緒論。

?-自然地理學(xué)的研究對(duì)象和分科

?二自然地理學(xué)的任務(wù)

?三自然地理學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

-自然地理學(xué)的研究對(duì)象和分科

（一）地理學(xué)

1.地理學(xué)是研究地理環(huán)境的科學(xué)，即只研究地球表層這一部分人類環(huán)境。

2.所謂地球表層是指海陸表面上下具有一定厚度范圍，而不涉及地球高空和內(nèi)部的地球表層。

3.地理環(huán)境可分為：自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境

（二）自然地理的研究對(duì)象

1.自然地理學(xué)研究地球表層的自然地理環(huán)境（天然的和人為的）。

2.地球表層（地理圈）由大氣圈和巖石圈的一部分以及水圈，生物圈和土壤層組成，并使它具有

一系列不同于地球其它部分的結(jié)構(gòu)特性。

（三）自然地理學(xué)的分科

自然地理學(xué)可分為

1.綜合自然地理學(xué)

2.部門地理學(xué):氣候?qū)W地貌學(xué)土壤地理學(xué)地植物學(xué)動(dòng)物地理學(xué)等

二自然地理學(xué)的任務(wù)

?研究各自然地理要素的特性、形成機(jī)制和發(fā)展規(guī)律；

?研究各自然地理要素之間的互相關(guān)系，彼此之間物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)過程，從整體上

闡明它的變化規(guī)律；

三自然地理學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

?作為地理學(xué)分科的自然地理學(xué)，與地理學(xué)的其它分科有密切聯(lián)系；自然地理學(xué)與其它地學(xué)和

生物科學(xué)也有密切的關(guān)系；

?和環(huán)境科學(xué)的聯(lián)系。

第一章地球

第一節(jié)地球在宇宙中的位置

第二節(jié)地球的形狀和大小

第三節(jié)地球的運(yùn)動(dòng)

第四節(jié)地理坐標(biāo)

第五節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)

第六節(jié)地球表面的基本形態(tài)和特性

第一節(jié)地球在宇宙中的位置

~宇宙和天體

宇宙中的天體可分為:恒星、行星、衛(wèi)星、流星、彗星、星云等

光年：光在一年中傳播的距離

二太陽和太陽系

太陽系涉及9大行星,50個(gè)衛(wèi)星和至少50萬個(gè)小行星，尚有少數(shù)彗星。

（-）彗星

彗星是在萬有引力作用下繞太陽運(yùn)動(dòng)的一類質(zhì)量很小的天體。彗星大多由慧核，慧發(fā)，慧云和

慧尾組成。

（二）小行星

（三）月球

?月球是地球的唯一衛(wèi)星，半徑1738.2Km,相稱于地球半徑的27.28%；質(zhì)量為7.35X1022t,

?相稱于地球質(zhì)量的1.23%；平均密度為3.24g/cm3,只有地球密度的0.6。

?月球沿著一個(gè)橢圓形的軌道圍繞地球自西向東運(yùn)動(dòng)。

?月球?qū)Φ乩憝h(huán)境最重要的影響在于使地球形成潮汐，特別使海洋潮汐。

三地球在天體中的位置

地球并不是孤立地存在于宇宙之中的，它與其它天體或者宇宙空間之間通過能量和物質(zhì)互換保持

著密切的聯(lián)系并互相影響。

第二節(jié)地球的形狀和大小

一地球的形狀及其地理意義

1.通常所說的地球形狀就是大地水準(zhǔn)面的形狀。

?大地水準(zhǔn)面：大地測(cè)量中所謂的地球形狀，是指一種以平均海平面表達(dá)的平滑封閉曲面，即大地水

準(zhǔn)面。

2.赤道的地球直徑比通過兩極的直徑長(zhǎng)42.5Km。地球的扁率:地球兩極扁平的限度。

a=b-c/b

b:地球赤道半徑c:地球兩極半徑

3.地球的形狀的地理意義

（1）日地平均距離為14960XI04km,這樣，就可以將投射到地面的太陽光線視為平行光線。

當(dāng)平行光線射到地球表面時(shí)，不同緯度地區(qū)的正午太陽高度角將各不相同。

（2）導(dǎo)致地球上熱量的帶狀分布和與地表熱狀況相關(guān)的自然現(xiàn)象的地帶性分布。

二地球的大小及其地理意義

（一）地球的大小

地球赤道半徑約為6378140m,極半徑約為6356755m,總面積5.1X108km2,

總體積約為10820X108km3,總質(zhì)量為5.98XI027g。

（二）地球大小的重要意義

1.地球的巨大質(zhì)量，使它可以吸著周邊的氣體，保持一個(gè)具有一定質(zhì)量和厚度的大氣圈。

2.沒有現(xiàn)在這樣的大氣圈，就沒有海洋和河湖，沒有風(fēng)，沒有生物。

第三節(jié)地球的運(yùn)動(dòng)

一地球的自轉(zhuǎn)

（-）基本概念

1.恒星日：以春分點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn),春分點(diǎn)連續(xù)兩次通過同一子午面的時(shí)間。

2.太陽日：以太陽為標(biāo)準(zhǔn)，地球上同一點(diǎn)連續(xù)兩次通過地心與日心連線所需時(shí)間。一個(gè)太陽日比一

個(gè)恒星日長(zhǎng)3分55.909秒。

（二）地球自轉(zhuǎn)的重要意義

1.地球自轉(zhuǎn)決定晝夜更替，并使地表各種過程具有晝夜節(jié)奏。

2.地球自轉(zhuǎn)使所有在北半球作水平運(yùn)動(dòng)的物體都發(fā)生向右偏轉(zhuǎn),在南半球則向左偏。科里奧利力：

地球自轉(zhuǎn)情況下運(yùn)動(dòng)物體的偏轉(zhuǎn)力。

D=2vwsinA（v為運(yùn)動(dòng)物體的速度；w為地球自轉(zhuǎn)角速度；A為運(yùn)動(dòng)物體所在

緯度。）

3.地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致同一時(shí)刻，不同經(jīng)線上具有不同的地方時(shí)間?

4.月球和太陽的引力使地球體發(fā)生彈性變形,在洋面上則表現(xiàn)為潮汐。

5.地球的整體自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同它的局部運(yùn)動(dòng)，例如地殼運(yùn)動(dòng)，海水運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)等都有密切關(guān)系。

二地球的公轉(zhuǎn)

1.恒星年和回歸年：地球連續(xù)兩次通過太陽和另一恒星連線與地球軌道的交點(diǎn)所需時(shí)間365天6時(shí)

9分9.5秒,稱為一個(gè)恒星年。而連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)的平均時(shí)間為365天5時(shí)48分46秒，則

稱為一個(gè)回歸年。

2.近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn):大體1月3日，地球最接近太陽，此位置稱近日點(diǎn);大體7月4日，地球最遠(yuǎn)離

太陽，此位置稱遠(yuǎn)日點(diǎn)。

3.地球,月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向，如下圖所示：

4.黃赤交角：太陽視運(yùn)動(dòng)的路線叫做黃道，黃道所在的黃道面和地球軌道面是重合的。黃道面與赤

道面的交角即為黃赤交角，為23027,赤道和黃道面的兩個(gè)交點(diǎn)稱為春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。地軸的傾斜

方向固定不變，因此，太陽光只

能直射地球上南緯23°27、和北緯23。27'之間的地方。地球繞太陽公轉(zhuǎn)的結(jié)果，使太陽光線直射范圍

在23027N和23”27S之間作周期性變動(dòng),從而形成了四季的更替。

5.太陽高度角：太陽光線與地平面間的夾角。

三歲差、章動(dòng)和極移

1.歲差:本地球自轉(zhuǎn)軸旋進(jìn)時(shí)，春分點(diǎn)西移，故地球自轉(zhuǎn)不到一周即可兩次通過春分點(diǎn)，這就是歲

差。如下圖所示一一地軸的旋進(jìn)

2.章動(dòng):月球，太陽與地球的相對(duì)位置是不斷變動(dòng)的，因而引力方向也不斷變化。太陽每年兩次,

月球則每月兩次通過地球赤道面，這就在地軸旋進(jìn)的平均位置上附加了一個(gè)短周期擺動(dòng)，使地球自

轉(zhuǎn)軸在空間掃過的軌跡成為荷葉邊形的錐面，而非一般的圓錐面。附加在圓上的這種短周期擺動(dòng)叫

做章動(dòng)。

3.極移：由于地球質(zhì)量分布不均，真正的極點(diǎn)位置經(jīng)常發(fā)生變化，自轉(zhuǎn)軸又將圍繞新極點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，這種

