第四节 地形与地面特征对气候

第四节地形与地面特征对气候影响一、地形对温度的影响1.影响温度的基本因子：a.地形对辐射的影响而影响到坡地温度；这种影响白天明显。b.地形对气流方向速度改变而改变近地层热量交换而影响气温。2.坡地上的温度分布南坡辐射强度比同纬度水平面大，比其它坡向都大，且南坡上，坡度每增加一度，相当于纬度降低一度。南坡日平均温度高。北坡相反，气温最低。其它坡介于二者之间。3.低凹地形（盆地、狭谷、谷地）的温度状况a.气温日较差大（年较差大）日间气温高（日间和夏季十分炎热）原因①周围坡地对太阳辐射的多次反射，使辐射热较平地多。②地形遮挡，空气不流畅，风小湍流弱，热量扩散不出去。夜间温度低原因：①山谷中冷却面积大；②冷空气下沉，在山谷底形成冷湖。狭窄山谷比宽谷气温日较差小。b.夜间或冬季常有逆温存在原因：①辐射冷却强烈，易形成逆温；②冷空气从山坡流入谷底，暖空气被抬升到一定高度而形成逆温。c.山坡有一暖带，又叫“安全生产带”，无霜期长。4.凸出地形（山岗、高原）温度状况a.山岗（高山）地形温度状况白天和夏季：地面面积小，获得的辐射能量少，被空气带走的热量多，温度不能升得很高。夜晚和冬季：冷却了的空气下沉，四周较暖的自由大气来补充，使温度保持较高水平。气温日变化、年变化都小，山脉越高,越往上山地面积越小，气温日变化、年变化越小。不仅振幅小位相也落后，故春冷，秋暖。•平均日较差:•泰山(1541米):6.2℃•济南(154米):10.0℃•相差3.8℃•华山(2200米):7.9℃•西安(395米):11.6℃•相差3.7℃b.高原地区与空气接触的地表面积大，地表热力作用强，透明系数大。1）青藏高原①地球第三极地，温度低②气温日变化、年变化大③气温变化急，春温高于秋温大陆性气候非常强烈。白天或夏季太阳辐射强夜晚和冬季有效辐射强2）低纬度高原温度年变化均匀（四季如春）夏季因海拔高，所以温度并不太高，冬季由于纬度低，平均太阳高度较高，白昼长，因此温度并不很低。低纬度高原气温日较差比平原和高山显著增大，而年较差则相反，高原小,平原大。上海南京成都昌都拉萨那曲海拔高度（m）4.58.9505.9330636584507平均日较差（℃）7.68.87.614.014.516.0平均年较差（℃）24.326.020.118.622.622.6例如从中国东部平原到西藏高原高原城市纬度年较差云贵高原昆明25°01′N12.1墨西哥高原墨西哥城19°24′N5.8安第斯高原拉巴斯16°04′S4.8埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴9°N3.9几个低纬度高原的气温年较差二、地形对气流的影响1.地形的热力作用引起局地环流——山谷风和高原季风a.山谷风①山谷风现象：白天——谷风，夜晚——山风②形成：白天，坡上空气比同高度上自由大气增热强温度高，暖空气沿山坡上升形成谷风。夜晚，山坡辐射冷却比同高度自由大气剧烈，山坡空气变冷，密度增大，沿山坡下滑流入谷底，称为山风。③出现时间山风常在夜晚开始，日出前最强。谷风常在日出后2—3小时开始，午后最强。④季节变化：冬季山风强，夏季谷风强。b.高原季风青藏高原由于它与四周自由大气热力差异所造成的冬夏盛行相反风系，称高原季风：冬季冷高压（顺时针）,高原南侧的偏东北风就是冬季风夏季热低压（逆时针环流）,低压南侧的偏西南风就是夏季风。2.地形动力作用对气流的影响a.越过与绕流越过（当风力较强时）——迎风坡空气上升，动能变位能，风速减小。背风坡空气下沉，位能转动能风速增大。绕流（当大气稳定或遇到孤立的高山时高大的地形时）——例如青藏高原，迎风面气流散开，背风面汇合，在迎风面形成死水区,南北两侧形成槽、脊，急流。b.背风波：在山脉背风坡的上空形成的空气波动称为背风波。当大气层结下层不稳定而上层很稳定时，受山地扰动后的空气既有一定的垂直运动，又不致形成过强对流，在垂直方向上作往复振动，形成连续波动。