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自然地理学笔记
太阳辐射是气候系统的能源，又是一切大气物理过程和现象形成的基本动力，在气候形成中起着主导作用。不同地区的气候差异及气候季节交替，主要是由太阳辐射能在地球表面分布不均匀及其变化引起的。而太阳辐射的时空分布受纬度制约，故气候形成的辐射因子是一种纬度因素。 1· 地球上的天文气候 地球表面因辐射平衡温度随纬度和季节的分布形成的简单气候模式，称为天文气候。天文气候能够反映地球气候的基本轮廓。研究天文气候既可以使问题简化，又能突出太阳辐射对气候形成的实质性作用。
太阳天文辐射量的大小取决与日地距离、太阳高度和日照时间。在这些因子的作用下，同一纬度的天文辐射，日总量、季总量、 年总量都相同。即太阳辐射总量具有与纬线圈平行呈带状分布的特点，这是形成气候带的主要原因。根据太阳天文辐射空间分布，通常可把地球上划分为7各纬度气候带即 赤道带、热带、副热带、温带、副寒带、寒带和极地带。 （二） 气候形成的环流因子
地表太阳辐射能量不均引起的大气环流是热量和水分的转移者，也是形成气团的基本原因。它促使不同性质气团发生移动，而气团的水平交换是不同地区气候形成及其变化的重要方式。因此， 在不同纬度的环流形势下形成的气候类型也不同。
1· 大气环流与热量输送和水分循环 350S～350N之间辐射热量收入大于支出，说明热带和副热带有热量盈余。高纬度地区有热量亏损。但热带并未持续增温，极地也没有持续降温，表明必然存在热量有低纬向高纬的输送。
上表表明大气环流在缓和赤道与极地温差上起着巨大作用。
大气环流还调节海陆间的热量。冬半年大陆是冷源，海洋是热源，在盛行海洋气团的沿海地区，热量由海洋输送到大陆，故迎风海岸气温比同纬度内陆高；而在大陆冷风影响下，近陆海面气温比同纬度海洋表面气温低。夏半年大陆是热源，海洋是冷源，热量由大陆输送到海洋，但输送的热量远比冬季海洋向大陆的 小。这种海陆热量交换是造成同纬度大陆东岸和大陆内部气温显著差异的重要原因。冷风影响下，近陆海面气温比同纬度海洋表面气温低；夏半年大陆是热源，海洋是冷源，热量由大陆输送到海洋，但输送量比冬季海洋向大陆输送的少。
在副热带，蒸发量大于降水量，在赤道和中高纬度，降水量大于蒸发量，因此要达到水分平衡必须经过大气运动，把水汽从盈余地区输送到亏损地区。
大气环流具有明显的非周期性变化。纬圈环流减弱时，南北水平温度梯度加大，冷暖气团活跃，有利于锋面、气旋产生，多雨天气相应增多，某些地区将出现气候异常现象；反之，纬圈环流加强时，南北水平温度梯度减小，冷暖气团不活跃，某些地方往往受单一气团控制，不利于锋面、气旋的形成与发展，降水天气显著减少，因而出现特别热和干的气候异常现象。 2· 大气环流和海温异常
海温变化存在明显的年季振荡，最著名的事例，就是厄而尼诺现象。指赤道东太平洋海面水温异常增暖现象。
正常情况下赤道太平洋形成一个纬圈环流，厄尔尼诺现象发生时，由于海温的异常增高，导致海洋上空大气层气温升高，破坏了大气环流原来正常的热量、水汽等分布的动态平衡。这一海气变化往往伴随着出现全球范围的灾害性天气：该冷不冷、该热不热，该天晴的地方洪涝成灾，该下雨的地方却烈日炎炎焦土遍地。
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一般来说，当厄尔尼诺现象出现时，赤道太平洋中东部地区降雨量会大大增加，造成洪涝灾害，而澳大利亚和印度尼西亚等太平洋西部地区则干旱无雨。 （三） 气候形成的地理因子
