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世界地理 泰山学院旅游与资源环境系 地理科学专业
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第一章 全球地表形态与全球气候 第一节 全球地表形态 第二节 全球气候带、气候型及其分布规律 第三节 全球地表环境的变化及其影响
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重点: 了解全球海陆分布大势; 理解板块构造理论及其对全球海陆演化的解释和气候的全球变化、全球性自然灾害;
掌握全球气候分布规律及主要自然灾害的成因。
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第一节 全球地表形态 全球海陆分布大势 大陆和洋底地形 地表形态的演化
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一、全球海陆分布大势 1.七大洲、四大洋 (1)陆地、海洋——最大的地理单元。
总面积5.1亿km2,陆地1.49亿km2,海洋3.61亿km2 地球表面海陆分布不均匀。 (2)大陆、岛屿、大洲——大陆与岛屿又是组成陆地的基本单元。 六大陆,众多的岛屿和群岛——大洲是人们(古希腊人)从“人地关系”角度对地球表面差异性的初步认知,通常指大陆及其附近的岛屿。 七大洲及其边界—— (3)大洋、陆间海、边缘海、海湾、海峡——
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七大洲示意图
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资料卡 总体海陆面积对比——71%:29% 北半球海陆面积对比——60.7%:39.3% 南半球海陆面积对比——80.9%:19.1%
东半球海陆面积对比——65%:35% 西半球海陆面积对比——80%:20% 水半球海陆面积对比——90.5%:9.5% 陆半球海陆面积对比——52.7%:47.3%
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2.全球海陆分布特点 (1)陆地主要集中于北半球。陆地占北半球总面积的2/5,占南半球陆地总面积的1/5。在北半球的中、高纬度,陆地分布几乎连续不断,最为宽广;南半球的陆地在中、高纬度显著收缩,56°—65°S之间,除一些岛屿外,几乎全部为广阔的海洋。但是北半球的极地是一片海洋——北冰洋;而南半球的极地却是一块陆地——南极大陆。
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(2)多数大陆南北成对分布,又通过海峡或地峡断续相连,并且形状多是北宽南窄,略呈倒三角形。北美和南美,欧洲和非洲,亚洲和澳大利亚,每对大陆之间都是地壳破裂地带,形成规模较大的陆间海,岛屿星罗棋布,火山和地震活动非常强烈。 (3)某些大陆海岸轮廓特点鲜明。如在亚欧大陆东缘被一连串花采状岛屿群环绕,形成向东突出的岛弧,岛弧外侧则是一系列深邃海沟;大西洋两岸一侧的陆地突出部分能和另一大陆的凹进部分嵌合起来,仿佛原是由一块大陆分离开来似的。 总之,全球海陆分布极不均匀,南北半球、东西半球、水陆半球之间差别很大,但水域面积占绝对优势。
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二、大陆和大洋地形基本特点 1.大陆地形主要特征 全球陆地表面高低相差悬殊(平均海拔875米、最高8844.43米、最低海拔-392米)。
地形类型复杂多样。(中低山地和高原分布广泛,占34.6% ;古生代的山脉较低缓;平原和丘陵分布面积最大,占52.2% ;平原占1/4,多由大河冲积而成 ) 两类高原。 高大的山脉构成陆地地形结构的主要骨架 。(两大高山带) 地形结构因洲而异,各具特色 。
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世界地形图
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资料卡 ——世界十五座8000米以上的山峰 1、珠穆朗玛峰(Qomolangma , Everest),海拔 ,喜马拉雅山脉中段中国西藏定日县与尼泊尔交界,东经86°55’31, 北纬27°59’17。1953年英国登山队首次从南坡登顶。 2、乔戈里峰(Qogir)海拔8611,喀拉昆仑山脉中国新疆和克什米尔地区巴基斯坦实际控制区的界峰,东经76°30’51,北纬35°52’55;1954年意大利登山队首次登顶。 3、干城章嘉峰(Kanchenjunga), 海拔8586,喜马拉雅山脉中段尼泊尔和锡金的边界线上,东经88°09’01,北纬27°42’09,1955年英国登山队首次登顶。