現(xiàn)象就是極移。極移事實(shí)上就是地球的自由章動(dòng)。

第四節(jié)地理坐標(biāo)

一緯線與緯度

緯線:所有與地軸垂直的面和地表相交而成的圓，就是緯線。所有緯線都互相平行，赤道是

最大的緯圈。

緯度:一地的緯度就是該地鉛垂線對(duì)赤道面的夾角。

二經(jīng)線與經(jīng)度

經(jīng)線圈：所有通過地軸的平面，和地球表面相交而成的圓，就是經(jīng)線圈。每個(gè)經(jīng)線圈都包

含兩條相差180。的經(jīng)線,一條經(jīng)線則只是一個(gè)半圓弧。

第五節(jié)地球的圈層構(gòu)造

-地球的圈層分化

二地球的內(nèi)部構(gòu)造

根據(jù)對(duì)地震波在地下不同深度傳播速度的差異變化，地球固體表面以內(nèi)的構(gòu)造可以分為三層：

地殼，地幔和地核。

（一）地殼

地殼是知地表至莫霍洛維奇面之間厚度極不一致的巖石圈的一部分。大陸地殼的平均厚度為

35km,但各地的差異較大。大陸地殼由外向內(nèi)依次為：風(fēng)化殼，沉積巖層，硅鋁層和硅鎂層。地殼

體積是地球總體積的1%.質(zhì)量的0.4%

（二）莫霍面以下，深度為35-2900km的圈層，就是地幔。地幔分上下兩層。上地幔深35

000km,重要由橄欖巖質(zhì)的超基性巖石構(gòu)成，巖漿侵入，火山噴發(fā),地震，板塊構(gòu)造等一系列影響地

球表層地理環(huán)境的過程都由此發(fā)生。下地幔深1000~2900km,其下界為古登堡面。

（三）地核：2900km以下至地心為地核

三地球的外部構(gòu)造

地球的外部構(gòu)造涉及大氣圈，水圈和生物圈三個(gè)圈層。

（-）大氣圈

（二）水圈

（三）生物圈：是指地球生物及其分布范圍所構(gòu)成的一個(gè)及其特殊又及其重要的圈層。在地理環(huán)境

中,生物圈并不獨(dú)占任何空間,而是分別滲透于水圈，大氣圈下層和地殼即巖石圈表層。

上述地球構(gòu)造中的同心圈層，在分布上有一個(gè)顯著的特點(diǎn)：在高空和地球內(nèi)部，它們基本上是

上下平行分布的,但在地球表面附近,各圈層卻是互相滲透互相重疊的。

第六節(jié)地球表面的基本形態(tài)和特性

~海陸分布

在5.IX108km2的地表面積中，海洋面積3.6X108km2,約占71%；陸地面積1.49X10

8km2,約占29%。

二海陸起伏曲線

三島嶼

同樣被海洋所圍繞，但面積比大陸小的小塊陸地，稱為島嶼。海洋中的島嶼可分為：

1.大陸島:位于大陸附近并在地質(zhì)構(gòu)造上與相鄰大陸有密切聯(lián)系。例如馬達(dá)加斯加島，我國的臺(tái)灣

島，海南島等。

2.海洋島：面積比大陸島小，與大陸在地質(zhì)構(gòu)造上沒有直接聯(lián)系，也不是大陸的一部分。按其成

因可分為火山島和珊瑚島兩類。

四地球表面的基本特性

1.太陽輻射集中分布于地表,太陽能的轉(zhuǎn)化亦重要在地表進(jìn)行。

2.固態(tài),液態(tài)，氣態(tài)物質(zhì)同時(shí)并存于地表,使海洋表面成為液一氣界面，海底成為液一固界面，陸

地表面成為氣一固界面，而沿岸地帶成為三相界面。

3.地球表面具有其特有的，由其自身發(fā)展形成的物質(zhì)和現(xiàn)象，如生物，風(fēng)化殼，土壤層等。

4.互相滲透的地表各圈層之間，進(jìn)行著復(fù)雜的物質(zhì)，能量互換和循環(huán)，如水循環(huán),地質(zhì)循環(huán)等，并且

在互換和循環(huán)中隨著著信息的傳輸。

5.地球表面存在著復(fù)雜的內(nèi)部分異。

6.地球表面是人類社會(huì)發(fā)生，發(fā)展的環(huán)境，盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類已有也許潛入深?；蛏?/p>

升至宇宙空間，但地表仍然是人類活動(dòng)的基本場(chǎng)合。

第二章地殼

第一節(jié)地殼的組成物質(zhì)

第二節(jié)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)構(gòu)造

第三節(jié)大地構(gòu)造學(xué)說

第四節(jié)火山與地震

第五節(jié)地殼的演變

第一節(jié)地殼的組成物質(zhì)

化學(xué)成分與礦物

石U1J漿石3

沉積巖

變質(zhì)巖

(-)化學(xué)成分

在108種已知化學(xué)元素中，自然界存在92種，并有300余種同位素

1924年克拉克據(jù)來自世界各地的5195個(gè)巖石樣初次測(cè)定了16km厚度內(nèi)地殼中63種化學(xué)元

素的平均重量比例（即元素豐度）所獲數(shù)值后來被命名為克拉克值。

（二）礦物

礦物是單個(gè)元素或若干元素在一定地質(zhì)條件下形成的具有特定理化性質(zhì)的化合物,是構(gòu)成巖石的

基本單元。

礦物的形態(tài)：氣態(tài)：天燃?xì)?；液態(tài)：石油，汞；大部分礦物呈固態(tài)

（三）重要造巖礦物與常見礦物

重要造巖礦物：涉及石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、云母、角閃石、輝石和橄欖石

?石英（Si02）:發(fā)育單晶并形成晶簇,或?yàn)橹旅軌K狀粒狀集合體無節(jié)理晶面具玻璃光

澤。

?白云母K2[ALSi30”]（0H,F%單晶體為短柱狀或板狀、集合體為鱗片狀，具平行片狀極

完全解理、薄片無色透明珍珠光澤。

?黑云母K（Mg,Fe）,[AISi03]（0H,F）2特點(diǎn)與白云母相近，惟顏色隨含鐵量增長(zhǎng)而變

暗，多呈褐棕色或黑色。

?長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石和鈣長(zhǎng)石等，單晶體呈并板狀，白色或灰白色，玻璃光澤，兩組正交完全

解理。鉀長(zhǎng)石單晶多呈柱狀肉紅色，玻璃光澤，兩組正交完全解理互相垂直。

?角閃石單晶體為長(zhǎng)柱狀或針狀,暗綠至黑色,玻璃光澤,兩組平行柱狀中檔至完全解理,性脆。

?輝石與角閃石相似，單晶體為短柱狀,集合體為粒狀，黑綠色或黑色。

?橄欖石粒狀集合體，淺黃綠色至橄欖綠色，顏色隨鐵含量增長(zhǎng)而加深，玻璃光澤，性脆，不完全

解理。

—"LXJ'1Z/LJ_J

一石漿石

造巖礦物按一定結(jié)構(gòu)集合而成的地質(zhì)體稱為巖石，依據(jù)其成因可分為巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖

三大類。巖漿石來自上地幔熔融狀物質(zhì)，重要成分為硅酸鹽金屬硫化物氧化物和部分揮發(fā)