当风速较大且与山脊垂直时，使气流受扰动较强，有利背风波形成；山高坡陡更可使背风波的振幅增大。在背风波形成时，常可出现与山脊平行且与无云区相间出现的荚状云或波状云。c.焚风：通常将气流越山后从山上吹下来的暖热而干燥的风称为焚风。形成机制：湿空气沿迎风坡被迫抬升至凝结高度以上产生云和降水，而后相对干燥的空气沿背风坡以干绝热下沉而增温，因而背风一侧山麓的气温比迎风一侧同高度的气温要高。分为以下基本类型：焚风类型：典型焚风：也叫越山焚风。越山焚风出现时，在迎风坡上阴云密布，有连续性降水；在背风坡上，天气晴朗。在典型焚风中，风总是从山上吹下来，其强度有时可达风暴的程度。反气旋焚风：山地上空在反气旋笼罩下，由于反气旋中空气沿山坡下沉和扩散而形成的焚风，称为反气旋焚风。反气旋焚风在山脊两侧同时有焚风存在。这种焚风在阿尔卑斯山和落基山较为显著。焚风的气候特点在短时间内可以引起气温迅速上升。例如在中亚塔什干地区，冬季平均温度大约0℃左右，焚风出现时温度可以升到21℃以上。焚风可以促进春季积雪的迅速消融、提前放牧，也可使夏季谷类作物和果实提早成熟。但是，焚风也能造成典型的干旱。干热的焚风还可造成火灾，因此在阿尔卑斯山区某些地方，当焚风盛行时要施行灯火管制。d.布拉风•定义：是一种从山地或高原经过低矮隘道向下倾落的寒冷暴风。•成因：布拉风的直接原因是气压差。当冷空气被山脉或高地阻挡聚集起来，形成了很高的气压，而温暖的海面上空却是暖空气低气压控制，这时，在气压梯度力的作用下，山上或高地的冷空气会从高压区流向低压区，冷而重的空气像瀑布一样直泻山麓，冷空气的势能转化成动能，犹如从山坡上滚下来的石头越滚越快，使到达海岸的风速骤然增大。凡地处高寒山区，又面临温暖海面的地形，都有发生布拉风的可能。•主要盛行于冬季，夏季有时也会出现，但势力较弱。•布拉风的影响：布拉风所经之处，气温急剧降低，风速过大，往往造成很大危害。它能掀翻屋顶，推倒电线杆，吹翻满载的车辆，冻死不耐寒的亚热带植物，破坏建筑物等造成重大经济损失。海边的船只、岸边的建筑物往往被厚厚的一层冰壳裹住，冰壳增长的速度极快，以致被冰壳冻结的船只很快沉入海中。•布拉风常发生在黑海西北部海区、亚德里亚海的东北部海岸（南斯拉夫北部海岸）以及地中海西北角，法国利翁湾等也都有这种寒冷大风（当地叫做密司曲拉风）。最典型的布拉风出现在黑海北岸的诺沃罗西斯克。e.峡谷风：•气流穿越两侧高山或高山之间的峡谷时出现的一种比开阔地带风速大的多的风，称为峡谷风，俗称“穿堂风”。•当气流由开阔地区进入狭窄的谷口时，横截面积减小，流速加大，因而形成大风。就象河流中的水由开阔河床流向狭窄河床时流速突然增大的现象一样的。这就是所谓的“狭管效应”。•世界上许多地方都有峡谷风，而在台湾海峡、东北地区的松辽平原和新疆等地区，峡谷风的频率很大，最大风速有时甚至超过12级台风。台湾海峡呈东北偏北-西南偏南走向，对于冬季盛行的东北季风来说构成一个典型的狭管通道。海峡中的膨湖列岛全年6级以上的大风日数有138.2天。新疆天山山脉东部的达班城风口，是天山南北气流的主要通道，冷空气常由此南下，狭管效应在这里造成的大风成为名符其实的“风口”。气象台位于风口之中，年平均大风日数有133天，1977年5月一次12级以上的大风，飞沙走石，不仅将火车车箱玻璃全部砸碎，而且掀翻了九节空车箱。三、地形对降水的影响a.地形对气流的抬升作用迎风坡为雨坡背风坡焚风效应，干坡坡度较陡的山脉，如果气流较潮湿，速度较强，与坡向交角较大时（正交）则可产生较强的降水。一般说来迎风坡有强迫上升作用，为雨坡；而在背风坡具有焚风效应，所以为干坡。雨坡因多云雨，夏季温度低，冬季温度高，具有海洋性气候特征；反之，干坡夏季热，冬季冷，具有大陆性气候的特征。1.地形影响降水的因素b.对天气系统的影响：冷锋受阻，雨势增强，雨时增长。天山北坡的雨量大于南坡，是与这里地形对锋的影响有关系的。c.热力作用形成的局地环流对降水影响山谷风环流或坡风环流等均可加强对流过程，在山坡与山峰，最大降水量发生在下午或傍晚；在低谷则最大降水量多出现于夜间。