地理因子通过对辐射因子和环流因子的影响作用于气候。任何气候都与一定的地区相联系，即气候是结合所在的地理环境出现的。地理环境使得地球气候具有纬度地带性，由具有非地带性特征。因此，分析气候成因必须考虑地理环境。
1· 海陆分布对气候的影响 海陆不同物理性质导致同纬度、同季节海洋和大陆的增温和冷却显著不同。海上和陆上气温也有明显差异，不仅破坏温度的纬度地带性分布，而且还影响到气压分布、大气运动方向即水平分布，使同一纬度带出现海洋性气候和大陆性气候的差异。大陆性气候与海洋性气候的特征可概括为：
2· 洋流对气候的影响 洋流是大洋中任一持续不断并主要呈水平流动的海水，它可以从低纬度向高纬度传输热量，又能从高纬地区向低纬输送海冰和冷水。据卫星观测，在200N洋流输送的热量占地－气系统总热量传输的74％，而在30～350N洋流传输的热量是总传输热量的47％，因此，洋流对气候的形成具有重要作用。
3· 地形对气候的影响 海拔高度、地表形态、方位（坡向和坡角）等影响水热条件的再分配，从而对气候产生影响。 三 气候带和气候型 （一） 低纬度气候
低纬度的气候主要受赤道气团和热带气团所控制。全年地-气系统的辐射差额是入超的，因此气温全年皆高，最冷月平均气温在15℃—18℃以上。影响气候的主要环流系统有赤道气流辐合带、沃克环流、信风、赤道西风、热带气旋和副热带高压，有的年份会出现厄尔尼诺现象。由于上述环流系统的季节移动，导致降水量的季节变化，在厄尔尼诺现象出现时，引起降水分布的明显异常，全年可能蒸散量在1300mm以上。本带可分为五个气候型： 1· 赤道多雨气候
位于赤道及其两侧，大约向南、向北伸展到5°—10°左右，各地宽窄不一，主要分布在非洲扎伊尔河流域、南美亚马逊河流域和亚洲与大洋洲间的从苏门答腊岛到伊里安岛一带。典型台站：秘鲁的伊基托斯。这里全年正午太阳高度角都很大，因此长夏无冬，各月平均气温在25℃—28℃，年平均气温在26℃左右。绝对最高气温很少超过38℃，绝对最低气温也极少在18℃以下；气温年较差一般小于3℃，日较差可达6℃—12℃，全年多雨，无干季，年水量在2000mm以上，最少月在60mm以上。全年皆在赤道气团控制下，风力微弱，以辐合上升气流为
主，多雷阵雨，天气变化单调，降水量的年际变化很大。这与赤道辐合带位置的变动有关，例如新加坡平均年降水量为2282mm，最湿年（4031mm）相当于最干年（831mm）的近5倍。由于全年高温多雨，各月平均降水量皆大于可能蒸散量，土壤储水量皆达最大值（300mm），适于赤道雨林生长。 2·热带海洋性气候
出现在南北纬10°—25°信风带大陆东岸及热带海洋中的若干岛屿上，如加勒比海沿岸及诸岛、巴西高原东侧沿海、马达加斯加东岸、夏威夷群岛等。典型台站：哈瓦那。这里正当迎风海岸，全年盛行热带海洋气团（Tm），气候具有海洋性，最热月平均气温在28℃上下，最冷月平均气温在18℃
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—25℃间，气温年较差、日较差皆小，如哈瓦拉年较差仅5.6℃，年降水量在1000mm以上，一般以5—10月较集中，无明显干季，除对流雨、热带气旋雨外，沿海迎风坡还多地形雨 。 3 ·热带干湿季气候
出现在纬度5°—15°左右，也有伸达25°左右的，主要分布在上述纬度的中美、南美和非洲 。 4· 热带季风气候
出现在纬度10°到回归线附近的亚洲大陆东南部如我国台湾南部、雷州半岛和海南岛；中南半岛；印度半岛大部；菲律宾；澳大利亚北部沿海等地。 5· 热带干旱与半干旱气候