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4、洛子峰(Lhotse), 海拔8516,喜马拉雅山脉中段中国西藏定日县与尼泊尔交界,东经86°56’10,北纬27°57’43,1955年瑞士登山队首次登顶。
5、马卡鲁峰(Makalu), 海拔8463,喜马拉雅山脉中段中国西藏定日县与尼泊尔交界,东经87°05’20,北纬27°53’23;1955年法国登山队首次登顶。 6、卓奥友峰(Cho Oyu), 海拔8201,喜马拉雅山脉中段中国西藏定日县与尼泊尔交界,东经86°39’43,北纬28°05’37,1954年奥地利登山队首次登顶。 7、道拉吉里峰(Dhaulagiri),8172,喜马拉雅山脉中段尼泊尔境内,东经83°29’43,北纬28°41’46,1960年瑞士、波兰、美国联合登山队首次登
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8、马纳斯鲁峰(Manaslu), 海拔8156,喜马拉雅山脉中段尼泊尔境内,北纬35°14′21〃,东经74°35′24〃, 1956年日本登山队首次登顶。
9、南迦帕尔巴特峰(Nanga Parbat),海拔8125,喜马拉雅山脉西段巴基斯坦境内,东经,北纬,1953年西德和奥地利联合登山队首次登顶。 10、安纳普尔纳峰(Annapurna), 海拔8091, 喜马拉雅山脉中段尼泊尔境内,东经83’49’20,北纬28’35’45,1950年法国登山队首次登顶。 11、加舒尔布鲁木峰(Gasherbrum Ⅰ), 海拔8068,喀拉昆仑山脉中国新疆和克什米尔地区巴基斯坦实际控制区的界峰,东经76’41’48,北纬35’43’30,1958年美国登山队首次登顶。 12、布洛阿特峰(Broad),8047,喀拉昆仑山脉中国新疆和克什米尔地区巴基斯坦实际控制区的界峰,东经76’34’25,北纬35’48’35,1957年奥地利登山队首次登顶。
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13、加舒尔布鲁木Ⅱ峰(Gasherbrum Ⅱ), 海拔8034,喀拉昆仑山脉中国新疆和克什米尔地区巴基斯坦实际控制区的界峰,东经76’39’15,北纬35’45’31,1956年奥地利登山队首次登顶。 14、希夏邦马峰(Xixabangma), 海拔8012,唯一一座完全在中国境内的8000山峰,喜马拉雅山脉中段,东经85’46’55,北纬28’21’07,1964年中国登山队10人首次登顶,这是人类征服的最后一座8000以上的山峰。 15、中央峰,海拔8011米,是世界上第15座海拔8000米以上的高峰,位于北纬35度49分,东经76度34分,距世界第二高峰乔戈里峰东南方向8.35公里。是中科院冰川学米德生在1998年编制乔戈里峰地图的过程中发现的, 它被命名为“中央峰”。中央峰隐藏在喀喇昆仑山脉冰川深处, 目前尚未被人类征服过。”
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14、希夏邦马峰(Xixabangma), 海拔8012,唯一一座完全在中国境内的8000山峰,喜马拉雅山脉中段,东经85’46’55,北纬28’21’07,1964年中国登山队10人首次登顶,这是人类征服的最后一座8000以上的山峰。 15、中央峰,海拔8011米,是世界上第15座海拔8000米以上的高峰,位于北纬35度49分,东经76度34分,距世界第二高峰乔戈里峰东南方向8.35公里。是中科院冰川学米德生在1998年编制乔戈里峰地图的过程中发现的, 它被命名为“中央峰”。中央峰隐藏在喀喇昆仑山脉冰川深处, 目前尚未被人类征服过。”
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2. 海底地形特点: 平均深3800米;地形复杂,起伏大于陆地(最低-11034,最高4170). 三大地形单元:
大陆边缘 ——大陆架,大陆向海洋自然延伸并被海水淹没的部分;大陆坡,大陆架向洋底的过度地带;大陆架和大陆坡是一个整体,合称大陆边缘。 大陆坡底部是大陆和海洋的真正分界,即海沟。 洋底——大洋主体部分,占海洋总面积80%以上 。 洋中脊——各大洋中部有一条洋中脊,彼此相连,贯通四大洋中脊西侧分布着各种海岭、海峰、海台、海盆等地形 。
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海底三大地形 示意图
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三、地表形态的演化 每一地质时期的地表形态,都是地球内力和外力矛盾斗争的产物今天海陆的分布及其千姿万态的起伏,则是地球发展史中的历史一幕 。
关于海陆演化过程和机制等地球科学的根本问题,地学界仍有不同的见解,但被称为 “三步曲”的大陆漂移说-海底扩张论-板块构造论,是解释地壳水平运动问题的著名理论。 板块构造理论简介 根据板块构造理论解释地表形态的演化
