地球科学概论相关知识

4 气团与锋面的概念 气团过境与锋面过境的天气特征 气团是指气象要素 主要指温度和湿度 水平分布比较均匀的大范围的空气团 在同一气团 中 各地气象要素的重点分布几乎相同 天气现象也大致一样 气团的水平范围可达几千 公里 垂直高度可达几公里到十几公里 常常从地面伸展到对流层顶 气团的分类方法主 要有三种 一种是按气团的热力性质不同 划分为冷气团和暖气团 第二种是按气团的湿 度特征的差异 划分为干气团和湿气团 第三种是按气团的发源地 常分为北冰洋 气团 极地气团 热带气团 赤道气团 1 冷气团 ColdAirMass 气团温度低于流经地区下垫面温度的 或两个气团相遇时 温度较低者 叫冷气团 当冷气团向南移行至另一地区时 不仅会使这个地区变冷 且由 于气团底部增暖 气温直减率增大 气层往往趋于不稳定 有利于对流的发展 产生不稳 定天气 低层的能见度一般较好 夏季 若冷气团中水汽含量多 常形成积云和积雨云 产生雷阵雨天气 冬 春两季 由于冷气团中湿度较小 常是干冷天气 冷气团内气温 风等气象要素有明显的日变化 夜间低层辐射冷却 在大陆上可形成辐射雾 2 暖气团 WarmAirMass 气团温度高于流经地区下垫面温度的 或两个气团相遇时 温度较高者 叫暖气团 当暖气团向北移行至另一地区时 不仅会使这个地区变暖 且由 于气团底部变冷 气温直减率变小 会使该地上空气层的稳定度增大 对流运动不易发展 产生稳定性天气 因为气层稳定 水汽及尘埃 烟粒等杂质常聚集在低层 所以暖气团中 低层的能见度差 如果暖气团中水汽含量多 常形成层云 层积云 并下毛毛雨 有时会 出现平流雾 如果暖气团中水汽含量较少 天气就较好 锋面就是温度 湿度等物理性质不同的两种气团的交界面 或者叫做过渡带 锋面与地面 的交线 称为锋线 也简称为锋 锋面的长度与气团的水平距离大致相当 由几百公里到 几千公里 宽度比气团小得多 只有几十公里 最宽的也不过几百公里 垂直高度与气团 相当 几公里到十几公里 锋面也有冷暖 移动 静止之分 按照热力学分类方法 若冷气团主动推动暖气团 则称为冷锋 反之称为暖锋 若冷暖气 团相当 则称为准静止锋 若冷锋追上暖锋 则会形成锢囚锋 冷锋 锋面在移动过程中 冷气团起主导地位作用 推动锋面向暖气团一侧移动 这 种锋面称为冷锋 冷锋过境后 冷气团占据了原来暖气团所在的位置 泠锋在中国一年四 季都有 尤其在冬半年更为常见 冷气在移动过程中 由于变性程度不同 或有小股冷空 气补充南下 在主锋后 即同一气团内又可形成一条副锋 一般来讲 主锋两侧的温度差 值较大 而副锋两侧的温度差较小 冷锋过境后 气温下降 气压上升 天气多转晴好 暖锋 锋面在移动过程中 若暖空气起主导作用 推动锋面向冷 气团一侧移动 这种 锋机称为暖锋 暖锋过境后 暖气团就占据了原来冷气团的位置 暖锋多在中国东北地区 和长江中下游活动大多与冷锋联结在一起 暖锋过境后 气温上升 气压下降 天气多转 云雨天气 准静止锋 当冷暖气团势力相当 锋面移动很慢时 称为准静止锋 事实上 绝对的 静止是没有的 在这期间 冷暖气团同样是互相斗争着 有时冷气团占主导地位 有时暖 气团占主导地位 使锋面来回摆动 锢囚锋 暖气团 较冷气团和更冷气团 三个性质不同的气团 相遇时先后构成的两 个锋面 然后其中一个锋面追上另一个锋面 即形成锢囚 由于锋是冷暖气团交界地区 空气活动十分活跃 可以形成一系列的云 雨 大风 降水等天气 在中国一年四季都有锋的活动 其中冷锋活动最为经常 且能在全国广大地 区出现 在春夏之交 往往会有准静止锋活动 锋的活动常经历着生成 加强 消亡的过 程 一般历史 3 5 天左右 暖锋系统现象随时间的变化过程 两个性质不同的气团之间有狭窄而又倾斜的过渡带 带内气象要素和天气变化剧烈 气象上称此过渡带为锋面 与地面交界线称为锋线 锋面上方为暖气团 下方为冷气团 5 天气与气候有何区别与联系 试述广东的气候特点与成因 提示 从地理位置 温度 水分的时空分布 大气环流等方面考虑 天气和气候都是用来表述大气的运动状况 