夜间坡地强烈冷却以后，冷空气向下流入谷中，将暖空气抬高，可形成夜间降水甚至雷暴雨。西藏高原多夜雨，这里不论夏季和冬季，对流性的积状云都比较多。白天因强烈的辐射，以晴空和少云为主。夜间云顶冷却降温很能快，云层内不稳定性加大，有利于水汽饱和凝结和加速碰撞作用，云底高度也比白天有所降低，有利于降水，更重要的是，多夜雨地区一般都处于宽阔的河谷中，缺少植被覆盖，山谷风甚为强烈。在夜晚，强大的山风沿山坡下沉，河谷的暖空气挟带大量水汽上升，冷暖空气交换，水汽又较充足，为成云致雨提供了有利的条件。这与四川的“巴山夜雨”、洞庭沿岸的“潇湘多雨”成因相似。2.降水与海拔高度的关系在一定高度内，降水是随高度增加的，在某一高度降水量最大，再过些高度，降水量又重新减少。这个高度带称为“最大降水带”。最大降水带的高度取决于许多因素：气流的温度、湿度及其随高度递减的情况，稳定度、凝结高度、局地性环流强弱、山脉对气流的强迫抬升等等。一般气候愈潮湿，大气愈不稳定，最大降水高度越低。最大降水量高度各地不同，随着季节有所变化。干燥地区比湿润地区高、夏季高度大于冬季。这是与凝结高度有关的。一般热带最低约在1000米左右；高纬可超过2000米左右，而中亚细亚高加索等干燥地区，平均位于3000米以上；阿尔卑斯山最大降水量的高度夏季为1900米，冬季为1300米；在喜马拉雅山达1000—1500米以下。3.坡向与降水分布的关系一般说来迎风坡是雨坡，背风坡为干坡，不同地区、不同季节风向是不一样的。因此，在信风带内，东坡为雨坡，在中高纬度的西风带内则西坡为雨坡。亚洲南部以朝西南季风的西坡为雨坡。如果山脉和盛行风向基本平行（如阿尔卑斯山）就没有明显的干坡与雨坡之分。在广大高原上，降水量相当少，只有在高原的边缘才较湿润。例如我国的青藏高原、伊朗高原、美国西部高原等降水相当贫乏。很显然这是与高原上大气中的含水量较少有关的。四、山脉对气候的屏障作用1.山脉对气候的屏障作用高大山脉横截盛行风，在迎风坡往往损失大量水汽因此造成山脉两侧水热条件不同的气候差异。所以山脉成为天然的气候分界。喜马拉雅山脉的南坡是西南季风的迎风坡，是世界上最多雨地区。乞拉朋齐年雨量达11429mm，而北坡降水很少。秦岭是我国重要的气候分界，它对冬季风南下有一定屏障作用，而且还是夏季风的屏障。秦岭两侧温度、降水差异很大。因而在南北一般的气候差异上还进一步地加上山脉对气候分界所起的作用。天山也是重要的气候分界。天山北面的乌鲁木齐年雨量在348mm以上，而天山南面，雨量都在100mm以下。准葛尔盆地由于冷空气滞积形成一个“冷空气湖”，从12月到2月，在近地层存在一层深厚逆温层，在北坡至少有1500米，南坡仅700米，这显然是地形屏障作用所引起。北美落基山以西的太平洋沿岸，因朝向盛行西风成为世界上多雨地区之一。有些地方年雨量在2400mm以上。但是落基山以东100°W以西地带年雨量仅300—500mm，成为半干燥气候。2.垂直气候带山脉在水平方向上是气候的分界，在垂直方向上，却呈现明显差异的垂直气候带分布。这种垂直带分布现象还明显地从植物、土壤等自然景观的分布上反映出来。气候和植物的垂直分带很相似于它们在水平方向（纬向）上的分带。尤其是赤道和热带地区的一些高大山脉，从山麓到山顶往往可以出现热带。由于山脉的屏障作用，以及由于山脉南北坡的起始海拔高度不同，所以不仅南北坡温度、降水等气候要素迥然不同，而且在垂直分带上也有很大差异。例如：珠峰南坡从山麓到山顶分成七个带，北坡由于山麓海拔高（4000米左右），所以北坡的垂直气候带和植物带都较简单。北坡基本上是寒冷干旱的气候，在冰雪覆盖的高山下散布着一些草原；南坡则不同，大致在5000米以下分布着从亚热带到高山寒带的各种各样的植物带。这是北坡所没有的。在5000米以上，南北坡的垂直气候带和植物带就基本相同了。垂直气候带的分布随山脉的地理位置（纬度、经度、距离、远近），海拔高度等情况而有所不同。例如，天山南坡自下而上的垂直气候带则是：沙漠、草原、森林