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公元1620年,英国人培根就已经发现,在地球仪上,南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。
大陆漂移说的创立及其证据: 2.7亿年前的海陆分布 公元1620年,英国人培根就已经发现,在地球仪上,南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。 1912年,德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的某些相似性,提出了大陆漂移的假说。
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非洲与南美洲大陆拼合示意图
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古生代生物化石分布区与前冈瓦纳陆块示意图
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(一)板块构造理论简介 “板块构造理论” 是法国人勒皮琼于1968年提出的。 1 板块的划分和板块运动 1.1 板块的概念:
1.1 板块的概念: 板块指的是岩石圈板块,包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部。 在地幔对流的驱动下,岩石圈板块驮伏在地幔软流层上象传送带那样作大规模水平运动。
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1.2 六大板块: 勒皮雄把全球岩石圈划分为六大(一级)板块: 亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块、南极洲板块和太平洋板块。 大板块还可分出若干次一级的板块,如东太平洋洋隆与秘鲁-智利海沟之间的纳兹卡板块、东太平洋洋隆与中美海沟之间的科科斯板块等。 沿大陆内部大型板块的边界上,往往还镶嵌着众多的小板块。
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1.3 划分依据 把地震带作为板块划分的标志,其在地形上表现为大洋中脊、海沟、褶皱山系等。 在板块内部,地壳相对稳定,板块交界处地壳比较活跃,火山、地震、断裂、挤压褶皱、岩浆活动和变质作用都非常强烈。
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世界地震分布图
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1.4 板块边界类型及板块运动 板块边界类型不同,其两侧板块运动方式也不同。 洋中脊-离散型板块边界,两侧板块相背分离,也称增生边界 海沟-年轻褶皱山-汇聚型板块边界,两侧板块相向而行,板块汇聚。其中:海沟为洋壳向陆壳的俯冲带,又称俯冲边界;年轻造山带为大洋闭合、大陆碰撞的地缝合线,又称为碰撞边界 转换断层-平错型板块边界,两侧板块相互滑过。
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板块的全球互动:由板块的扩张、俯冲、碰撞、和错动构成,它们相互协调,彼此关联 。
亚欧板块、印度洋板块及美洲板块向太平洋方向推进,后缘则是大西洋和印度洋的张开;太平洋内部的太平洋板块、科科斯板块和纳兹卡板块则向太平洋周缘的海沟俯冲潜没,其后缘则是东太平洋洋隆的扩张。亚欧板块南缘的碰撞边界(阿尔卑斯-喜马拉雅造山带)的形成,与非洲板块、及原属冈瓦纳的阿拉伯板块和印度板块向北朝亚欧板块推移有关,这一推移又是大西洋、印度洋扩张的结果。 由于大洋中脊更多地分布在南半球,各大洋中脊在南端相互串连,北端却没入大陆之下,这就使得一些板块具有向北运动的趋向。
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2 地壳构造发展的基本规律 大陆、洋底和大陆边缘是地球上第一级构造-地形单元,它们或处于板块内部或处于不同的板块边界,从而呈现出不同而且复杂的构造环境,据此,可将全球大地构造划分为十二种基本类型(各种类型之间相互转换,即大陆的漂移,大洋的盛衰 ) :
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3 大洋的发展与大陆的分合 大陆地台→地表穹形隆起→地台内出现张性裂隙→发生断裂陷落形成大陆裂谷→大陆地台转变为离散型板块边界(雏形)→大陆地壳完全破裂、地幔物质上涌形成新洋壳→典型的离散型板块边界→大陆与新洋盆的过渡地带出现新生大陆边缘 →洋盆逐渐展宽,大陆边缘远离扩张中心 ,进入了所谓大西洋型大陆边缘发展阶段→通过冷缩沉陷和均衡沉陷,不断加积 ,陆缘下沉 ,进而出现出现埋葬板块的海沟 ,即大西洋型大陆边缘遂转化为安第斯型大陆边缘或岛弧-海沟系→洋底的俯冲导致板块的汇聚和大洋闭合,出现板块缝合带。
