氣壓擾動

發育在顯域生境上的,與當地大氣候水熱條件最相適應的、穩定的植物群落,即是氣候頂極。 這種情況,對黃土高原植被的認識與研究,造成了很大的難度,存在諸多分歧。 (1)高原的屏障作用關,它直接阻擋了西南濕潤季風氣流的北進,切斷了主要的水汽來源。

1、溫室效應大氣獲得熱能後依據本身溫度向外輻射,其中一部分熱能向下投向地面,稱之為大氣逆輻射。大氣逆輻射的存在使地面實際損失的熱量略少於長波輻射放出的熱量,地面得以保持一定的溫暖程度。這種保溫作用,通常稱之為“溫室效應”。

2、基座階地

多分布於河流中下游,是在谷地展寬並發生堆積,後期下切深度超過沖積層而進入基岩的情況下形成的。因此階地上部是由沖積物組成,下部由基岩組成。

3、頂極群落

在一定的自然地理區域裡,植物群落主要受氣候、土壤、地形和動物等因素分別控制,相應地可以形成許多頂極群落,如氣候頂極等。發育在顯域生境上的,與當地大氣候水熱條件最相適應的、穩定的植物群落,即是氣候頂極。

4、灰鈣土

它是鈣積土的一個土類。是荒漠草原區的地帶性土類。它是鈣積層中具有石灰性反應、有厚淡色表層和變質粘化層、具有薄的腐殖質層的土壤。

5、沙漠化沙(荒)漠化是指包括氣候變異和人類活動在內的種種因素造成的乾旱、半乾旱和亞濕潤乾旱地區的土地退化。

二、說明下列諸現象產生的原因或機制(30分,每小題10分)

1、山地可以出現兩個極大降水高度帶

降水隨高度先增加,到最大降水高度後遞減。這一高度視山地的濕度、溫度、方位和季節而異。關於極大降水高度,一般認為對同一個山脈來說只有一個,但也可能出現第二個甚至更多的極大降水高度,其原因有:(1)氣流兩次爬坡可以形成兩個極大降水高度;(2)冰川風與谷風(valleywind)輻合可能造成高山降水極大值帶;(3)鮮明的降水季節變化可能造成第二個最大降水高度;測點位置選擇不當也可造成兩個以至多個最大降水高度。

2、城市有熱島效應

城市熱島是城市化氣候效應的主要特徵之一,是城市化對氣候影響的最典型的表現。大量的觀測對比和分析研究表明,這是城市氣候中最普遍存在的氣溫分布特徵。如果繪製等溫線圖,則形成等溫線呈閉合狀態的高溫區,人們把這個高溫區比喻為立於四周圍較低溫度的鄉村海洋中的孤島,稱為“城市熱島”。大量觀測資料證明,在水平方向上,城市高溫中心出現在人口密集、建築密度大,工商業最集中的城區,例如上海熱島中心位於徐家匯到外灘的舊城區,北京熱島中心位於東西長安街的城區南部。城市熱島與城市化程度(城市建築面積、人口規模、人口密度、工業發展、交通運輸)以及城市的幾何形狀、自然地理環境、人類活動方式等均有密切關係。城市化程度愈高,即城市面積、人口規模、人口密度愈大,其城市熱島強度愈強。

3、黃土區無林

黃土高原的天然植被在漫長的歷史時期受到人類的嚴重破壞,大部分地區都已不存在了。只是在一些山地還存在著天然植被,而且大多也都是次生的。這種情況,對黃土高原植被的認識與研究,造成了很大的難度,存在諸多分歧。黃土高原的現代植被,在渭河以北的黃土高原屬於草原帶的森林草原區。六盤山以東、呂梁山以西、渭河以北、長城以南廣大地區的黃土高原上,草地和灌叢(灌木林)分布廣泛,占據了黃土原的大部分面積。黃土的透水性強,黃土黏土礦物具有強烈的吸水性,這些因素使植物對水分的利用率大為降低,不能保證林木群體的生長,這是導致黃土高原顯域生境植被趨於草原化的重要原因之一。黃土碳酸鈣含量高達10%~20%,加之土壤pH值高,均會影響喬木生長。因此,在相同氣候條件下,如果不是黃土,而是另外的成土母質,植被就會有很大不同。這是某些水熱條件相似的地方,黃土區無林而石質山區有林的重要原因。

三、簡述新月形沙丘的形成過程,並說明沙丘移動的主要影響因素(20分)

新月形沙丘主要是在單風向作用下由沙堆演變而成的,狀如新月,弧形突向主風向,迎風坡緩而成凸形,坡度10—20°,背風坡陡而微凹,坡度為28—33°,相當於沙子的最大休止角。

新月形沙丘最初形態是一種較小的盾狀沙堆。盾狀沙堆一經形成,就成為風沙流運行的更大障礙,貼地層氣流在沙堆的背風坡會發生分離,形成具有水平軸的渦旋,速度減弱,使氣流搬運的沙粒過丘頂後,在背風坡的渦旋區沉積下來。隨著沙子不斷沉積,盾形沙堆尺寸的增長,北風坡沉積量相對最大位置愈來愈接近頂部,遂使背風坡的坡度不斷加陡,當坡度達到沙子的最大休止角(34°)時,沙體發生剪下運動,部分沙粒崩墜,形成小落沙坡,發育為雛形新月形沙丘。此後,隨著沙丘的不斷堆積增高,氣流分離愈來愈厲害,渦流的尺度和強度都不斷加大,小落沙坡進一步擴大。在同一發展過程中,沿沙堆兩側繞過的氣流,把沙子搬運到兩側的前方堆積(由於兩側較頂部低矮,移動就快),在沙丘的兩翼逐漸形成了兩個順著風向前伸的獸角。這樣,就形成了典型的新月形沙丘。