出现在副热带及信风带的大陆中心和大陆西岸。在南、北半球各约以回归线为中心向南北伸展，平均位置约在纬度15°—25°间。 （二） 中纬度气候
1· 副热带干旱与半干旱气候
该气候型位于热带，在热带干旱气候向高纬度的一侧，约在南北纬25°—35°的大陆西岸和内陆地区。它也是在副热带高压下沉气流和信风带背岸风的作用下形成的。 2· 副热带季风气候
位于副热带亚欧大陆东岸，约以30°N为中心，向南北各伸展5°左右。它是热带海洋气团与极地大陆气团交绥角逐的地带，夏秋间又受热带气旋活动的影响。 3· 副热带湿润气候
位于南北美洲、非洲和澳大利亚大陆副热带东岸。由于所处大陆面积小，未形成季风气候，这里冬夏温差比季风区小，一年中降水分配比季风区均匀。 4· 副热带夏干气候（地中海气候）
该带位于副热带大陆西岸，纬度30°—40°之间的地带，包括地中海沿岸、美国加利福尼亚州沿岸、南非和澳大利亚南端。这里受副热带高压季节移动的影响，在夏季正位于副高中心范围之内或在其东缘，气流是下沉的，因此干燥少雨，日照强烈。冬季副高移向较低纬度，这里受极锋影响，锋面气旋活动频繁，带来大量降水。全年降水量在300—1000mm左右。冬季气温比较暖和，最冷月平均气温在4—10℃左右。 5· 温带海洋性气候
分布在温带大陆西岸，纬度约在40°—60°，包括欧洲西部，阿拉斯加南部、加拿大的哥伦比亚、美国华盛顿和俄勒冈两州、南美洲40°—60°S西岸、澳大利亚的东南角，包括塔斯马尼亚岛和新西兰等地。这些地区终年盛行西风，受温带海洋气团控制，沿岸有暖洋流经过。冬暖夏凉，最冷月气温在0℃以上 。 6· 温带季风气候
出现在亚欧大陆东岸纬度35°—55°地带，包括中国的华北和东北，朝鲜大部，日本北部及俄罗斯远东部分地区。冬季盛行偏北风，塞冷干燥，最冷月平均气温在0℃以下，南北气温差别大。夏季盛行东南风，温暖湿润，最热月平均气温在20℃以上，南北温差小。气温年较差比较大，全年降水量集中于夏季，降水分布由南向北，由沿海向内陆减少。天气的非周期性变化显著，冬季寒潮爆发时，气温在24h内可下降10余度甚至20余度。
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7· 温带大陆性气候
主要分布在亚欧大陆海洋性气候区东侧和北美大陆1000W以东400～600N之间的地区。气温、降水和温带季风气候类似，但风向、风力季节变化不明显。冬季不太寒冷，冬季多雨；夏季有对流雨但不十分集中。 8· 温带干旱半干旱气候
主要分布在35～50N的亚洲和北美大陆中心地带，南美阿根廷和大西洋沿岸巴塔哥尼亚。 （三）高纬度气候
高纬度气候带分布在极圈附近，盛行极地气团和冰洋气团。低温无夏是该气候带的最显著特征。降水虽少，但蒸发较弱，冻土发育。
1· 副极地大陆性气候 主要出现于北半球高纬度地区，约500N～650N呈连续带状分布。作为极地大陆气团的源地，终年受极地海洋气团和极地大陆气团控制。冬季漫长而严寒，至少有9个月；暖季短促。年降水量较少，并集中于夏季。
2· 极地冰原气候 出现于格陵兰、南极大陆冰冻高原和北冰洋中靠近北极的岛屿上。 3· 极地长寒气候（苔原气候） 主要分布在亚欧大陆和北美大陆北部边缘，格陵兰沿海地带和北冰洋中的若干岛屿上。那里全年皆冬，一年中只有1～4个月平均气温在0～10C之间。降水量一般在200～300mm。蒸发微弱。植被为苔藓、地衣和小灌木等，构成苔原景观。 （四） 高地气候
高地气候主要出现在约55S～70N之间的大陆高山高原地区。自山麓到山顶各气候要素发生规律性变化，表现出明显的气候垂直地带性。各气象要素的垂直变化导致不同高度上具有不同的水热组合，从而形成不同的高地气候。