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(二)根据板块构造理论解释地表形态的演化
板块构造认为,大陆自距今7亿年的前寒武纪以来,经历了合、分、再合、再分的过程,大洋相继发展演变,同时产生各地质时期的褶皱带: 前寒武纪——泛大陆、泛大洋。 寒武纪(距今5.7亿年 )——古北美、欧、亚和冈瓦纳四块古陆,其间为前海西海、前加里东海、前乌拉尔海和古地中海相隔 。 泥盆纪(距今3.9亿年)——古北美与古欧陆块相撞、形成加里东褶皱,两块古陆缝合 。 上石炭纪(距今3亿年)——冈瓦纳古陆与古欧-北美陆块相撞,形成海西褶皱 。 上二叠纪(距今2.25亿年)——古亚大陆与冈瓦纳-古欧-北美两陆块相撞,形成乌拉尔褶皱 。 古生代大陆漂移的总趋势是由分而合 。
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距今7亿年的前寒武纪 距今5.7亿年的寒武纪
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距今3.9亿年的泥盆纪 距今3亿年的上石炭纪
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距今2.25亿年的上二叠纪 距今2亿年的三叠纪
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从中生代开始,大陆漂移的主要趋势是冈瓦纳古陆发生多次分裂解体,其裂解的块体向北漂移,相继归并于劳亚古陆。
距今2亿 年中生代早期,泛大陆再次分裂为南北两大古陆,南为冈瓦纳古陆;北为劳亚古陆。 三叠纪末 劳亚古陆与冈瓦纳古陆进一步分离,只有在现今的伊比利亚半岛一角相连,在西边形成了一个向西开口的大海湾,这是大西洋的前身;冈瓦纳古陆逐渐分裂为南美-非和南极洲-澳大利亚-印度两陆块, 侏罗纪末 印度与南极-澳大利亚陆块脱离向北漂移,其间形成印度洋前身。印支、西藏等地块先后与亚洲大陆碰撞,并发生印支和燕山运动。
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距今7000万年上白垩纪 南美-非陆块也一分为二,南大西洋和印度洋逐渐形成,古地中海缩小;北美与亚欧大陆分离,向西北漂移,北大西洋和北冰洋逐渐形成。
新生代 印度向北漂移到亚欧大陆南缘,二者碰撞,青藏高原隆起,喜马拉雅山系形成,古地中海东部完全消失;非洲继继向北推进,古地中海西部逐渐缩小到现在的规模,欧洲南部被挤压成阿尔卑斯山系;南、北美在向西漂移过程中,前缘受到太平洋地壳的挤压,隆起为科迪勒拉-安第斯山系,同时两个美洲在巴拿马地峡处复又相接;澳大利亚大陆脱离南极洲,向东北漂移到现在的位置。于是,当今海陆的基本轮廓基本形成。
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(三)根据板块理论的海陆演化模式 展望全球地表动态的未来
(三)根据板块理论的海陆演化模式 展望全球地表动态的未来 随着大西洋和印度洋的继续扩张,太平洋将进一步缩小。 印度和非洲继续向北推移,一定时期内将使喜马拉雅山、青藏高原等继续抬升,直到印度南缘出现新的海沟时,挤压应力才消失。 非洲的北移将使比斯开湾逐渐合拢, 地中海完全消失,非洲与欧洲连接,其间升起高大山系。
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东非大裂谷最终完全裂开,形成新的大洋,非洲大陆解体。
澳大利亚将继续向北漂移,先与马来群岛碰撞连接,最后可能与亚洲相遇或彼此相擦而过。 北美西部的加利福尼亚湾将进一步裂开,圣安德列斯断层以西的陆块将随太平洋板块向北漂移,成为孤立的岛屿。 最后,各大陆将在太平洋的位置上相遇汇聚,太平洋完全闭合,亚洲与美洲大陆连接,巨大的山系将在其间崛起,一个新的泛大陆将告诞生。
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(四)板快构造理论的新进展 “地壳弦动” 理论——认为在日月引潮力的作用下地壳的螺旋转动才是大陆版块漂移的真正动力 。
1996年,美国的哥伦比亚大学的宋晓东博士和Paul Richards发现了地球内核差速旋转的惊人的地震学证据。地球内核以约每年1度 (或1.1度)的差速旋转速率相对于地幔向东旋转,估计自1900年到1996年的96年间,内核已旋转了1/4圈多。大约每 年,内核就要相对地幔和地壳多转一圈。 他们发现地核相对于地壳向东旋转的,或者,地壳相对于地核向西。由于受到“刹车力”的作用,地球转得越来越慢了。目前已发现4亿年前的泥盆纪,每年约有400转,6500万年前的白垩纪,每年约有376转,而现在每年为365转,表明一年的日数在减少,也就是说,日长在增加,地球自转在减慢。 地壳弦动是因为受到有四种力的影响。[1]自转的离心力。[2]两极的G值大于赤道的G值。[3]日月有角度(地轴倾斜)的引潮力(刹车力)。[4]重要的月球加之九大行星联线的引力。地壳弦动就是上述的四种力使地壳产生的揉搓性的复杂运动。
