理想模型探究大气环流的介绍

地球从太阳接收约1.7×1014kW的辐射能量，其中有1%～2%的热能到达地球表面后，转换成了风能。地球被数千米厚的大气层包围，太阳辐射加热了大气。地球各纬度的太阳辐射强度不同，使得各地冷热有差异，造成了大气运动。

赤道和低纬度地区，太阳高度角大，近似直射，日照时间长，辐射强度大，地面和大气接受的热量多，大气温度较高；相反，高纬度地区，太阳高度较小，为斜射，日照时间短，地面和大气接受的热量少，温度低。这种高纬度和低纬度之间的温度差异，形成了地球南北之间的气压梯度，使空气做水平运动，风沿垂直于等压线的方向从高压地区吹向低压地区。使空气水平运动方向发生偏向的力，称为地转偏向力。在地球自转中，地转偏向力使北半球气流向右偏转，南半球气流向左偏转，所以地球大气运动除了受气压梯度力的影响外，还受地球偏转力的影响。地球周围大气层宏观的真实运动为这两种力综合影响的结果，如图2-1所示。

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图2-1　地球表面风的形成和风向

地球自转也影响着大气的运动。接近极地地面的冷空气由于地转偏向力的作用而偏向西方，而大气层上部的暖空气偏向东方。这引起了北半球围绕低压区的反时针方向环流和南半球顺时针方向的环流。由于地球不断自转，在纬度30°附近，热空气在高空一侧有空气流向赤道，由于地转偏向力的作用，北半球吹东北风，南半球吹东南风，风速稳定但不大，3～4级，这就是所谓的信风。所以，在南北纬度30°之间的地带被称为信风带。在副热带高压向着极地一侧，有空气流向中纬度。在地球自转的影响下，南北半球都吹偏西风，并且风速较大，称为盛行西风带。从基地地面高气压流出的空气，受地转偏向力趋势，南北半球均吹偏东风，这样就在纬度60°～90°之间形成了极地东风带。上述各部，即热带-赤道信风圈、中纬盛行西风圈、极地东风圈组成了地球上三个大气环流圈，这便是著名的“三圈环流”，如图2-1所示。空气在离地面18km高空内的流动情况如图2-1左侧所示。相邻的环流圈相互间，旋转方向相反。南北信风带环流从赤道无风带彼此分离，又各自在副热带高压区与亚热带高压带环流分开，而后者又各自与南北极地东风带环流分开。

但是，“三圈环流”是一种理想的环流模型，反映了大气环流的宏观情况。实际上，受到地形和海洋等因素的影响，如海陆分布的不均匀、海洋和大陆受热温度变化的不同、大陆地形的多样性等，实际的环流比理想模型要复杂得多。不过，对于地形比较均匀的南半球，其大气环流接近于上述理想模型。从微观上讲，距地球表面100m内的风速和风向是变化的，且此高度区域内，山坳和海洋不仅可改变气流运动的方向，还可使风速加速；而丘陵、山地、森林和建筑物使地表面摩擦力增大，会降低风速；相反孤立的山峰，因海拔高而使风速降低。