Question

大气环流的成因

Answer 1

大气环流主要与太阳辐射、地球自传运动、地表性质作用和地面摩擦作用相关.
太阳辐射作用.大气运动需要能量,而能量几乎都来源于太阳辐射的转化.不同纬度得到的太阳辐射能不同,低纬地区因净得热量不断增温并膨胀上升,极地大气因净失热量而不断冷却并收缩下沉.假设地球表面性质均一并没有地转偏向力,则气压梯度力的作用将使赤道和极地之间构成一个大的理想的直接热力环流圈.太阳辐射对大气系统加热不均是大气产生大规模运动的根本原因,而大气在高低纬间的热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动力.
地球自传运动作用.然而,大气是在自转的地球上运动着,地球自转产生的偏转力迫使运动空气的方向偏离气压梯度力方向.在北半球,气流向右偏转,结果使直接热力环流圈中自极地低空流向赤道的气流偏转成东风,而不能迳直到达赤道；同样,自赤道高空流向极地的气流,随纬度增高,偏转程度增大,逐渐变成与纬圈相平行的西风.可见,在偏转力的作用下,理想的单一的经圈环流,既不能生成也难以维持,因而形成了几乎遍及全球（赤道地区除外）的纬向环流.因而地球自转是全球大气环流形成和维持的重要因子.
地表性质作用.地球表面有广阔的海洋、大片的陆地,陆地上又有高山峻岭、低地平原、广大沙漠以及极地冷源,因此是一个性质不均匀的复杂的下垫面.从对大气环流的影响来说,海陆间热力性质的差异所造成的冷热源分布和山脉的机械阻滞作用,都是重要的热力和动力因素.海洋与陆地的热力性质有很大差异.夏季,陆地上形成相对热源,海洋上成为相对冷源；冬季,陆地成为相对冷源,海洋却成为相对热源.这种冷热源分布直接影响到海陆间的气压分布,使完整的纬向气压带分裂成一个个闭合的高压和低压.同时,冬夏海、陆间的热力差异引起的气压梯度驱动着海陆间的大气流动,这种随季节而转换的环流是季风形成的重要因素.北半球陆地辽阔,海陆东西相间分布,在冬季,大陆是冷源,纬向西风气流流经大陆时,气流温度逐渐降低,直到大陆东岸降到最低,气流东流入海后,因海洋是热源,气温不断升温,直到海洋东缘温度升到最高,这样便形成了图4-32所示的温度场.即大陆东岸成为温度槽,大陆西岸形成温度脊.夏季时,温度场相反,大陆东岸为温度脊,大陆西岸为温度槽.根据热成风原理,与温度场相适应的高空气压场则是,冬季大陆东岸出现低压槽,西岸出现高压脊,夏季时相反.可见,海陆东西相间分布对高空环流形势的建立和变化有明显影响.地形起伏,尤其是大范围的高原和高大山脉对大气环流的影响非常显著,其影响包括动力作用和热力作用两个方面.当大规模气流爬越高原和高山时,常常在高山迎风侧受阻,造成空气质量辐合,形成高压脊,在高山背风侧,则利于空气辐散,形成低压槽.东亚沿岸和北美东岸,冬半年经常存在的高空大槽,虽然其形成与海陆温差有关,但同爬越高大地形也有关.地形过于高大或气流比较浅薄,则运动气流往往不能爬越高大地形,而在山地迎风面发生绕流或分支现象,在背风面发生气流汇合现象.地形对大气的热力变化也有影响.比如青藏高原相对于四周自由大气来说,夏季时高原面是热源,冬季时是冷源,这种热力效应对南亚和东亚季风环流的形成、发展和维持有重要影响.由上可见,海陆和地形的共同作用,不仅使低层大气环流变得复杂化,而且也使中高层大气环流有在特定地区出现平均槽、脊的趋势.
地面摩擦作用.大气在自转地球上运动着,与地球表面产生着相对运动.相对运动产生着摩擦作用,而摩擦作用和山脉作用使空气与转动地球之间产生了转动力矩（即角动量）.角动量在风带中的产生、损耗以及在风带间的输送、平衡,对大气环流的形成和维持具有重要作用.