物。

（一）巖漿巖的礦物組成

依據(jù)礦物組成的差別，巖漿巖可分為四類

1超基性巖二氧化硅含量小于45%,多鐵鎂而少鉀鈉，重要礦物為橄欖石和輝石，代表巖石為

橄欖石。

2基性巖二氧化硅含量為45%?52%,重要礦物為輝石鈣斜長(zhǎng)石,亦有少量橄欖石和角閃石，代

表性巖石為輝長(zhǎng)石玄武巖。

3中性巖二氧化硅含量52%~65%重要礦物為角閃石和長(zhǎng)石,兼有少量石英輝石黑云母，

代表性巖石為閃長(zhǎng)石安山巖正長(zhǎng)石與粗面巖。

4酸性巖二氧化硅含量65%以上，多鉀鈉而少鐵鎂，重要礦物為長(zhǎng)石石英和云母，代表性巖石

為花崗巖與流紋巖。

（二）巖漿巖的產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

（三）巖漿巖的重要類型

三沉積巖

沉積巖是由成層堆積于陸地或海洋中的碎屑膠體和有機(jī)物質(zhì)等疏松沉積固結(jié)而成的巖石。

沉積巖具有碎屑結(jié)構(gòu)與非碎屑結(jié)構(gòu)之分。通常情況下沉積巖由巖石碎屑礦物碎屑火山碎屑

及生物碎屑等構(gòu)成，其中涉及（粒徑＞2mm）砂（粒徑2?0.05mm）粉砂（粒徑0.05~0.005

mm）和泥（粒徑＜0.005mm.）等不同粒徑的物質(zhì)。

沉積巖層面呈波狀起伏,或殘留波痕雨痕干裂槽模溝模等印模,或?qū)觾?nèi)出現(xiàn)鋸齒狀縫合線

或結(jié)核,均屬沉積巖的原生構(gòu)造特性。

（二）沉積巖的重要類型：

1風(fēng)化巖類

重要指母巖風(fēng)化碎屑經(jīng)搬運(yùn)再堆積后經(jīng)膠結(jié)而成的巖石，涉及

a：礫巖與角礫巖具粒狀結(jié)構(gòu)。礫巖經(jīng)長(zhǎng)途搬運(yùn)礫石圓度為圓形或次圓形；角礫巖未經(jīng)搬

運(yùn)或搬運(yùn)很短，礫石圓度為次棱或棱形。

b：砂巖。具砂狀結(jié)構(gòu)。顏色多，按砂礫礫徑可分為粗砂巖（2'0.5mni）中粒砂巖

（0.5~0.25mm）細(xì)砂巖（0.25~0.05mm）。

2粘土巖類具泥狀結(jié)構(gòu)，由粘土礦物及其它細(xì)粒物質(zhì)組成，硬度低。固結(jié)好而無層理的為泥巖,

固結(jié)較好并有良好層理的為頁巖，固結(jié)差的為粘土。

3生物化學(xué)巖類多由化學(xué)和生物化學(xué)形成物組成并重要見于海相或湖相沉積物，具顯晶或隱

晶結(jié)構(gòu)、解狀或豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)，成分單一而種類繁多，且常見為單礦巖，如鋁質(zhì)巖、鐵質(zhì)

巖、鑄質(zhì)巖、硅制巖、巖鹽。

四變質(zhì)巖

（一）變質(zhì)作用與變質(zhì)巖

固態(tài)原巖因溫度、壓力及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用而導(dǎo)致礦物成分、化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造結(jié)構(gòu)的變

化，統(tǒng)稱變質(zhì)作用，其形成的巖石即為變質(zhì)巖。變質(zhì)作用基本上是在固態(tài)巖石中進(jìn)行的，因而本質(zhì)上

有別與巖漿作用。變質(zhì)巖既繼承了原巖的些特點(diǎn)，也具有自己的特點(diǎn)，如具有變質(zhì)礦物。具有變

成構(gòu)造與變余構(gòu)造。

（二）變質(zhì)作用類型與常見變質(zhì)巖

1動(dòng)力變質(zhì)作用構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的定向壓力使原巖碎裂、變形及一定限度的重結(jié)晶，稱為動(dòng)

力變質(zhì)，

2接觸熱變質(zhì)作用發(fā)生于侵入體與圍巖接觸帶，圍巖受熱后礦物發(fā)生重結(jié)晶、脫水、脫碳

形成變晶結(jié)構(gòu)與新礦物。

3接觸交代變質(zhì)作用也發(fā)生在侵入體于圍巖接觸帶，其實(shí)質(zhì)是高溫下巖漿分泌的揮發(fā)性物質(zhì)與

熱液通過與圍巖的交代作用使后者化學(xué)成分發(fā)生變化，形成新礦物。

4區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域性構(gòu)造導(dǎo)致的深廣范圍的變質(zhì)作用，代表巖石有板巖、千枚巖、片巖、

片麻巖。

5混合巖化作用或超變質(zhì)作用是區(qū)域變質(zhì)與巖漿作用間的一種過渡性地質(zhì)作用。

第二節(jié)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)構(gòu)造

-構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與基本方式

二構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖相、建造和地層接觸關(guān)系

三地質(zhì)構(gòu)造

一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與基本方式

（-）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一般特點(diǎn)：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重要是地球內(nèi)動(dòng)力引起的地殼機(jī)械運(yùn)動(dòng)，但經(jīng)常涉及更深構(gòu)

造圈。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地殼發(fā)生變位與變形，形成各種地質(zhì)構(gòu)造，促進(jìn)巖漿活動(dòng)與變質(zhì)作用。構(gòu)造運(yùn)

動(dòng)具有普遍性、永恒性、方向性、非均速性、幅度與規(guī)模差異性等一般特點(diǎn)。

（二）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基本方式:1、水平構(gòu)造；2、垂直構(gòu)造

二構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖相、建造和地層接觸關(guān)系

（一）巖相

沉積巖的巖相通常分為海相、陸相、和過渡相三大類。地殼上升時(shí)巖相從海相向陸相轉(zhuǎn)變，沉

積物粒級(jí)增大，厚度變小，形成海退層序。反之,地殼下沉則形成海侵層序。升降頻繁,沉積物類型復(fù)

雜多變;構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，沉積物類型也相應(yīng)簡(jiǎn)樸化。

（-）沉積構(gòu)造

彼此有共生關(guān)系的地層或巖相的組合，或巖相大體相同的沉積物組合，就是沉積構(gòu)造。一個(gè)建造相

稱于大地構(gòu)造旋回的一定階段。基本建造類型有：

1槽型建造重要由海相地層組成、厚度很大，無沉積間斷或僅有極短間斷、產(chǎn)生于強(qiáng)烈構(gòu)造下

降區(qū)的建造

2臺(tái)型建造以陸相碎屑沉積為主，厚度不大，未受強(qiáng)烈構(gòu)造變動(dòng)，地殼升降幅度均較小的地臺(tái)

上的建造。巖漿巖分布也較少。

3渡性建造兼有地槽型與地臺(tái)型建造的特性但以碎屑巖占優(yōu)勢(shì)，陸相沉積物與瀉湖相沉積分

布廣泛，海相沉積只見于剖面下部。

（三）地層的接觸關(guān)系

1整合指相鄰新老地層產(chǎn)狀一致且互相平行，時(shí)代連續(xù)，沒有沉積間斷，表白兩種地層是在構(gòu)

造運(yùn)動(dòng)連續(xù)下降或上升而未中斷沉積的情況下形成的。

2假整合又稱平行不整合，指兩相鄰地層產(chǎn)狀平行但時(shí)代不連續(xù)。表白曾發(fā)生上升運(yùn)動(dòng)致使沉

積作用一度中斷，而后下沉堆積了上覆新地層。

3不整合又稱角度不整合指上下兩地層產(chǎn)狀既不一致，時(shí)代也不連續(xù)，其間有地層缺失?表白

老地層沉積后曾發(fā)生褶皺與隆升，沉積一度中斷而后再下沉接受新沉積。

三地質(zhì)構(gòu)造

（一）水平構(gòu)造水平巖層雖經(jīng)垂直運(yùn)動(dòng)而未發(fā)生褶皺，仍保持水平或近似水平產(chǎn)狀者，稱為水平構(gòu)

造。在未受切割情況下，同一巖層形成高原面或平原面，受切割面頂部巖層較堅(jiān)硬時(shí)，則形成桌

狀臺(tái)地、平頂山或方山。軟硬巖層相間時(shí)形成層狀山丘或構(gòu)造階地。我國第三系紅色砂巖產(chǎn)狀平

緩，遭受侵蝕后常形成頂平、陡坡形狀奇特而多樣化的丹霞地貌。

（二）傾斜構(gòu)造巖層經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)后層面與水平面形成夾角時(shí)，即為傾斜構(gòu)造。褶曲、斷層或不均勻

升降運(yùn)動(dòng)都可成巖層的傾斜。其產(chǎn)狀以走向、傾向和傾角三要素?cái)M定。傾斜構(gòu)造可形成單面山、豬

背嶺等典型地貌。

（三）褶皺構(gòu)造巖層在側(cè)向壓應(yīng)力作用下發(fā)生彎曲的現(xiàn)象稱為褶皺，其中單個(gè)彎曲叫褶曲。褶皺能

只管反映構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和特性。褶曲有兩種基本類型，即上凸的背斜和下凹的向斜兩者共用一

翼。

（四）斷裂構(gòu)造巖石因所應(yīng)力強(qiáng)度超過自身強(qiáng)度而發(fā)生破裂,使巖層連續(xù)性遭到破壞的現(xiàn)象稱為

斷裂,雖破裂而破裂面兩側(cè)巖塊未發(fā)生明顯滑動(dòng)者叫節(jié)理破裂而發(fā)生明顯位移的則叫斷層。

第三節(jié)大地構(gòu)造學(xué)說

一板塊構(gòu)造學(xué)說

（-）大陸漂移說

板塊構(gòu)造學(xué)說是在大陸漂移說和海底擴(kuò)張學(xué)說基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此先探討大陸漂移說。