但天气是指某一地区在某一短时间内的大 气运动状况及其变化 而气候是指一个地区多年来经常发生的天气特征 天气与气候 两 者是既有区别又有内在联系的两个概念 天气是代表一个较短时间 一般具有多边性 在 同一时间内不同地区的天气不完全一样 同一地区不同时间内的天气也常常是不同的 而 气候是代表一个较长的时间 一般比较稳定 而且一个地方的气候特征受它所在的纬度 高度 海陆相对位置等影响较大 地理位置 广东位于北回归线周围 并纬度较低 位于大陆东部 因此属于大部分属 于亚热带季风气候 少部分属于热带气候 温度 这里冬季不冷 1 月平均温普遍在 0 以上 夏季较热 7 月平均温一般为 25 左右 水分的时空分布 冬夏风向有明显变化 年降水量一般在 1000 毫米以上 主要集中在 夏季 冬季较少 成因 气压带和风带随太阳直射点移动 它是热带海洋气团和极地大陆气团交替控制影 响 特点 夏季高温多雨 冬季温和湿润 6 何谓水分循环 水量平衡 世界水资源与水污染问题是如何产生的 水分循环 地球上的水从地表蒸发 凝结成云 降水到径流 积累到土中或水域 再次蒸发 进行周而复始的循环过程 水量平衡 水循环的数量表示在给定任意尺度的时域空间中 水的运动 包括相变 有连续性 在数量上保持着收支平衡 平衡的基本原理是质量守恒定律 水量平衡是水文 现象和水文过程分析研究的基础 也是水资源数量和质量计算及评价的依据 水资源是指由当地降水产生的 可以用于人们生产与生活各类用途 存在于河流 湖 泊 地下含水层中的逐年可更新的动态水资源 主要包括地表水和地下水 水资源具有循 环性和有限性 时空分布不均匀性 不可替代性 经济上的利害两重性等四种特性 在全球范围内面临以下的水资源问题 全球供水安全面临严峻挑战 水资源短缺日益成为全球性的问题 世界水环境状况趋于恶化 原因 1 人口迅速增长 2 在大多数发达国家和经济转型国家 许多经济进步都是以 严重破坏自然环境为代价的 水体因某种物质的介入 而导致其化学 物理 生物或者放射性等方面特征的改变 从而影响水的有效利用 危害人体健康或者破坏生态环境 造成水质恶化的现象 水污染主要由人类活动产生的污染物而造成的 它包括工业污染源 农业污染源和生 活污染源三大部分 污染源 未经处理而排放的工业废水 未经处理而排放的生活污水 大量使用化肥 农药 除草剂的农田污水 堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾 水土流失 矿山污水 7 风沙地貌的形成需要哪些条件 防止风沙移动有哪些措施 风沙地貌定义 风力作用于地表 风力与沙质地表相互作用的产物 大尺度的形态有 沙丘沙堆 平沙地 小尺度的形态有沙波纹 沙垄等 地表特征 风动力状况是风沙作用及形成风沙地貌的基本条件 平坦的地面以及开 阔的内陆盆地 有利于气流的运行 同时往往堆积有比较丰厚的碎屑物质 为沙丘的形 成提供了重要物质来源 而风沙流的形成主要取决于两点 即有丰富的沙源 还要有 强劲的锋利 防止风沙移动有哪些措施 生物措施 机械措施 农业措施 化学措施 水利措施 生物措施 即借助植物根系和地上部分对风沙土的固结和覆盖作用 增强抗风蚀能 力 减缓风沙土的流动性 最终使之趋于固定 主要措施包括 保护自然植被 不 在风沙土区任意农垦 樵采和超载 放牧 建立人工绿色带 即通过植树造林和种草 活动 建立绿色屏障以阻当由风引起的砂粒移动 机械措施 用灌木 草秆 泥土 砾石等作材料 呈带状或格状覆盖于风沙土 表面 制止风沙流动 此法用于防治风沙对铁路 农田的为害 效果明显 农业措施 主要是通过增施 有机肥料 客土 掺粘土 留 高 槎和种植豆科 绿肥等措施 增强风沙土的抗风蚀的能力 并提高 土壤肥力水平 化学措施 主要是利用某些化学物质增加风沙土颗粒的固结能力以减缓风沙土的流 动性 此类化学固沙材料主要包括沥青乳剂 渣油以及聚丙烯胺等石油化工副产品 在 苏联 借助化学固沙材料每年有若干平方公里风沙土被固定 但因成本昂贵 目下尚难 以大面积使用 水利措施 在有水利条件的地方可采取下列措施 引水拉砂 即借水的冲击力 