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大气系统与气候

大气系统与气候

作者: River鲁丹洋 | 来源:发表于2021-01-09 15:30 被阅读0次

      在地球上,有各种复杂的天气气候,在不同的地区也会产生不同的气候,比如降雪,将雨,风,或者极其炎热,潮湿。但是这些不同的气候是怎么产生的呢?

      如果不考虑地球自转,地球是静止的情况下,地球应该遵循怎样的气候变化?我想此时我们只需要关注地球的冷热两个方面就可以构建一个模型,如图:

    热空气会上升,而他上升之后,下面的分子数量就会变少,所以是低气压。冷空气因为比较重,受到重力的影响会下降,很多个冷空气分子汇集到地面上,聚集在一起,气压就会高。而在地球上最热的地方就是赤道,所以空气会上升,最冷的地方就是两极,空气会下沉。而气压高的地方又会往气压低的地方走,因为为了保持均衡,分子多的地方会向分子少的地方涌动,所以北极的分子就会往赤道移动,赤道上升的分子也会向北极移动,这样就形成了一个循环,称做热力循环,我们现在也构建了一个最初步的气候运动模型。

      但是这个模型有没有问题?我发现还少考虑了一个方面,就是地球的自转,如果地球自传,就会产生地转偏向力,也会对气候有所影响,所以我还需要重新考虑这个方面设计出一个新的模型。我们可以以北半球为例,地球自西向东转,会产生向右地地转偏向力。赤道上升的气体会向右偏,不断地往右偏,在某个时刻,肯定会与其中的一条纬线平行,大概就是在北纬30度的位置,这个时候,在上空越积越多,受到重力的影响肯定会下沉,重新落到度地面,而这个时候气体有两个选择,要么向北,要么向南。但是可不可以向南移动,我想是可以的,因为这里的气压更高,而赤道的气压低,高气压会向低气压地方移动,这时,就形成了第一个环流圈,因为维度比较低所以称作低纬环流圈。这些气体同时也可以向北移动,因为他相较于北边气压更高,在这个过程中,从北极向赤道移动的气体会和这股气流对撞,越积越多,堆不下肯定还会继续上升,上升后的气流也可以也可以向北和向南移动,向南移动就形成了第二个环流圈,中纬环流圈。同时也可以向北移动,在上空堆积,再下沉。此刻,第三个环流圈圈也形成了,高纬环流圈。现在,我们已经将地球自转下的气候运动模型构建完成,这就是三圈环流,南半球和北半球是一样的,也是同样的分析方法。如图:

    三圈环流同时也将地球分为了几个带,可以分别进行命名。如图:

    那么每一个带与每个带之间肯定也会有风带,如果不考虑地球自转的情况,他就是这样的,如图:

    高压带分子向低压带移动,形成风。但是我没有考虑地球的自转,如果加入地球的自转风又将如何变化?我们可以做一个实验,将一个地球仪快速拨动,同时从上方滴一滴水,我发现在北半球的时候水像右偏移,在南半球的时候向左偏。也就是说,北半球的风受像右的力,南半球的风受像左的力,如图:

    因为

    这是在地球自转的情况下风的走向,我们也可以给他们分别命名。

      不同的风带和不同的气压带也会对气候产生很大的影响,比如气压低的地方热空气很多,水蒸发会形成云,再进一步形成降雨,这样的气候就会非常的潮湿。而在气压高的地方,温度很低,水汽凝结下沉,自然不会形成降雨,所以气候会寒冷干燥。而风对气候也有影响,比如一个地区靠近海,但是风却是从陆地上吹来的,那么气候同样会很干燥,但如果风从海上吹来,就会形成降雨,气候会很湿润。现在地球的大气运动已经被我们探究清楚,我们也可以用它来解决一些实际的问题。

      比如说热带沙漠气候,为什么会形成这样的气候?明明靠近海洋,为什么还很干燥,因为吹的是信风,并且风是从陆地上吹来的,所以自然不会形成降雨,非常的干燥。

      热带草原气候又是如何形成?这里的气候是全年高温,分干湿两季。为什么会分干湿两季?其实这就和地球的公转有关,地球公转导致太阳直射点变化,所以不同的气压带的位置也会改变。夏季,降水丰沛。冬季,受干燥的东北信风控制,形成干季。

      再来看看地中海气候,地中海气候是夏季炎热干燥,冬季温和多雨。这又是怎么形成的?这也是太阳直射点的变化导致。冬季时,西风从海洋上带来潮湿的气流,因此气候温和多雨。而夏季时,处于副热带高压带,不易形成降水,因此气候干燥炎热。

      还有一种比较特殊的气候,就是季风气候。比如大陆性季风气候,夏季的时候温和多雨,冬季寒冷干燥。这是怎么形成的?如果在阳光直射的情况下,水和沙子哪个升温快,显然是沙子。如果在没有阳光的情况下,哪个温度高?这时就是水,因为水降温慢,而沙子降温快。那么我们可以结合一下这个气候,在夏季的时候大陆要比海面更热,海面气压高,会像大陆移动,带来水分降雨,因此非常湿润,这就是海风。而在冬天的时候海面温度更高,大陆上的气流会向海面涌动,吹的是陆风,因此没有降雨非常干燥。

      现在我们面对任何一个地区的气候,都可以通过各个方面进行解释,这也就形成了我认气候的一种分析方法。

     

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