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第二节 全球气候带、气候型 及其分布规律 全球气候带和气候型 世界气候分布规律
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一、全球气候带和气候型 根据形成气候的主要因素和气候的基本特点,舍其小异,取其大同,可以把全世界分成若干气候带和气候型。
气候带与气候型的划分有多种方法,国内外地学上应用最广的有三种气候分类法:柯本气候分类法、斯查勒气候分类法以及我们著名学者周淑贞从发生学的观点出发进行的气候分类法。
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世界气候分布图
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柯 本 气 候 分 类 表
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斯 查 勒 气 候 分 类 表二
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斯 查 勒 气 候 分 类 表(三)
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二、世界气候分布规律 气候的纬向地带性 气候的非纬向地带性 气候的垂直地带性
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1.气候的纬向地带性 定义: 气候的纬向地带性是指由于形成气候的主导因素,即太阳辐射在地球表面的不均衡分布所引起的热力差异和由此产生的全球性气压带、风带及其季节位移,导致各气候带和气候型普遍具有东西沿纬线方向延伸,南北沿经线方向更替而呈带状分布的规律。这是世界气候分布的基本规律。 地域分布及成因 :在大陆的低纬和高纬地带表现明显。因为在这两个纬度地带,冷与暖的矛盾处于比较稳定有常的状态。前者接收太阳辐射多,高温是全年气候的主导因素;后者接收太阳辐射少,严寒是全年气候的主导因素。因而各种气候类型因纬度不同而南北更替,多呈带状分布,有的甚至横贯大陆东西。
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呈纬向地带性的主要气候类型:低纬地带的赤道多雨气候、热带干湿季气候、热带干旱与半干旱气候(内陆型);高纬地带的亚寒带大陆性气候、极地长寒气候、极地冰原气候。
局地性纬向地带性气候类型分布更为普遍,见于各个地带。
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2.气候的非纬向地带性 定义:气候的非纬向地带性是指,由于海陆位置,洋流性质,地形起伏,山脉走向等非地带性因素对水热的再分配作用,不同纬度地干扰破坏了气候的纬向地带性规律,使气候类型的分布呈现南北延伸,东西更替(即在同一气候带出现不同气候型或同一气候型分布在不同气候带)的分布规律。 地域分布及成因:在中纬度表现最显著,尤以北半球中纬度最突出。原因是中纬度地区是冷暖气团交绥处,变化大,无常态;北半球中纬度陆地面积宽广,内陆距海遥远,干湿差异大,且海陆热力差异显著。
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呈非纬向地带性分布的主要气候类型:热带季风气候、热带海洋性气候、亚热带夏干气候、亚热带季风气候、亚热带湿润气候、亚热带干旱与半干旱气候、温带季风气候、温带大陆性湿润气候、温带海洋性气候、温带大陆性干旱与半干旱气候等。
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3.气候的垂直地带性 定义:气候的垂直地带性是指,由于气温和降水随海拔高度而发生垂直变化,使得气候从山麓到山顶发生带状更替的规律。统称高山气候(或山地气候) 分布: 凡有高山的地方,都有垂直气候分带,但纬度、高度、坡向不同的山体, 其带谱和基带完全不同。
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垂直地带性与纬向地带性的比较: 相似点——
在特征上,高山地区的高度变化似同纬度变化,特别是在低纬度的高山地区,从山麓到山顶,就好象从赤道走到极地一样,层次分明、有规律地再现了水平方向更替的各种气候带; 在成因上,两者都是因为气温和降水的变化引起的。