量拉平沙丘 并开拓为新绿洲 引水阻砂 即在流动风沙土的背风一侧开渠引水 使砂落入渠中随水流去 以阻止砂粒继续向前移动 引水灌淤 即让水中挟带的大 量细土粒缓慢地沉积于风沙土的表层 以提高小粒径颗粒的含量和土壤肥力水平 8 试述成土母质 气候和地形对土壤形成的影响 土壤处于岩石圈 水圈 大气圈和生物圈的交界面上 各种物质和能量的交流大多通过土 壤来实现 土壤的形成和发育与自然环境密切相关 19 世纪 俄国土壤地理学家道库恰耶 夫提出了母质 气候 生物 地形 时间 5 大土壤形成的自然因素 1 土壤形成的母质因素 母质是形成土壤的物质基础 对土壤的物理性状和化学组成均产生重要的作用 这种作用 在土壤形成的初期阶段最为显著 随着成土过程进行得愈久 母质与土壤间性质的差别也 愈大 尽管如此 土壤中总会保存有母质的某些特征 风化作用使岩石破碎 理化性质改 变 形成结构疏松的风化壳 其上部可称为土壤母质 如果风化壳保留在原地 形成残积 物 便称为残积母质 如果在重力 流水 风力 冰川等作用下风化物质被迁移形成崩积 物 冲积物 海积物 湖积物 冰碛物和风积物等 则称为运积母质 成土母质是土壤形 成的物质基础和植物矿质养分元素 氮除外 的最初来源 母质代表土壤的初始状态 它 在气候与生物的作用下 经过上千年的时间 才逐渐转变成可生长植物的土壤 首先 成土母质的类型与土壤质地关系密切 不同造岩矿物的抗风化能力差别显著 其由 大到小的顺序大致为 石英 白云母 钾长石 黑云母 钠长石 角闪石 辉石 钙长石 橄榄石 因此 发育在基性岩母质上的土壤质地一般较细 含粉砂和粘粒较多 含砂粒 较少 发育在石英含量较高的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗 即含砂粒较多而含粉砂 和粘粒较少 此外 发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多 而在洪积物和冲积物上 发育的土壤具有明显的质地分层特征 其次 土壤的矿物组成和化学组成深受成土母质的影响 不同岩石的矿物组成有明显的差 别 使其上发育的土壤的矿物组成也就不同 发育在基性岩母质上的土壤 含角闪石 辉 石 黑云母等深色矿物较多 发育在酸性岩母质上的土壤 含石英 正长石和白云母等浅 色矿物较多 其他如冰碛物和黄土母质上发育的土壤 含水云母和绿泥石等粘土矿物较多 河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母 湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等粘土 矿物 从化学组成方面看 基性岩母质上的土壤一般铁 锰 镁 钙含量高于酸性岩母质 上的土壤 而硅 钠 钾含量则低于酸性岩母质上的土壤 石灰岩母质上的土壤 钙的含 量最高 2 土壤形成的气候因素 气候对于土壤形成的影响 表现为直接影响和间接影响两个方面 直接影响指通过土壤与 大气之间经常进行的水分和热量交换 对土壤水 热状况和土壤中物理 化学过程的性质 与强度的影响 通常温度每增加 10 化学反应速度平均增加 1 2 倍 温度从 0 增加到 50 化合物的解离度增加 7 倍 在寒冷的气候条件下 一年中土壤冻结达几个月之久 微生物分解作用非常缓慢 使有机质积累起来 而在常年温暖湿润的气候条件下 微生物 活动旺盛 全年都能分解有机质 使有机质含量趋于减少 气候还可以通过影响岩石风化 过程以及植被类型等间接地影响土壤的形成和发育 一个显著的例子是 从干燥的荒漠地 带或低温的苔原地带到高温多雨的热带雨林地带 随着温度 降水 蒸发以及不同植被生 产力的变化 有机残体归还逐渐增多 化学与生物风化逐渐增强 风化壳逐渐加厚 3 土壤形成的地形因素 地形对土壤形成的影响主要是通过引起物质 能量的再分配而间接地作用于土壤的 在山 区 由于温度 降水和湿度随着地势升高的垂直变化 形成不同的气候和植被带 导致土 壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直地带分化 对美国西南部山区土壤特性的考察 发现 土壤有机质含量 总孔隙度和持水量均随海拔高度的升高而增加 而 pH 值随海拔高 度的升高而降低 此外 坡度和坡向也可改变水 热条件和植被状况 从而影响土壤的发 育 在陡峭的山坡上 由于重力作用和地表径流的侵蚀力往往加速疏松地表物质的迁移 所以很难发育成深厚的土壤 而在平坦的地形部位 地表疏松物质的侵蚀速率较慢 使成 土母质得以在较稳定的气候 生物条件下逐渐发育成深厚的土壤 阳坡由于接受太阳辐射 能多于阴坡 温度状况比阴坡好 但水分状况比阴坡差 植被的覆盖度一般是阳坡低于阴 坡 从而导致土壤中物理 化学和生物过程的差异 9 什么是生物多样性 保持生物的多样性对人类有何影响 生物多样性是一个描述自然界多样性程度的一个内容广泛的概念 在地理学和生 物地理学中 生物多样性被定义为 在地球不同环境中生物遗传基因的品系 物种和生 态系统多样性的总和 分为生态系统多样性 物种多样性和遗传基因多样性 综合的观 点 生物多样性是指地球上所有生物 动物 植物 微生物等 它们所包含的基因以 及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度 生物多样性通常通常包括遗传多样性 物种多样性和生态系统多样性三个组成部分 其 中物种的多样性是 生物多样性的关键 我们目前已经知道大约有 200 万种生物 这 些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性 生物多样性是生物及其与结合 法环境形成的 生态复合体以及与此相关的各种 生态过程的总和 生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础 我们的衣 食 住 行及物质文化 生活的许多方面都与生物多样性的维持密切相关 1 生物多样性为我们提供了食物 纤维 木材 药材和多种工业原料 我们的食物 全部来源于自然界 维持生物多样性 我们的食物品种会不断丰富 人民的生活质量会 不断提高 从温饱型向小康型转变 2 生物多样性还在保持土壤肥力 保证水质以及调节气候等方面发挥了重要作用 黄河流域在几千年以前 是一片十分富饶的土地 但由于长期的战争及人类过度地开发 利用 已变成生物多样性十分贫乏的地区 沙漠化现象十分严重 近年来由于人工植树 大搞 三北防护林 工程 生物多样性得到了一定程度的恢复 沙漠化进程得到了抑制 森林覆盖率逐年上升 环境不断得到改善 3 生物多样性在大气层成分 地球表面温度 地表沉积层氧化还原电位以及PH 值等方面的调控方面发挥着重要作用 例如 现在地球大气层中的氧气含量为21 供给我们自由呼吸 这主要应归功于植物的光合作用 4 生物多样性的维持 将有益于一些珍稀濒危物种的保存 今天仍生存在我们地 球上的物种 尤其是那些处于灭绝边缘的濒危物种 一旦消失了 那么人类将永远丧失 这些宝贵的生物资源 而保护生物多样性 特别是保护濒危物种 对于人类后代 对科 学事业都具有重大的战略意义 10 不合理的土地利用对土地资源造成哪些破坏 日益扩大的生活圈和工业园 让本来就站地球表面不多的土地资源更显贫瘠 对 土地的不合理利用更会对贫瘠的土地资源造成严重的破坏 1 大规模违规圈地 导致耕地资源数量迅速减少 近年来 随着工业化进程加速 城镇化水平不断提高 客观上需要为工业制造业 基础设施建设 城镇建设提供更多的土地资源保障 而主观上则由于管理方面的原因 一些地方城市过度扩张 盲目设立开发区 乱批滥占耕地 导致耕地面积减少 目前土 地资源的合理利用 尤其是耕地保护面临着十分严峻的形势 2 土地资源质量退化及生态破坏 1 土地沙漠化人口增长和经济发展使土地承受的压力过重 过度开垦 过度放牧 乱 砍滥伐等不合理的土地利用使使土地严重退化 森林被毁 气候逐渐干燥 造成了土地 沙漠化 土地沙化是环境退化的标志 是环境不稳定的正反馈过程 如不采取根本措施 土地风蚀沙化过程不仅不会自动停止 反而会加剧发展 