奧地利學(xué)者魏格納根據(jù)大西洋兩岸陸地輪廓具有相似性，某些動(dòng)物種屬相同，非洲與南美洲發(fā)

現(xiàn)同一種古生物化石，非洲南部與南美布宜諾斯艾利斯出現(xiàn)同樣二疊系地層，挪威一一蘇格蘭間的

一條加里東褶皺帶沒入大西洋后重現(xiàn)于加拿大與美國，印度、澳大利亞、非洲、南美洲與南極洲等

氣候差異極大的地區(qū)均發(fā)現(xiàn)石炭二疊紀(jì)冰川遺跡等理由于192023提出，中生代地球表面存在一個(gè)

統(tǒng)一的大陸即聯(lián)合古陸。侏羅紀(jì)后聯(lián)合古陸開始分裂并各自漂移，逐漸形成今天的海陸格局。

由于當(dāng)時(shí)對(duì)洋底地殼結(jié)識(shí)的局限性，魏格納雖然指出了地球自轉(zhuǎn)離心力與日月引潮力對(duì)古陸分

離的也許影響及花崗巖在玄武巖殼上漂移的假說，但沒有對(duì)大陸漂移的因素和驅(qū)動(dòng)力等作出令人滿

意的解釋。因此提出后即遭到反對(duì)。到20世紀(jì)50年代海洋物理學(xué)發(fā)展，特別是古地磁方面的發(fā)展

使大陸漂移學(xué)說重現(xiàn)生機(jī)。各大陸巖石現(xiàn)代磁緯度、地磁極同古磁緯、古地磁的巨大差異表白大

陸發(fā)生了顯著的位移。古地磁移動(dòng)軌道是復(fù)原古陸的證據(jù)，迪茨與霍登據(jù)此繪制了新的大陸漂移

圖。

（二）海底擴(kuò)張學(xué)說

20世紀(jì)30年代末特別是二戰(zhàn)結(jié)束以來的海底考察發(fā)現(xiàn)海洋雖然歷史悠久,海底卻很年輕，

幾乎不存在時(shí)代早于侏羅紀(jì)的地層，海底沉積物很薄，火山也較少。這表白海底年齡只有數(shù)億年。

迪茨和赫斯據(jù)此各自提出了海底擴(kuò)張假說。據(jù)傅承義（1974年）概括，其要點(diǎn)為：

1年速度為1cm至數(shù)厘米的地幔物質(zhì)對(duì)流是地殼運(yùn)動(dòng)的重要?jiǎng)恿Α?/p>

2對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)生在巖石圈下厚達(dá)數(shù)千米，強(qiáng)度很小的軟流圈內(nèi)。

3海底為對(duì)流循環(huán)頂端。對(duì)流由發(fā)散區(qū)向外擴(kuò)張，并在數(shù)千千米外匯聚流入地下。海嶺熱流較

高，為對(duì)流上升區(qū)，海溝為下降區(qū)。

4海底及其沉積物在對(duì)流匯聚區(qū)下沉，一部分受擠壓，變質(zhì)而與大陸熔接，另一部分則沉入軟流層。

5海底年齡僅有2~3億年,整個(gè)海底3~4億年即可更新一次。

愈來愈多的證據(jù)證明海底的確在擴(kuò)張。例如，古地磁測(cè)定結(jié)果表白洋底地磁正反向磁極異常帶

在大洋中脊兩側(cè)呈對(duì)稱分布。

（=）板塊構(gòu)造說

板塊學(xué)說的立論依據(jù)在于，地表巖石并非渾然一體，而是由被諸如大洋中脊、島弧、海溝、深大

斷裂等構(gòu)造活動(dòng)帶所割裂的幾個(gè)不連續(xù)的獨(dú)立單元，即板塊構(gòu)成的。

板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制:對(duì)流帶動(dòng)板塊由大洋中脊或海嶺向兩側(cè)擴(kuò)張，在島弧地區(qū)或活動(dòng)的大陸

邊沿沉入地下，通過軟流層完畢對(duì)流的循環(huán)

第四節(jié)火山與地震

火山

（一）火山的類型與分布

火山噴出地表是地球內(nèi)部物質(zhì)與能量的一種快速劇烈的釋放形式，稱為火山噴發(fā)?；鹕絿姵?/p>

物既有氣體、液體，也有固體。氣體以水蒸汽為主，并有氫、氯化氫、硫化氫、一氧化碳、二氧化

碳、氟化氫等。液體即巖熔。固體則指熔巖與圍巖的碎屑，如火山灰、火山渣、火山豆等。

火山噴發(fā)形式有兩類：

1裂隙式噴發(fā)，多見于大洋中脊的裂谷中，是海底擴(kuò)張的因素之一，陸上只見于冰島拉基火山等地

方。

2中心式或管狀噴發(fā)。

火山幾乎無例外的分布于大小板塊邊界上。匯聚型板塊邊界上火山活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁，但火

山并不分布于海溝附近,而是在與海溝有一定距離的島弧的一側(cè)。

（二）火山地貌

1.灰渣火山錐。重要由火山碎屑物在噴口周邊堆積成的錐形體,如菲律賓的馬榮火山。

2.富硅質(zhì)熔巖穹丘。流動(dòng)性小、富含硅質(zhì)的熔巖形成穹丘。如騰沖火山中的覆鍋山。

3.基性熔巖盾。流動(dòng)性大的基性熔巖流反復(fù)噴出堆積而成，形如盾狀。如夏威夷火山。

4.次生火山錐。古火山錐因后來的再噴發(fā)使錐頂破壞和擴(kuò)大成環(huán)形凹地，并在其中再產(chǎn)生新的火

山錐。如維蘇威火山、我國東北沙禿火山群中的個(gè)別火山。

5.復(fù)合火山錐。多次噴發(fā)的火山碎屑和熔巖呈層狀混合堆成的火山錐，或稱層狀火山。有的復(fù)

合火山錐上還生長(zhǎng)著許多小火山錐，稱寄生火山。如意大利的埃特納火山，在高達(dá)3700米的大火

山錐上還分布有300多個(gè)小型的巖渣火山錐。

6.破火山口。有些爆炸式噴發(fā)的火山，噴發(fā)時(shí)堆積物很少卻形成一個(gè)大的爆破口

7.火山塞。填塞在火山噴管中的大塊凝固熔巖，在火山錐被剝蝕后露出地表，形如瓶塞。如美

國懷俄明州的"鬼塔"(Devi1'sTower)?

8.火山口湖。火山口積水可形成湖泊。如白頭山的天池。

二地震

地震是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式,即大地的快速震動(dòng)。本地球集聚的應(yīng)力超過巖層或巖體所能

承受的限度時(shí)，地殼發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)，急劇地釋放積聚的能量，并以彈性波的形式向四周傳播，引

起地表的震動(dòng)。

地震只發(fā)生于地球表面至70km深度以內(nèi)的脆性圈層中。地震時(shí)，地下巖石最先開始破裂的部

位叫震源。按其深度可分為淺源地震(深約70km以內(nèi))、中源地震(70~300km)和深源地震(3

00?700km)。震源在地面的投影。

位置叫震中，從震源發(fā)出的地震波在地球內(nèi)部傳播稱為體波，體波由可分

為橫波和縱波。地震時(shí)，縱波較快傳播到地面。沿地面?zhèn)鞑サ姆Q為面波，事實(shí)上是一種特殊的橫

波，對(duì)地面破壞較大。

地震釋放能量的大小用震級(jí)表達(dá)。通常采用美國克特(cfrichter)提出的標(biāo)準(zhǔn)來劃

分。地震對(duì)地面的影響和破壞限度稱為烈度，通常分為12級(jí)。烈度的大小于震源、震中、震級(jí)、

構(gòu)造和地面建筑物等綜合特性有關(guān)。

世界上重要的地震帶涉及：

1?環(huán)太平洋地震活動(dòng)帶。它與環(huán)太平洋火山帶密切相關(guān)，但“火環(huán)”與“震環(huán)”并不重合。地震

多分布于靠大洋一側(cè)的海溝中，火山則多分布于靠陸一側(cè)的島弧上。

2?地中海一喜馬拉雅帶，大體沿地中海經(jīng)高加索、喜馬拉雅山脈，至印尼和環(huán)太平洋帶相接。這

個(gè)帶以淺源地震為主多位于大陸部分。

3?大洋中脊地震活動(dòng)性較弱,釋放能量很小，均為淺源地震。

4?東非裂谷帶

第五節(jié)地殼的演變

一地質(zhì)年代

在內(nèi)外動(dòng)力作用下,地殼的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及外部特性不免發(fā)生變化。一系列變化構(gòu)成的連

