自然环境系统学自然地理 (5).pdf
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1、风的要素风的要素尽管直至现代才揭示出全球风系的真实全貌,但几个世纪以来全球主要风系环流一直都令无数的游客、水手和科学家们着迷。受赤道能量盈余与极地能量亏损的驱动,地球大气环流输送着大量的物质和能量,这对气候系统和洋流具有决定性作用。美国国家大气研究中心的科学家们指出:对于南北半球的能量输送来说,在纬度35附近到极地地区之间,大气是能量重新分配的主导介质;而在南北纬度17之间(跨越赤道)则主要依赖于洋流对其盈余热量进行重新分配。大气污染物(无论是天然的还是人为的)都是通过大气环流,从源地向世界各地扩散。大气环流分为三个层次:构成全球总体环流的主要环流;高、低压系统移动形成的次要环流;第三个层次的
2、局地风和短暂天气模式。经向风主要是指沿经线向北(向南)移动的风;纬向风是指顺着纬线向东(西)移动的风。1 1.气压及其测量气压及其测量气压的测量和表达是理解风的关键。大气因空气分子自身的运动、大小和数量因子而产生气压,这些因子决定了空气的温度和密度。大气压作用于所有与空气接触的物体表面。1643年,伽利略的学生埃万杰利斯塔 托里拆利致力于研究一个矿井排水问题。研究中,他发现了一种测量气压的方法图1(a),即矿井中的水泵把水提升到大约10m之后,就不能再提高了,而他不能解释这种现象。细心的观察让他发现这不是泵机的负荷能力引起的,而是大气导致的。托里拆利留意到垂直抽水管中的水位一天天发生着波动,他
3、认为是大气的重量,即气压随天气状况的改变而变化。对于矿井问题的模拟,托里拆利按照伽利略的建议,设计了一个装置:在高度为1m的玻璃管中使用一种密度大于水的液体水银(Hg)。将玻璃管的一端密封,在玻璃管内灌满水银,倒插在水银槽中图1(b)。他确定玻璃管内水银柱的平均高度在760mm,而实际高度则随着每天的天气变化而不断改变。由此,他得出结论:周围大气对水银槽里的水银施加了压力,从而使玻璃管内的水银柱实现了平衡。利用相同的装置,科学家们测定的海平面标准大气压为1013.2mb(毫巴,表示1m3表面所受到的压力),或者说76mm的水银柱高度。在加拿大和其他国家,标准大气压表示为101.32kPa(千帕
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