沙漠化是当前世界上一个重要 的生态环境问题 也是一个突出的地质问题 2 水土流失是土地退化 地方减退的重要原因 滥砍滥伐 果度垦殖 是导致水土流 失的主要认为原因 人类对土地的不合理利用 特别是对水土资源不合理的开发和经营 使土壤的覆盖物遭受破坏 裸露的土壤受水力冲蚀 流失量大于母质层育化成土壤的量 土壤流失由表土流失 心土流失而至母质流失 终使岩石暴露 人类不合理的经济活动 诸如 毁林毁草 陡坡开荒 草原上过度放牧 开矿 修路等生产建设破坏地表植被后 不及时恢复 随意倾倒废土弃石等都会造成水土流失 3 土地污染 由于人口急剧增长 工业迅猛发展 生活圈和工业园不断扩大 固体废 物不断向土壤表面堆放和倾倒 有害废水不断向土壤中渗透 大气中的有害气体及飘尘 也不断随雨水降落在土壤中 导致了土壤污染 11 简述自然资源的性质 并谈谈你对划分 恒定性资源 储存性资源 临界 性资源 的理解及其明智利用的认识 性质 1 自然资源是自然过程所产生的天然生成物 2 任何自然物之成为自 然资源 必须有两个基本前提 人类的需要和人类的开发利用能力 3 人的需要与文化背景有关 4 自然资源的范畴随着人类社会和科学技术的 发展而不断变化 人类对自然资源的认识 以及自然资源开发利用的范围 规 模 种类和数量 都是不断变化的 5 自然资源与自然环境是两个不同的 概念 但具体对象和范围又往往是同以客体 6 自然资源不仅是一个自然 科学概念 也是一个经济概念 还涉 及到文化 伦理和价值观 属性 稀缺性 整体性 地域性 多用性 变动性 社会性 1 恒定性资源 按人类的时间尺度来看是取之不尽 用之不竭的自然资源 又被 称为 非耗竭性资源 或 无限资源 例 太阳能 风能 光能 潮汐能等 这 类资源数量丰富 性质稳定 无污染 是目前备受关注 很有开发前途的自然资源 明智利用 使用太阳电池 通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能 太阳能 发电站 太阳能热水器 利用太阳能进行海水淡化 水力发电 风力发电 2 存储性资源 地壳中央有固定储量的可得资源 即一般所称的可得资源 由于它 们不能在人类历史尺度上由自由过程再生 如铜 或由于它们再生的速度远远慢于 被开采的速度 如石油和煤 它们是可能耗竭的 明智利用 3 临界性资源 在正常情况下可通过自然过程再生的资源 如果此类资源被利用的 速度超过再生速度 它们也可能耗竭 包括土地资源和生物资源 明智利用 生物资源具有重要的科学研究价值 为医学 农业 制药等生物技术创新 提供样本或工具 进而形成产业应用 基因运用于基因工程 野生植物品系 用于育种 野生动植物或其提取物用于生物制药 可能产生巨大的经济效益 土地资源利用类型一般分为耕地 林地 牧地 水域 城镇居民用地 交通 用地 其他用地 渠道 工矿 盐场等 以及冰川和永久积雪 石山 高寒 荒漠 戈壁沙漠等 明智利用的认识大家要自由发挥了 12 崩塌 滑坡 泥石流的特征以及它们的异同性 崩塌 又称崩落 垮塌或塌方 是从较陡斜坡上的岩 土体在重力作用下突然脱离山体崩落 滚动 堆积在坡脚 或沟谷 的地质现象 滑坡 斜坡上的土体或者岩体 受河流冲刷 地下水活动 地震及人工切坡等因素影响 在 重力作用下 沿着一定的软弱面或者软弱带 整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象 从定义可以看出崩塌比滑坡来的剧烈的多 崩塌更短促而滑坡更强调缓慢的向下滑动有流 动的特征 滑坡与泥石流的形成原因 滑坡是斜坡上的岩体或土体 在重力的作用下 沿一定的滑动面整 体下滑的现象 泥石流是山区爆发的特殊洪流 它饱含 泥沙 石块以至巨大的砾石 破坏力极 强 滑坡的特点是顺坡 滑动 泥石流的特点是沿沟 流动 不论是 滑动 还是 流动 都是在重力作用下 物质由高处向低处的一种运动形式 因此 滑动 和 流动 的速度 都受地形坡度的制约 即地形坡度较缓时 滑坡 泥石流的运动速度较慢 地形坡度较陡 时 滑坡 泥石流的运动速度较快 一 滑坡 斜坡