續(xù)事件可以清楚的反映地殼演化的歷史。通常以地質(zhì)年代表達(dá)這種演化的時(shí)間與順序，地質(zhì)年代有

相對(duì)年齡和絕對(duì)年齡之分。

(-)相對(duì)年代法或古生物地層法

依據(jù)地層下老上新的沉積順序,地層剖面中的整合不整合關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)古生物化石與生物群體進(jìn)

行比較，擬定某個(gè)地層或事件的相對(duì)年代的方法，稱為相對(duì)年代法或古生物地層法。

(二)絕對(duì)年代法

通過礦物或巖石的放射性同位素的測(cè)定，依據(jù)放射性元素衰變規(guī)律計(jì)算其年齡，即距今天的

年數(shù)。

(三)與地球演變有關(guān)的幾種地質(zhì)年齡

與地殼初期演化有關(guān)的幾種年齡如下：地球物質(zhì),特別是重化學(xué)元素的年齡早于地球的年齡；

地球形成的年齡約為50X12023；地殼形成年齡約為46X12023；現(xiàn)有最古老的巖石年齡為30X

1(/?40X12023；已知最古老的生物化石的年齡超過30X12023。

二地殼演化簡(jiǎn)史

第三章大氣和氣候

第一節(jié)大氣的組成和熱能

第二節(jié)大氣水分和降水

第三節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)和天氣系統(tǒng)

第四節(jié)氣候的形成

第五節(jié)氣候變化

第一節(jié)大氣的組成和熱能

地球大氣是多種物質(zhì)的混合物，由干潔空氣、水汽、懸浮塵粒或雜質(zhì)組成。在距地表85km以

下的各種氣體成分中，一般可分為兩類。一類稱為訂常成分；另一類稱可變成分。

(-)干潔空氣

通常把除水汽、液體和固體雜質(zhì)外的整個(gè)混合氣體稱為干潔空氣。簡(jiǎn)稱干空氣。它是地球大

氣得主體，重要成分是氮、氧、氮、二氧化碳等，此外尚有少量氫、就、氟、流、臭氧等稀有氣體。

大氣的組成和熱能

一大氣的成分

干潔空氣成分及其性質(zhì)

1?氮和氧

N2約占大氣容積的78%。常溫下,N2的化學(xué)性質(zhì)不活潑,不能被植物直接運(yùn)用只能通過植物

的根瘤菌,部分固定于土壤中。N2對(duì)太陽輻射遠(yuǎn)紫外區(qū)0.03~0.13具有選擇性吸取。02

占地球大氣質(zhì)量的23%,按體積比占21%。除了游離態(tài)外，氧還以硅酸鹽、氧化物、水等化合物形

式存在。

2?二氧化碳（CO?）只占大氣容積的0.03%,多集中在20km高度以下，重要由有機(jī)物燃燒、腐

爛和生物呼吸過程產(chǎn)生。二氧化碳對(duì)太陽短波吸取很少，但能強(qiáng)烈吸取地表長(zhǎng)波輻射,致使從地表輻

射的熱量不易散失到太空。

對(duì)地球有保溫作用，但近年來隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，全球二氧化碳含量逐年增長(zhǎng)，改變了

大氣熱平衡,導(dǎo)致地面和低層大氣平均溫度升高,引起嚴(yán)重的氣候問題。

3?臭氧

重要分布在10?40km的高度處,極大值在20?25km附近,稱為臭氧層。臭氧雖在大氣中的

含量很少，但具有強(qiáng)烈吸取紫外線的能力。研究表白，人們大量使用氮肥以及作冷凍劑和除臭劑使

用的碳氟化合物（氟利昂）所導(dǎo)致的污染是平流層的臭氧遭到破壞。臭氧層的破壞能引起一系列不利

于人類的氣候生物效應(yīng)，因而受到廣泛關(guān)注。

（二）水汽

水汽的來源和去向：

大氣中的水蒸氣——＜隔面或汴面水汽的蒸發(fā)

（三）固、液體雜質(zhì)

大氣懸浮固體雜質(zhì)和液體微粒，也可稱為氣溶膠粒子。除由水汽變成的水滴和冰晶外，重要是

大氣塵埃和其他雜質(zhì)

大的水溶性氣溶膠粒子最易使水氣凝結(jié),是成云致雨的重要條件。氣溶膠粒子能吸取部分太陽

輻射并散射輻射，從而改變大氣透明度。它對(duì)太陽輻射的影響和增大散射輻射、大氣長(zhǎng)波逆輻射，

都有也許破壞地球的輻射平衡。

二大氣的結(jié)構(gòu)

（一）大氣質(zhì)量

1?大氣上界

大氣按其物理性質(zhì)來說是不均勻的,特別是在鉛直方向變化急劇。在很高的高度上空氣十分稀

薄，氣體分子之間的距離很大。在理論上，當(dāng)壓力為零或接近于零的高度為大氣頂層，但這種高度

不也許出現(xiàn)。由于在很高的高度漸漸到達(dá)星際空間，不存在完全沒有空氣分子的地方。

氣象學(xué)家認(rèn)為，只要發(fā)生在最大高度上的某種現(xiàn)象與地面氣候有關(guān),便可定義這個(gè)高度為大氣上界。

因此，過去曾把極光出現(xiàn)的最大高度（1200km）定為大氣上界。物理學(xué)家、化學(xué)家則從大氣物理、

化學(xué)特性出發(fā)，認(rèn)為大氣上界至少高于1200km,但不超過3200km,由于在這個(gè)高度上離心力以

超過重力，大氣密度接近星際氣體密度。所以在高層大氣物理學(xué)中，常把大氣上界定在3000km。

2?大氣質(zhì)量

大氣高度雖然不易擬定，大氣質(zhì)量卻可以從理論上求得。假定大氣是均質(zhì)的，則大氣高度約為

8000m,整個(gè)大氣柱的質(zhì)量為mo=poH=1.125X10-3X8X105=1013.3g/cm2[p。為標(biāo)

準(zhǔn)情況下（T=00,氣壓為1013.25hPa）大氣密度。]