第五节 气候变化
一 气候变化简史
气候一直呈波浪式发展，冷暖干湿交替。气候变化可以是周期性的，也可以是非周期性的。根据不同的时间尺度，地球气候史通常分为地质时期气候、历史时期气候和近代气候三个阶段。地质时期的气候距今22亿～1万年，以冰期间冰期交替出现为特点，时间尺度在10万年以上，温度振幅为10～15C。历史时期气候一般指第四纪末次冰期结束以来，即1万年的所谓“冰后期”气候，经历了冷暖相差5～10C的波动。近代气候则指最近一二百年中有气象观测记录时期的气候。由于积累了大量较为精确的气象资料，人们对这段时间气候变化的了解超过前两个时期。 （一） 地质时期的气候变化 地质时期地球经历过几次大冰期气候。 （二） 历史时期的气候变化
大约1.8万年前末次冰期达到最盛。1.4万年前冰盖开始迅速融化，从而进入冰后期，即全新世。此期气候回暖，冰盖消融，大陆冰川后退。 （三） 近代气候变化
通常指近一二百年间发生的气候变化。这段时期始于小冰期末的冷期中，以后气温上升，在20世纪20～40年代变暖达到高峰。以后气温略有下降。80年代以来再次回暖，故有时候统称为20世纪变暖。
二 气候变化的原因
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（一） 天文方面的原因
1· 太阳辐射强度的变化 太阳辐射可能在10～109年范围内变化。可见光辐射变化范围一般在0.05％～1.0％之间，最大不超过2.0％～2.5％。太阳辐射的变化主要表现在紫外线到X射线以及无线电波辐射部分，当太阳活动激烈时，这部分辐射发生强烈扰动。如果太阳辐射变化1％，气温将变化0.65～2.0C。
2· 太阳活动的准周期变化 研究表明，太阳活动的准周期变化与气候振动有密切关系。 3· 地球轨道要素的变化 地球轨道要素（地球公转轨道椭圆偏心率、自转轴对黄道面的倾斜度、岁差）的变化使不同纬度在不同季节接受的太阳辐射发生变化，通常用以解释第四纪冰期与间冰期的交替。
（二）地文学方面的原因
地质时期中，下垫面的变化对气候变化产生了深刻的影响。其中以地极移动（纬度变化）、大陆漂移、造山运动和火山活动影响最大。 （三） 人类活动对气候的影响
近百年来世界气候变化的主要影响因子，按其重要程度排序为：CO2浓度变化、城市化、海温变化、森林破坏、气溶胶、荒漠化、太阳活动、O3、火山爆发及人为加热。由此可见，大气中CO2的含量的变化以被当作近代气候变化的首要原因。 三 未来气候的可能变化
目前正处于第四纪大冰期中一个相对温暖的副间冰期后期。国际上关于未来气候变化的预测主要有两种截然相反的看法。部分学者认为未来将会变冷，另一部分学者则认为将要变暖。
第四章 海洋和陆地水
第一节 地球水循环与水量平衡 第二节 海洋起源与海水理化性质 第三节 海水的运动 第四节 海平面变化
第五节 海洋资源和海洋环境保护 第六节 河流 第七节 湖泊与沼泽 第八节 地下水 第九节 冰川
第一节 地球水循环与水量平衡
一、地球上水的分布 二、水循环与水量平衡 （一）水循环
各种形式的水在循环中以不同周期自然更新。多年冻土 带和极地冰盖更新周期最长，约需1万年左右，海水则需2500年，山岳冰川视规模需数十年到1600年不等，深层地
下水1400年，较大的内陆海1000年，湖泊几年到几十年不等，沼泽1~5年，土壤水280天到1年，河川水10～20天，大气水8～9天，生物水只需几小时。
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