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不同点—— 在特征上,在同一高山地区的山麓与山顶,太阳辐射的日变化和季节变化是一致的,而低纬与高纬则不一致,极地甚至有半年极夜和半年极昼,赤道则全年太阳辐射都很强;由山麓到山顶气温年较差渐小,而由低纬到高纬,气温年较差渐大;由山麓到山顶降水量是不断增加的,过了最大降水带逐渐减少,而由低纬到高纬降水量一般是逐渐减少的;垂直气候带带谱一般窄而清晰,水平气候带则一般宽且过渡缓慢 。 在成因上,山顶的寒冷主要是由于空气稀薄,吸收太阳辐射的物质稀少,尤其是吸收地面长波辐射的CO2和水汽等特别少,地面有效辐射(失热)多而造成的;而高纬度的低温是由于太阳辐射减少而造成的。
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第三节 全球地表环境的变化 及其影响 气候变化的史实 全球气候的时空变化 影响气候变化的因素 地质灾害——火山、地震、泥石流 全球性
自然灾害 气候变化的史实 影响气候变化的因素 地质灾害——火山、地震、泥石流 生态灾害——沙漠化、病虫害、瘟疫等
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一、全球气候的时空变化 地球气候史可追溯到距今20±2亿年。据分析,世界上的气候一直不停得经历着长度为几十年到几亿年为周期的冷暖、干湿交替变化。 大冰期与大间冰期气候-时间尺度约为几百万年到几万万年。 亚冰期气候与亚间冰期气候-时间尺度约为几十万年。 副冰期与副间冰期气候-时间尺度约为几万年。 寒冷期与温暖期气候-时间尺度约为几百年到几千年。 世纪及世纪内气候变动-时间尺度为几年到几十年。 根据时间尺度和研究方法,可将地球气候变化史分为三个阶段:地质时期的气候变化、历史时期的气候变化和近代气候变化。
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1.地质时期的气候变化 时间跨度距今22亿—1万年,其最大特点是冰期与间冰期交替出现。
在漫长的古气候变迁过程中,反复经历过几次大冰期气候。其中三个大冰期都具有全球性的意义,发生的时间也比较确定: 震旦纪大冰期—— 发生在距今约6亿年前。在亚、欧、非、北美和澳大利亚都有分布。 石炭——二迭纪大冰期——发生在距今2—3亿年。受到这次冰期气候影响的主要是南半球。在北半球除印度外,目前还未找到可靠的冰川遗迹。这时我国仍具有温暖湿润气候带、干燥带和炎热潮湿气候带。
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第四纪大冰期——约从距今200万年前开始直到现在(是对人类有史以来的地理环境影响最显著的一次大冰期)。
在大冰期之间是比较温暖的大间冰期。石炭纪是古气候中典型的温和湿润气候。当时森林面积极广,最后形成大规模的煤层,树木缺少年轮,说明当时树木终年都能均匀生长,具有海洋性气候特征,没有明显季节区别。整个中生代的三迭纪、侏罗纪、白垩纪,都是温暖的气候。到新生代的第三纪时,世界气候更趋暖化。是世界主要的成煤期。
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第四纪大冰期 该冰期最盛时在北半球有三个主要大陆冰川中心: 斯堪的那维亚冰川中心:冰川曾向低纬伸展到51°N左右;
西伯利亚冰川中心:冰层分布于北极圈附近60°—70°N之间,有时可能伸展到50°N的贝加尔湖附近。 同时陆地有24%的面积为冰所覆盖,另有20%的面积为永冻土。
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在这次大冰期中,冰川多次进退。根据对欧洲阿尔卑斯山区第四纪山岳冰川的研究,确定有5个亚冰期;我国的研究则定出4次亚冰期。
亚冰期平均气温约比现代低8°—12℃;亚间冰期气温比现代高——北极约高10℃以上,低纬地区约高5.5℃左右。冰盖整个消失。 在每个亚冰期之中,气候也有波动,例如在大理亚冰期中就至少有5次冷期(或称副冰期),而其间为相对温暖时期(或称副间冰期)。每个相对温暖时期一般维持1万年左右。目前正处于一个相对温暖的后期。
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2.历史时期的气候变化 自第四纪更新世晚期(约距今1万年左右)开始,全球进入冰后期。
挪威的冰川学家作出冰后期近1万年来挪威的雪线升降图,并表明,近1万年雪线升降幅度很大,说明期间世界气候有两次大的波动:一次是公元前5 000年到公元前1500年的最适气候期,当时气温比现在高 3°—4℃(雪线升高);一次是15世纪以来的寒冷气候(雪线降低),其中1550—1850年为冰后期以来最寒冷的阶段,称小冰河期,当时气温比现在低1°—2℃。中国近5000年来的气温变化(虚线)大体上与近5000年来挪威雪线的变化相似,图中两条曲线变化趋势大体一致。
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气候波动是全球性的、冷暖起伏是先后呼应的,图中给出的近600年来不同地区气温序列图,具有很大的一致性:
17世纪比较冷。图中b、c、e表明从公元1550年前后气温出现明显的负距平,开始进入寒冷时期,图a也有同样的趋势,图d与f 则推迟到公元1600年才进入寒冷期。 18世纪相对较暖。维图中f仍维持较冷,但在18世纪前期寒冷有所减弱。 19世纪又是一个寒冷期。只有在图e相对冷的程度弱一些,大约在公元1800—1850年之间气温达到最低,因此在历史时期将公元1550—1850年定为小冰期。在小冰期中气温负距平约为-0.5℃。
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3.近代气候变化
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全球气候变化的环境响应 水圈 生物圈 岩石圈 智慧圈 大气圈
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影响气候变化的因素: 气候的形成和变化受多种因子的影响和制约。太阳辐射和宇宙-地球物理因子都是通过大气和下垫面来影响气候变化的。人类活动既能影响大气和下垫面从而使气候发生变化,又能直接影响气候。在大气和下垫面间,人类活动和大气及下垫面间,又相互影响、相互制约,这样形成重叠的内部和外部的反馈关系,从而使同一来源的太阳辐射影响不断地来回传递、组合分化和发展。在这种长期的影响传递过程中,太阳又出现许多新变动,它们对大气的影响与原有的变动所产生的影响叠加起来,交错结合,以多种形式表现出来,使地球有史以来,气候的变化非常复杂。
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二、全球性自然灾害及防治——减灾 地质灾害——火山、地震、泥石流 气候灾害——风灾、旱涝灾害、厄尔尼诺现象、 拉尼娜现象等
生态灾害——沙漠化、环境灾害、病虫害、瘟疫等
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世界地震分布图
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2004年12月26日印尼9.0级海底地震 238945人死亡或失踪
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2004年12月26日印尼9.0级海底地震之后
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2006年5月27日印尼爪哇省6.2级地震 据中国地震台网测定,北京时间2007年9月12日19时10分23.9秒 在印尼苏门答腊南部海中(南纬4.4,东经101.5) 发生8.5级地震。 据中国地震台网测定,北京时间2007年3月6日11时49分,在印度尼西亚苏门答腊岛(南纬0.6度,东经100.5度)发生6.6级地震。据中国地震台网测定。
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美国科学家密切关注圣海伦斯火山
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墨西哥西北部科利马火山爆发10/20004
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美国遭遇龙卷风
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厄尔尼诺与拉尼娜现象 厄尔尼诺——词源出于西班牙文“El Nino”,原意是“圣婴”。最初用来表示在有的年份圣诞节前后,沿南美秘鲁和厄瓜多尔附近太平洋海岸出现的一支暖洋流,后来科学上用此词表示在南美西海岸(秘鲁和厄瓜多尔附近)延伸至赤道东太平洋向西至日界线(180°)附近的海面温度异常增暖现象(连续6个月高于常年0.5℃)。 拉尼娜——西班牙语中“小女孩”的意思,用以指赤道太平洋东部和中部海面温度大范围持续异常变冷(连续6个月低于常年0.5℃以上)的现象。 拉尼娜定义正好与厄尔尼诺相反,所以也称为反厄尔尼诺。它对天气气候的影响大致与厄尔尼诺相反,但其影响程度和威力较厄尔尼诺要小。
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厄尔尼诺的影响 厄尔尼诺对气候的影响以环赤道太平洋地区最为显著。在厄尔尼诺年,印度尼西亚、澳大利亚、印度半岛和巴西东北部均出现干旱,而从赤道中太平洋到南美西岸则多雨。许多观测事实还证明,厄尔尼诺事件通过海气作用的遥相关,还对相当远的地区,甚至对北半球中高纬度的环流变化亦有一定的影响。据研究当厄尔尼诺出现时,将促使日本列岛及我国东北地区夏季发生持续低温。 1997年9月至98年4月, 厄尔尼诺使41个国家出现水灾,22个国家出现旱灾,巴西和印尼森林大火;