沙丘移動的主要影響因素有:(1)輸沙量,沙丘移動速度與風速的三次方成正比,而輸沙量與起沙風速的三次方成反比。(2)沙丘高度,沙丘移動速度與沙丘高度成反比。(3)沙丘移動速度還受植被、沙丘水分及下伏地面因素影響。植被能減小風速,沙粒濕潤需要更高的起沙風速,下伏地面粗糙可阻礙沙粒起動

四、現代乾旱氣候大致分布在哪些地區?試分析他們的成因,為什麼在地質時代乾旱氣候的分布與現代不同?試舉我國實例加以說明(25分)

現代乾旱氣候大致分布在以下地區:(1)南北半球的副熱帶地區,諸如北非的撒哈拉沙漠、亞洲西南部的阿拉伯大沙漠、塔爾沙漠、墨西哥和美國西南部的沙漠帶、西南非洲的卡拉哈利沙漠、澳大利亞西部和中部沙漠等;(2)緯度10°—30°附近的熱帶大陸西岸地帶,如北美加利福尼亞沿岸、南美秘魯沿岸、北非沿岸、南非沿岸地帶;(3)地處內陸,如中亞、中國內蒙古、新疆、甘肅等地,美國內華達、猶他州和加利福尼亞州東南部等;

乾旱氣候的成因主要有以下幾方面:

(1)持續寬廣的下沉氣流。在南北半球的副熱帶緯度上,終年受副熱帶高壓下沉氣流控制,又當信風帶的背風海岸,是熱帶大陸氣團的源地,離赤道低壓槽和極鋒都很遠。最大下沉氣流的平均緯度在南北半球的33度附近,降水量極少,像北非的亞斯文經常是連續多年無雨,偶有降水多屬爆發性陣雨。(2)缺乏氣壓擾動。氣壓的氣旋性擾動,它具有產生降水的必要條件—濕空氣的不斷複合上升。著名的地中海氣候夏季乾旱主要就是由於缺乏這種氣壓擾動(降水系統)所造成的,儘管空氣中的水分並不缺少。熱帶大陸西岸、冷洋流經過的海濱地帶,位於副熱帶高壓下沉氣流區,又受冷洋流影響,空氣層結穩定,多霧而少雨,多低層雲,常出現逆溫,少降水天氣系統。但在厄爾尼諾現象出現年份,由於赤道暖水流來,空氣層結不穩定,有上升氣流因此多雨。例如南美秘魯的卡亞俄常年降水量近30.5mm,但在厄爾尼諾現象中卻出現大雨,造成洪澇災害。(3)缺乏潮濕氣流。空氣潮濕不一定下雨,但反過來,如果沒有潮濕空氣,則一定不會下雨。由此可見,潮濕氣流可以到達某地區雖不是該地區降水的充分條件,但卻是必不可少的條件。有些內陸距離水的源地十分遙遠、或包含水汽的氣流長途跋涉、途徑乾旱地帶,或潮濕氣流被巨大的山脈所阻擋等等,均是乾旱氣候的直接原因。(4)局地下沉氣流。這種局地下沉氣流一般是由山脈或其它特殊地形所誘發的。通常叫做雨影沙漠的乾燥氣候帶存在於山脈的背風側,地球上的好幾個主要沙漠屬於這一類型。在南美洲的安第斯山以西、智利北部幾乎總是存在著連續不斷的下沉氣流,它形成了著名的南美洲阿特卡馬沙漠。

中國是世界上主要乾旱國家之一,乾旱、半乾旱面積占國土面積的二分之一,大部分集中在我國西北地區。不過,以上成因多數還難以解釋中國溫帶乾旱氣候的形成問題,更不能解釋乾旱氣候何以第四紀中期以來趨於強化。凡此,均說明了亞洲中部乾早氣候成因的獨特性,即青藏高原的熱力、動力作用對西北地區乾旱氣候形成具有重要作用。(1)高原的屏障作用關,它直接阻擋了西南濕潤季風氣流的北進,切斷了主要的水汽來源。平均而言,高原北側的大氣濕度不足南側的1/3。(2)高原為強大的熱源和有組織的上升運動區。在高原及鄰近地區多年夏季平均的垂直運動場上,夏半年(4-9月)高原上盛行較強的上升運動,而繞高原西、北和東北側分布著下沉運動帶,三個下沉中心大體分別與中亞、西北和華北三片乾早及半乾早區對應。高原北側和西側這種長時間維持的深厚下沉運動,致使這些地方全年出現少雲的乾燥天氣,形成高原外圍少雨帶。(3)強迫西風氣流分支繞流,形成高原北側全年盛行的高空脊和反氣旋性輻散帶。既進一步加強了高原北側的下沉運動,也使氣柱中本來就稀少的水汽易輻散掉,難在當地降雨。上述高原對西北乾旱背景及年變化的影響,得到Brocoo1i等(1992)有無青藏高原地形的氣候模擬試驗結果的驗證。還得到青藏高原隆升史上,至高原達3000-3500m臨界高度(冰凍圈高度)後,亞洲氣候環境才發生重大變化的古地質證據的支持。

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