（二）大氣壓力

1?氣壓

定義從觀測(cè)高度到大氣上界上單位面積上（橫截面積1cm2）鉛直空氣柱的重量為大氣壓強(qiáng),

簡(jiǎn)稱氣壓。地面的氣壓值在980?1040hPa之間變動(dòng),平均為1013hPa。氣壓有日變化和年

變化，尚有非周期變化。氣壓非周期變化常與大氣環(huán)流和天氣系統(tǒng)有關(guān)，且變化幅度大。

氣壓日變化，一晝夜有兩個(gè)最高值（9?10時(shí),2廣22時(shí)）和兩個(gè)最低值（3~4時(shí)，15?16

時(shí)）。熱帶的日變化比溫帶明顯。赤道地區(qū)氣壓年變化不大，高緯地區(qū)較大；大陸和海洋也有顯著

差別,大陸冬季氣壓高，夏季最低,而海洋相反。

2?氣壓的垂直分布

氣壓大小取決于所在水平面的大氣質(zhì)量，隨高度的上升，大氣柱質(zhì)量減少，所以氣壓隨高度升

高而減少。

氣壓隨高度的實(shí)際變化與氣溫和氣壓條件有關(guān)。

在氣壓相同條件下，氣柱溫度愈高，單位氣壓高度差愈大，氣壓垂直梯度愈??；在相同氣溫下，

氣壓愈高單位氣壓高度差愈大，氣壓垂直梯度愈大。

(三)大氣分層

按照分子組成，大氣可分為兩個(gè)大大層次，即均質(zhì)層和非均質(zhì)層。均質(zhì)層為從地表至85km

高度的大氣層，除水汽有較大變動(dòng)外，其組成較均一。85km高度以上為非均質(zhì)層，其中又可分為氮

層(85?200km)、原子氧層(200~1100km)、氮層(1100~3200km)和氫層(3200~960

0km)按大氣化學(xué)核物理性質(zhì)，非均質(zhì)層可分為光化層和離子層。光化層具有分子、原子和自由基

組成的化學(xué)物質(zhì)，其中涉及約在20km高度處03濃度最大處的臭氧層。離子層包含大量離子。

又反射無線電波能力。從下而上,又分為D、E、Fl、F2和G層。

在氣象學(xué)中按照溫度和運(yùn)動(dòng)情況，將大氣圈分為五層。

(四)標(biāo)準(zhǔn)大氣

人們根據(jù)高空探測(cè)數(shù)據(jù)和理論，規(guī)定了一種特性隨高度平均分布的大氣模式，稱為“標(biāo)準(zhǔn)大

氣”或“參考大氣”。標(biāo)準(zhǔn)大氣模式假定空氣是干燥的，在86km以下是均勻混合物,平均摩爾質(zhì)量

為28.964kg/mol,且處在靜力學(xué)平衡和水平成層分布。在給定溫度，高度廓線及邊界條件后，

通過對(duì)靜力學(xué)方程和狀態(tài)方程求積分,就得到壓力和密度值。

大氣的熱能

地球氣候系統(tǒng)的能源重要是太陽輻射,它從主線決定地球、大氣的熱狀況，從而支配其他的能量

傳輸過程。地球氣候系統(tǒng)內(nèi)部也進(jìn)行著輻射能量互換。因此，需要研究太陽、地球及大氣的輻射能

量互換和其他地一氣系統(tǒng)的輻射平衡。

(-)太陽輻射

太陽是離地球最近的一個(gè)恒星，其表面溫度約為6000K,內(nèi)部溫度更高，所以太陽不斷地向

外輻射巨大的能量。太陽輻射能重要是波長(zhǎng)在0.4~0.76m的可見光，約為總能量的50%；另一方面

是波長(zhǎng)大于0.76m的紅外輻射,約占總輻射能的43%；波長(zhǎng)小于0.4m的紫外輻射約占7%。相

對(duì)于地球來說，太陽輻射的波長(zhǎng)較短，故稱太陽輻射為短波輻射。表達(dá)太陽輻射能強(qiáng)弱的物理量，

即單位時(shí)間內(nèi)垂直投射在單位面積上的太陽輻射能，稱為太陽輻射強(qiáng)度。

在日地平均距離(1.496X10s)上,大氣頂界垂直于太陽光線的單位面積上每分鐘接受的太

陽輻射，稱為太陽常數(shù)。

經(jīng)大氣削弱后到達(dá)地面的太陽輻射有兩部分：一是直接輻射；二是經(jīng)大氣散射后到達(dá)地面的部

分，稱為散射輻射。兩者之和就是太陽輻射總量，稱為總輻射，總輻射的緯度分布，一般是緯度愈高,

總輻射愈??；緯度愈低，總輻射愈大。由于赤道附近多云，總輻射最大值并不出現(xiàn)在赤道，而是出

現(xiàn)在200N附近。到達(dá)地面的總輻射一部分被地面吸取轉(zhuǎn)變成熱能,一部分被反射。反射部分占輻

射量的比例，稱為反射率。反射率隨地面性質(zhì)和狀態(tài)不同二有很大差別。

不同性質(zhì)地面對(duì)太陽的反射率

（二）大氣能量及其保溫效應(yīng)

大氣自身對(duì)太陽輻射直接吸取很少，而水、陸植被等下墊面卻能吸取太陽輻射，并經(jīng)潛熱和

感熱轉(zhuǎn)化供應(yīng)大氣。大氣獲得能量的具體結(jié)構(gòu)為：

1?對(duì)太陽輻射的直接吸取大氣中吸取太陽輻射的物質(zhì)重要是臭氧、水汽和液態(tài)水。

地球大氣對(duì)太陽輻射的吸取

2-對(duì)地面輻射的吸取地表吸取了到達(dá)大氣上界太陽輻射能的50%,變成熱能，溫度升高，而

后以大于3m的長(zhǎng)波（紅外）向外輻射。這種輻射能量的75%~95%被大氣吸取，只有少部分波長(zhǎng)

為8.5~12m的輻射能通過“大氣窗”逸回宇宙空間。

3?潛熱輸送海面和陸面的水分蒸發(fā)使地面熱量得以輸送到大氣層中。一方面水汽凝結(jié)成雨滴

或雪時(shí)，放出潛熱給空氣;另一方面雨滴或雪降到地面不久又被蒸發(fā)，這個(gè)過程交替進(jìn)行。全球表面

年平均潛熱輸送約為2760MJ/m2,占輻射平衡的84隊(duì)可見，地一氣間能量互換重要是通過潛熱輸

送完畢的。

4?感熱輸送

大氣獲得熱能后依據(jù)自身溫度向外輻射，稱為大氣輻射。其中一部分外逸到宇宙空間，一部

分向下投向地面，即為大氣逆輻射。大氣逆輻射的存在使地面實(shí)際損失略少于長(zhǎng)波輻射放出的能量，

地面得以保持一定的溫暖限度。這種保溫作用，通常稱為“溫室效應(yīng)”據(jù)計(jì)算，假如沒有大氣，地

面平均溫度將是-18°C,而不是現(xiàn)在的15°C。

（三）地一氣系統(tǒng)的輻射平衡

輻射平衡有年變化和日變化。在一日內(nèi)白天收入的太陽輻射超過支出的長(zhǎng)波輻射，輻射平衡為正值,

夜間為負(fù)值。正轉(zhuǎn)負(fù)和負(fù)轉(zhuǎn)正的時(shí)刻分別在日沒前與日出后1小時(shí)。在一年內(nèi)，北半球夏季輻射平

衡因太陽輻射增多而加大；冬季則相反，甚至出現(xiàn)負(fù)值。緯度愈高，輻射平衡保持正值的月份愈少。

不同緯度輻射差額的變化。

第二節(jié)大氣水分和降水

一大氣濕度

(-)濕度的概念和表達(dá)方法

大氣從海洋、湖泊、河流以及潮濕土壤的蒸發(fā)或植物的蒸騰作用中獲得水分。水分進(jìn)入大氣

后，通過度子擴(kuò)散和氣流的的傳遞而散布于大氣中，使之具有不同的潮濕度。常用多個(gè)濕度參量表

達(dá)水氣含量。

1?水汽壓和飽和水汽壓大氣壓力是大氣中各中氣體壓力的總和。大氣中水汽所產(chǎn)生的那

部分壓力叫水汽壓(e)地面的水汽壓隨緯度的升高而減小。赤道平均26hPa,350N約為13hP

a,65ON約為4hPa。極地附近約為2hPa。

水汽壓隨高度的變化而變化，水汽壓隨高度變化經(jīng)驗(yàn)公式：ez=eoX10-bz

式中,ez為高度z(m)的水汽壓;eO為地面的水汽壓;b為水汽壓隨高度變化的常數(shù)。

空氣中水汽含量與溫度關(guān)系密切。溫度一定期，單位體積空氣容納的水汽量有一定的限度，達(dá)成這

個(gè)限度，空氣呈飽和狀態(tài)，稱為飽和空氣。飽和空氣的水汽壓，稱為飽和水汽壓(E),飽和水汽

壓隨溫度升高而增大。

2?絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度單位容積空氣所含的水氣質(zhì)量通常以g/cm3表達(dá)，稱為絕對(duì)濕度

(a)或水汽密度。絕對(duì)濕度不能直接測(cè)定，但可間接算出。它與水汽壓有關(guān)系：a=289e/T(g/m3)

式中,e為水汽壓(mm);T為絕對(duì)溫度。

大氣的實(shí)際水汽壓e與同溫度飽和水汽壓E之比,稱為相對(duì)濕度(f),用百分?jǐn)?shù)表達(dá)。f=e

/TX100%由于E隨溫度而變,所以相對(duì)濕度取決于e和T,其中T往往起主導(dǎo)作用。當(dāng)e一定

期，溫度減少則相對(duì)濕度增大;溫度升高相對(duì)濕度減小。夜間多云、霧、霜、露，天氣轉(zhuǎn)冷時(shí)容易產(chǎn)

生云等都是相對(duì)濕度增大的結(jié)果

3?露點(diǎn)溫度一定質(zhì)量的濕空氣，若氣壓保持不變，而令其冷卻，則飽和水汽壓E隨溫度減

少而減小。當(dāng)E=e時(shí)，空氣達(dá)成飽和。濕空氣等壓降溫達(dá)成飽和時(shí)的溫度就是露點(diǎn)溫度Td,簡(jiǎn)稱露

點(diǎn)。

(-)濕度的變化與分布

相對(duì)濕度可以直接反映空氣距飽和的限度，在氣候資料分析中應(yīng)用廣泛。

相對(duì)濕度日變化通常與氣溫日變化相反。

相對(duì)濕度分布隨距海遠(yuǎn)近與緯度高低而有不同。例如，我國東南沿海相對(duì)濕度年平均為80%,內(nèi)蒙古

西部只有40%。

二蒸發(fā)與凝結(jié)

蒸發(fā)面上出現(xiàn)蒸發(fā)還是凝結(jié)取決于實(shí)際水汽壓于飽和水汽壓的關(guān)系。當(dāng)e>E，出現(xiàn)蒸發(fā)；e<E,

