压中心，势力强，范围广，位置稳定。永久性北半球海洋上的太平洋 高压（夏威夷高压）和大西洋高压（亚速尔高压）、阿留申低压、冰岛低压，常年存在，只是强度、范围随季节有变化，称为常年活动中心。半永久性陆地上的印度低压、北美低压、西伯利亚高压、北美高压等，只是季节性存在，称为季节性活动中心。海陆分布对大气环流的影响：南半球的气压带基本上呈带状分布。北半球的气压带则断裂成块状分布。如一月份副极地低压带被大陆上的冷高压所切断，使之只保留在海洋上。南半球的气压带基本上呈带状分布。北半球的气压带则断裂成块状分布。如七月份副热带高压带被大陆上的热低压所切断，使之只保留在海洋上。（二）区域大气环流季风（Monsoon）1季风的形成 ：以一年为周期，在大范围地区，盛行风向随季节而发生有规律改变的现象， 称为季风.按成因分类： 热力季风; 行星季风（又称赤道季风或热带季风 ） 2季风区的分布：世界季风区分布很广，大致在 30°W170°E，20°S35°N 的范围。东亚和南亚的季风最显著。东亚是世界上最著名的热力季风区，季风范围广，强度大。加上青藏高原大地形的影响，冬季加强偏北季风，夏季加强偏南季风，季风现象最突出，而且形成的夏季风弱于冬季风。 南亚季风以印度半岛最为典型，因此，又称印度季风。（三）局地大气环流1海陆风2山谷风3. 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。由于干绝热递减率比湿绝热递减率大，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。无论隆冬还是酷暑，白昼还是夜间，焚风均可在山区出现。焚风效应对山地自然环境的局部差异有重要意义，对植被、土壤的类型和形成过程都有一定的影响。4高原季风：高耸挺拔的大高原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。以青藏高原季风最为典型。冬季高原面上出现冷高压，气流从高原向四周流动；夏季高原面上出现热低压，气流从四周流向高原。高原形成的强季风经圈环流，破坏了低纬行星风系：冬季哈德莱环流（低纬度环流、正环流）；夏季反哈德莱环流（逆环流）。高原季风使我国冬夏对流层底层的季风厚度增大，我国西南地区正处于青藏高原的东南方，在此方向上，高原季风吹东北风，夏季吹西南风，这与底层季风方向完全一致，两者叠加起来，致使我国西南地区的季风厚度特别大，夏季可以诱使热带西南季风向印度、缅甸侵袭，同时长驱深入到达我国东部，形成江南雨区。 专题：“城市热岛”与“城市雨岛”城市热岛：城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产及交通工具每天释放出大量的人为热,导致城市的温度高于周围的郊区和农村，尤如一个温暖的岛屿，称为“城市热岛”。v 成因：（1）城市温室气体浓度高(2）人为热量（3）城市下垫面（4）散热v 城市热岛效应的后果：使城市气候舒适度变差； 加重能源消耗； 加重空气污染； 增加水资源消耗； 增加病菌繁殖的条件； 对城市生存物种会影响生态平衡。v 减轻城市热岛效应的主要措施：城市的树林能保持城市凉快， 它们的面积和位置，对城市的温度有重要影响 。合理规划城市干道，增大通风量“城市雨岛”：由于城市热岛效应，上升气流比郊外强，城市大气中吸湿性污染微粒又是良好的水汽凝结核，因此城市云量一般比郊外多。云多是增加城市降水的有利条件，可增加城区和下风方向一定距离内郊区的降水量，因此又有“城市雨岛”之称。v 城市雨岛形成的条件：q 在大气环流较弱，有利于在城区产生降水的大尺度天气形势下，由于城市热岛环流所产生的局地气流的辐合上升，有利于对流雨的发展；q 城市下垫面粗糙度大，对移动滞缓的降雨系统有阻障效应，使其移速更为缓慢，延长城区降雨时间；q 城区空气中凝结核多，有促进暖云降水作用。第三节大气降水一、大气湿度及其表示表示大气湿润程度的物理量称大气湿度。其表示方法主要有：1. 水汽压（e）和饱和水汽压（E）l 水汽是大气的组成部分，具有压力，称为水汽压（e） 。当大气中的水汽含量增加时， 水汽压也相应增大；反之，水汽压减小。因此，水汽压可以用来表示大气中水汽含量的多少。l 大气含水汽的能力随温度升高而增大，在一定温度条件下，单位体积空气中能容纳的水汽量是有限的，超过了容纳能力，水汽就会凝结析出。此温度条件下容纳的最大水汽量（饱和空气）所具有的压力，称该温度时的饱和水汽压（E），或称最大水汽压。饱和水汽压的大小与温度有关，温度愈高，饱和水汽压愈大。l 大气中水汽凝结的主要方式是空气上升冷却，使水汽到达到过饱和。2. 绝对湿度（a）和相对湿度（f）v 单位体积湿空气所含有的水汽质量，称为绝对湿度（a） ，也称水汽密度（单位是 g/m3或 g/cm3）。v 空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比的百分数，称为相对湿度（ f），相对湿度通常用百分数表示：v 当空气饱和时，eE，此时 f100；当空气未饱和时，eE，f100；空气处于过饱和时，f100。相对湿度能够直接反映空气距饱和时的程度和大气中水汽的相 对含量，在气候资料分析中运用很广。3. 饱和差（d）：在某一温度下，饱和水