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2004年我国长江流域洪水与厄尔尼诺引起西太平流副高的异常有直接关系。7月10日, 副高主体已北抬到30度,又突退到18度,这种现象历史上从未有过。
厄尔尼诺年,我国东北大部、江淮流域、浙江、福建、广东、云南、青海和新疆等部分地区降水明显偏多,华北、陕西、甘肃、宁夏、河南、西南和广东北部等大部地区降水偏少。在厄尔尼诺次年,东北西部、华北大部、陕甘宁、新疆小部、湖南、江西、广东、福建和西南大部地区降水偏多;降水偏少的地区是东北东部、内蒙东北部、江淮流域、四川东部、青海和新疆大部。厄尔尼诺当年和次年,我国6-8月温度偏低。 厄尔尼诺年,热带风暴次数偏少。西太平洋副高偏强、面积大、西伸明显。
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厄尔尼诺的成因 在常年,此区域东向信风盛行,在平均风速下,沿赤道太平洋海平面高度呈西高东低的形势。西太平洋斜温层深度约200m,东太平洋仅50m左右,这种结构与西暖东冷的平均海温分布相适应(图a)。但是在东风异常加强的情况下(图b),赤道表面东风应力把表层暖水向西太平洋输送,在西太平洋堆积,那里的海平面就不断抬升,积累大量位能,斜温层加深。而东太平洋在离岸风的作用下,表层海水产生强的离岸漂流,造成这里持续的海水质量辐散,海平面降低,次层冷海水上翻,导致这里成为更冷的冷水带。此冷水带有丰富的营养盐分,使得浮游生物大量繁殖,为鱼类提供充足的饵料,鱼类又为鸟类提供丰盛的食物,所以这里鸟类甚多,鸟粪堆积甚厚,成为当地一项重要资源。在冷水带上,气温高于水温,空气层结稳定,对流不易发展,雨量偏少,气候干旱。
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可是每隔数年,东向信风发生张驰(即减弱),此处的冷水上翻现象消失,并使西太平洋原先积累的位能释放,表层暖水向东回流,导致赤道东太平洋海平面升高,海面水温增暖,秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖洋流,海水温度出现正距平(图c),下层海水中的无机盐类不再涌向海面,导致当地的浮游生物和鱼类大量死亡,大批鸟类亦因饥饿而死,形成一种严重灾害,与此同时,原来的干旱气候突然转变为多雨气候,甚至造成洪水泛滥, 这就成为厄尔尼诺事件。
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a.平均状况 b.强信风 c.信风张驰
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南方涛动 南方涛动是指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系。即南太平洋副热带高压比常年增高(降低)时,印度洋赤道低压就比常年降低(增高),两者气压变化有“跷跷板”现象,称之为涛动。
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为了定量地表示涛动振幅的大小,不少学者采用南太平洋塔希堤岛(143°05'W,17°53'S)的海平面气压(代表南太平洋副热带高压)与同时期澳大利亚北部的达尔文港(130°59‘E,12°20’S)的海平面气压(代表印度洋赤道低压)差值,经过一定的数学处理来计算南方涛动指数(SOI),将历年赤道东太平洋海面水温SST(指在纬度0°—10°S,经度180°W向东至90°W)与同时期南方涛动指数SOI进行对比,发现厄尔尼诺/南方涛动(合称为ENSO)事件的主要特征是当赤道东太平洋海水温度(SST)出现异常高位相(增暖)时,南方涛动指数SOI却出现异常低位相(塔希堤岛气压与达尔文气压差值减小)。
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图中给出1870—1990年的SST(0°—10°S,90°—180°W)与SOI的年平均距平曲线,为了便于比较,图中SOI的坐标向上为负,以适应两者的负相关。关于赤道东太平洋海水温度SST达到怎样的正距平,才算厄尔尼诺出现,目前尚无公认的统一标准,但大体上连续三个月SST正距平在0.5℃以上或其季距平达到0.5℃以上,即可认为出现一次厄尔尼诺事件,达到上述数值的负距平时,则为反厄尔尼诺事件。
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低纬度涛动的物理图解
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第一章 作业 运用板快构造理论解释全球海陆分布和地表形态主要特征 简述世界主要气候类型的分布规律和主要分布区
以亚欧大陆为例论述中纬度地区气候的主要特征和成因
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