則出現(xiàn)凝結(jié)。

（一）蒸發(fā)及其影響因素

1?影響蒸發(fā)的因素其影響因素重要涉及蒸發(fā)面的溫度、性質(zhì)、性狀、空氣濕度、風(fēng)等。

2?蒸發(fā)量實(shí)際工作中，一般以水層厚度（mm）表達(dá)蒸發(fā)速度，稱為蒸發(fā)量。蒸發(fā)量的變化與氣

溫變化一致，一日內(nèi)，午后蒸發(fā)量最大；日出前蒸發(fā)量最小。一年內(nèi)，夏季蒸發(fā)量大，冬季小。蒸發(fā)

量的空間變化受氣溫、海陸分布、降水量等因素的影響。

（二）凝結(jié)和凝結(jié)條件

凝結(jié)是發(fā)生在f2100%（e》E）過飽和情況下的與蒸發(fā)相反的過程。凝結(jié)現(xiàn)象在地面和大

氣中都能發(fā)生大氣中的水汽發(fā)生凝結(jié)，需具有一定的條件，既要使水汽達(dá)成飽和或過飽和，還需有

凝結(jié)核。

三水汽的凝結(jié)現(xiàn)象

（-）地表面的凝結(jié)現(xiàn)象

1?霜與露日沒后，地面及近地面層空氣冷卻，溫度減少。當(dāng)氣溫降到露點(diǎn)一下時(shí)，水汽即凝

附于地面或地面物體上。如溫度在00C以上，水汽凝結(jié)為液態(tài)，稱為露；溫度在00C以下，水汽凝

結(jié)為固態(tài)，稱為霜。霜常見于冬季，露見于其他季節(jié)，以夏季為最多。

2?霧淞和雨淞霧淞是一種白色固體凝結(jié)物，由過冷霧滴附著于地面物體或樹枝迅速凍結(jié)而成，

俗稱“樹掛”。多余現(xiàn)于寒冷而濕度高的天氣條件下。

雨淞是形成在地面或地物的迎風(fēng)面上的，透明的或毛玻璃狀的緊密冰層，俗稱“冰棱”。多半在溫度

為0~—60C時(shí)，由過冷卻雨、毛毛雨接觸物體表面形成；或是通過長(zhǎng)期嚴(yán)寒后，雨滴降落在物體

表面凍結(jié)而成。

（-）大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象

1?霧霧是漂浮在近地面層的乳白色微小水滴或冰晶。根據(jù)不同成因，霧可分為輻射霧、平

流霧、蒸汽霧、上坡霧和鋒面霧。

2?云云是高空水氣凝結(jié)現(xiàn)象?？諝鈱?duì)流、鋒面抬升、地形抬升等作用使空氣上升到凝結(jié)高度，

就會(huì)形成云。云有各式各樣的外貌特性。

根據(jù)云的形狀、云底高度及形成云的上升運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可將云分為以下幾類。

1）積狀云。涉及淡積云、濃積云和積雨云出現(xiàn)時(shí)常呈孤立分散狀態(tài)，是由于空氣對(duì)流上升,

體積膨脹絕熱冷卻，使水汽發(fā)生凝結(jié)而形成的。

2）層狀云。層狀云是均勻幕狀云層，通常具有較大水平范圍。覆蓋數(shù)千甚至上萬平方千米的地

區(qū)。層狀云是由空氣斜上升運(yùn)動(dòng)形成的。

3）波狀云波狀云是表面呈現(xiàn)波狀起伏或魚鱗狀的云層，涉及卷積云、高積云、層積云和層

云。通常因空氣密度不同、運(yùn)動(dòng)速度不同等的兩個(gè)氣層界面上產(chǎn)生波動(dòng)而形成的。

四大氣降水

（-）降水的形成

從云層中降落到地面的液態(tài)水或固態(tài)水，稱為降水。

降水是云中水滴或冰晶增大的結(jié)果。從雨滴到形成降水需具有兩個(gè)基本條件：一是雨滴下

降速度超過氣流上升速度；二是雨滴從云中降落到地面前不被完全蒸發(fā)。降水的形成，必須經(jīng)歷云

滴增大為雨滴、雪花及其他降水物的過程。云滴增長(zhǎng)重要有兩個(gè)過程：

1-云滴的凝結(jié)（凝華）增長(zhǎng)

在云的發(fā)展階段，云體上升絕熱冷卻，或不斷有水汽輸入，使云滴周邊的實(shí)際水汽壓大于其

飽和水汽壓云滴就會(huì)因水汽凝結(jié)或凝華而逐漸增大。當(dāng)水滴和冰晶共存時(shí)在溫度相同條件下，

冰面水汽壓小于水面水汽壓，水滴將不斷蒸發(fā)變小，而冰晶則不斷凝華增大這種過程稱為冰晶效

應(yīng)。

2?云滴的沖并增長(zhǎng)云滴大小不同，相應(yīng)具有不同的運(yùn)動(dòng)速度。云滴下降時(shí)，個(gè)體大的云滴落得

快，個(gè)體小的慢，于是大云滴“追上”小云滴，碰撞合并成為更大的云滴。

（-）降水的類型

根據(jù)降水形成因素（重要是氣流上升特點(diǎn)），可分為四個(gè)基本類型：

1?對(duì)流雨暖季空氣濕度較大，近地面氣層強(qiáng)烈受熱，引起對(duì)流而形成的降水稱為對(duì)流雨。

赤道全年以對(duì)流雨為主。我國西南夏季多對(duì)流雨。

2?地形雨暖濕空氣前進(jìn)途中碰到較高山地阻擋被迫抬升，絕熱冷卻，在達(dá)成凝結(jié)高度時(shí)便產(chǎn)

生降水。因此，山的迎風(fēng)坡常成為多雨中心;背風(fēng)坡因水汽早已凝結(jié)降落，且下沉增溫，將發(fā)生焚風(fēng)

效應(yīng)，降水很少，形成雨影區(qū)。

3?鋒面雨兩種物理性質(zhì)不同的氣團(tuán)相遇，暖濕空氣沿交界面上升，絕熱冷卻，達(dá)成凝結(jié)高度

便產(chǎn)生云雨。溫帶地區(qū)鋒面雨占重要地位。4-臺(tái)風(fēng)雨臺(tái)風(fēng)是產(chǎn)生在熱帶海洋上的一種空

氣漩渦。臺(tái)風(fēng)中有大量暖空氣上升，可產(chǎn)生強(qiáng)度極大的降水。

（三）降水的時(shí)間變化

1?降水強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)的降水量，稱為降水強(qiáng)度。氣象部門為擬定一定期間內(nèi)降水的數(shù)量特

性，并用以預(yù)報(bào)未來降水?dāng)?shù)量變化趨勢(shì),將降水強(qiáng)度劃分為若干等級(jí)：

2.降水的日變化一天內(nèi)的降水變化，在很大限度受地方條件限制，可大體分為兩個(gè)類型：

（1）大陸型特點(diǎn)是一天有兩個(gè)最大值，分別出現(xiàn)在午后和清晨；兩個(gè)最小值，分別出現(xiàn)在夜

間和午前。

（2）海洋型特點(diǎn)是一天只有一個(gè)最大值，出現(xiàn)在清晨，最小值出現(xiàn)在午后。

3.降水的季節(jié)變化降水季節(jié)變化因緯度，海陸位置、大氣環(huán)流等因素影響而不同。全球降水的

年類型大體可分為以下幾類：

（1）赤道型：全年多雨，其中有兩個(gè)高值和兩個(gè)低值時(shí)期。春、秋分之后降水量最多；冬、夏至

之后，降水量出現(xiàn)低值。這種類型分布在南北緯100以內(nèi)的地區(qū)。

（2）熱帶型：位于赤道型南北兩側(cè)。由于太陽在天頂?shù)臅r(shí)間不像在赤道上間隔相等，隨緯度的增

長(zhǎng)，兩段最多降水量時(shí)間逐漸接近,至回歸線附近合并為一個(gè)。

（3）副熱帶型：副熱帶全年降水只有一個(gè)最高值，一個(gè)最低值。大陸東岸降水量集中于夏季（季

風(fēng)型），大陸西岸則冬季多雨（地中海型）。

（4）溫帶及高緯型：內(nèi)陸及東海岸以夏季對(duì)流雨為主，西海岸則以秋冬氣旋雨為主。

（四）降水量的地理分布

降水量空間分布受緯度、海陸位置、大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)、地形等多種因素制約，降水的分布

存在緯度帶狀分布的特點(diǎn)。全球可劃分為四個(gè)降水帶：

1?赤道多雨帶赤道及其兩側(cè)是全球降水量最多的地帶。年降水量至少1500mm,一般為2023

3000mm

2?南北緯150?300少雨帶這一緯度帶受副熱帶高壓控制，以下沉氣流為主。是全球降水稀少

帶。大陸西岸和內(nèi)部一般局限性500mm,不少地方只有100~300mm。

3?中緯多雨帶年降水量一般為500~100mm。

4?高緯少雨帶本帶因緯度高，全年氣溫低，蒸發(fā)薄弱，大氣中所含水汽量較少，故年降水量一般不

超過300mmo

第三節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)和天氣系統(tǒng)

-大氣的水平運(yùn)動(dòng)

空氣運(yùn)動(dòng)是地球大氣最重要的物理過程。由于空氣運(yùn)動(dòng)，不同地區(qū)、不同高度之間的熱量、

動(dòng)量、水分等得以互換，不同性質(zhì)的空氣得以交流，從而產(chǎn)生各種天氣現(xiàn)象和天氣變化。

（-）作用于空氣的力

空氣的水平運(yùn)動(dòng)是由所受的力決定的。作用于空氣的力有：

1?水平氣壓梯度力氣壓分布不均勻產(chǎn)氣憤壓梯度,使空氣具有由高壓區(qū)流向低壓區(qū)的趨勢(shì)在

討論空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常把存在水平氣壓梯度時(shí)單位

質(zhì)量空氣所受的力，稱為水平氣壓梯度力G,其表達(dá)式為G=-l/pXaP/an^-l/pXAP/

An

式中，負(fù)號(hào)表達(dá)氣壓梯度力的方向從高壓指向低壓；P為空氣密度；AP/An為水平氣壓梯度。

2?地轉(zhuǎn)偏向力由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)使地球上運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱為地轉(zhuǎn)偏向力。涉及水平

和垂直兩個(gè)分量對(duì)于垂直分量，由于大氣存在靜力平衡對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)無關(guān)緊要。因此，只討論水平

分量。單位質(zhì)量空氣的水平地轉(zhuǎn)偏向力為A=2v3sin6式中，3為地球旋轉(zhuǎn)角速度；巾為地理緯

度；V為風(fēng)速。由方程可知赤道上地轉(zhuǎn)偏向力為零;兩極地轉(zhuǎn)偏向力最大，為2V3

3?慣性離心力當(dāng)空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受慣性離心力c作用。慣性離心力方向與空氣運(yùn)動(dòng)方向

垂直，并由曲線途徑的曲率中心指向外緣。其表達(dá)式為：c=v2/rv為空氣運(yùn)動(dòng)的線速度，r

為曲線的曲率半徑。

4?摩擦力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的氣層之間、空氣和地面之間都會(huì)產(chǎn)生互相作用阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)，這種

互相作用稱為摩擦力。摩擦力總是阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)。摩擦力的大小隨高度不同而變化。近地面層

（地面至30~50m）最大，高度愈高，作用愈若，到2km以上其影響可以忽略。此高度以上稱為自

由大氣，以下的氣層稱為摩擦層或行星邊界層。

（二）自由大氣的運(yùn)動(dòng)

自由大氣中，空氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律比摩擦層簡(jiǎn)樸?？諝庾髦本€運(yùn)動(dòng)時(shí)，只需考慮氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏

向力；空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，還需考慮慣性離心力。

1?地轉(zhuǎn)風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)指自由大氣中空氣作勻速直線運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)風(fēng)方向與氣壓場(chǎng)之間存在一定的關(guān)

系，即白貝羅風(fēng)壓定律：

當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，地轉(zhuǎn)偏向力與氣壓梯度力平衡，水平面上地轉(zhuǎn)風(fēng)表達(dá)式為：vg=-l/2p

sin4>XAP/An地轉(zhuǎn)風(fēng)是嚴(yán)格的平衡運(yùn)動(dòng)，等壓線必須是直線。

2?梯度風(fēng)自由大氣中，空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力、慣性離心力達(dá)成平衡時(shí)

的風(fēng)稱為梯度風(fēng)。當(dāng)空氣作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性離心力為零，梯度風(fēng)轉(zhuǎn)為地轉(zhuǎn)風(fēng)，因此地轉(zhuǎn)風(fēng)是梯度

風(fēng)的特例。

梯度風(fēng)有氣旋性彎曲和反氣旋性彎曲兩類。所以存在氣旋區(qū)內(nèi)梯度風(fēng)和反氣旋區(qū)內(nèi)的梯度風(fēng)。

反氣旋內(nèi)存在氣壓梯度極限值，此值與曲率半徑r有關(guān)。假如r很小或氣壓梯度力很大,地轉(zhuǎn)偏

向力不也許與方向相反的氣壓梯度力和離心力平衡，就不能維持梯度風(fēng)。所以反氣旋中心區(qū)不也許

存在很大的氣壓梯度。氣旋區(qū)內(nèi)則不存在極限值。

（三）風(fēng)隨高度的變化

1?地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化一熱成風(fēng)

水平溫度分布不均導(dǎo)致氣壓梯度隨高度發(fā)生變化，風(fēng)相應(yīng)的隨高度發(fā)生變化。有水平溫度梯度

引起的上下層風(fēng)的向量差，稱為熱成風(fēng)，用VT表達(dá)。

2?摩擦層中風(fēng)隨高度變化

摩擦層中，風(fēng)隨高度的變化受摩擦力和氣壓梯度隨高度變化的影響。在氣壓梯度不隨高度

變化的情況下，離地面愈遠(yuǎn)，風(fēng)速愈大，風(fēng)向與等壓線的交角愈小。把北半球摩擦層中不同高度上

風(fēng)的向量投影到同一水平面上,可得到一條風(fēng)向風(fēng)速隨高度變化的螺旋曲線,稱為?？寺菥€。

由?？寺菥€可以看到，當(dāng)高度很小時(shí)，風(fēng)速隨高度增長(zhǎng)不久，但風(fēng)向改變不大：隨高度增大

風(fēng)速增長(zhǎng)緩慢,風(fēng)向卻顯著向右偏轉(zhuǎn),最終趨于地轉(zhuǎn)風(fēng)。在離地面10m以下的氣層中摩擦力隨高度增

長(zhǎng)迅速減小,所以規(guī)定測(cè)風(fēng)儀離地面10?12m以上。

根據(jù)風(fēng)速大小可將風(fēng)力劃分為12級(jí)。如表所示：

二大氣環(huán)流

定義：是指大范圍內(nèi)具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運(yùn)營(yíng)的綜合現(xiàn)象。水平尺度可涉及某個(gè)地

區(qū)、半球甚至全球;垂直尺度有對(duì)流層、平流層、中間層或整個(gè)大氣圈的大氣環(huán)流；時(shí)間尺度有一

日至數(shù)日、月、季、半年、一年甚至數(shù)年的平均大氣環(huán)流。其重要表現(xiàn)形式涉及全球行星風(fēng)系、三

圈環(huán)流、定常分布的平均槽脊和高空急流、西風(fēng)帶中的大型擾動(dòng)、季風(fēng)環(huán)流。

（一）全球環(huán)流

1?全球氣壓帶

假如地表性質(zhì)均勻，那么地表氣壓完全取決于緯度。在熱力和動(dòng)力因子作用下，氣壓的水平

分布呈現(xiàn)規(guī)則的氣壓帶，且高低氣壓帶交互排列。

因素：這種分布規(guī)律重要由于地表溫度隨緯度分布不均勻?qū)е碌?。赤道附近，終年受熱，溫度

高，空氣膨脹上升，到高空向外流散，導(dǎo)致氣柱質(zhì)量減小，低空形成低氣壓，稱赤道低壓帶;兩極地

區(qū)氣溫低,空氣冷卻收縮下沉，積聚在低空，而高空伴有空氣輻和合,導(dǎo)致氣柱質(zhì)量增長(zhǎng)，在低空形

成高壓區(qū),稱極地高壓帶。從赤道上空流向兩極地區(qū)的氣流在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,流向逐漸趨于緯

線方向，阻滯來自赤道上空的氣流流向高緯，空氣質(zhì)量增長(zhǎng)，形成高壓帶，稱副熱帶高壓帶。副熱帶

高壓帶和極地低壓帶之間有一個(gè)相對(duì)的低壓帶稱為副極地低壓帶。

氣壓帶每年隨等溫線移動(dòng)幾個(gè)緯度，對(duì)季節(jié)性的氣候變化有影響。

2?行星風(fēng)系

定義:不考慮海陸和地形的影響，地面盛行風(fēng)的全球形式稱為行星風(fēng)系。依據(jù)氣壓系