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图 4.48 （a）阿拉斯加州费尔班克斯的气候（图例参看4.35［a］）；（b）加拿大的苔原植被。（© John Shaw / Tom Stack & Associates）
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苔原（tundra）一词常用于描述那些亚北极树木生长区以外的北部边缘带。由于漫长、寒冷的冬季占主导地位，因此一年中大部分时间土地冻结。夏季几个凉爽月份连同大量滋生的蚊子，才能打破严寒的单调。虽然苔原的特征是严寒，不过降雪量并不大。强劲的东风吹刮着与冰雾混合的积雪，加上冬季阳光稀少，形成了非常阴冷的气候。美国阿拉斯加州、加拿大北部和俄罗斯北部均分布着亚北极气候下矮小的树木和没有树木的荒凉苔原。而南极洲和格陵兰岛则是一片冰封的荒漠。
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在广阔的北极地区，土壤变化多样。最典型的土壤也许是有机土。这种土壤是由聚积在水中的植物残体组成的泥炭或腐殖土。在森林区，土壤往往是类似于北极和中纬度地带排水不良地区的灰土。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395353]
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高地气候类
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我们在上文曾经提到过，在正常的直减率下，温度随高度增加而降低。因此，在同样的纬度上，高地上的温度比低地上的温度低。然而，高地气候是复杂的，因为高度和纬度仅仅是决定气候特征及其所支持的动植物生命的多个因素中的两个。有些山坡面向盛行风，而另一些山坡则是背风的；有些山坡是朝阳的，而另一些山坡则是背阴和凉爽的；有些山坡在凉爽的上午接受阳光，另一些山坡则在炎热的下午接受阳光。山谷的气候较之崎岖的山峰有所不同。每条山脉所包含的复杂气候要远比图4.33所显示的详细得多。
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对全世界气候状况的简单勾画向我们提供了各大气候区的基本模式。在任何一个给定的日子，气候状况都可能与本章所讨论的或图上所显示的完全不同。然而，我们所关注的是总体的物理气候过程。我们可以应用关于天气要素的知识来加深对气候的了解。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395354]
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4.7 气候变化
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我们已经强调过，气候也许只是日变化极大的天气状况的平均值。图4.49描绘了年降水量的全球变化。同降水的逐年变化相比，温度的年变化较小，但也在变化。我们怎样来说明这些变化呢？世界各地研究站的科学家正在研究这个问题。他们所应用的数据范围从每日的温度和降水记录，到地球相对于太阳位置的计算结果。由于大多数地方的每日记录只能往回追溯50—100年，因此科学家们就从岩层、地球物质的化学成分、冰芯、湖底沉积、树木年轮等其他来源中寻找关于过去气候的补充信息。
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图 4.49 世界降水变化的模式。降水总量低的地区往往变化大。总体上，气候越干旱，相邻两年的降雨和（或）降雪差异的几率越大。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395355]
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长期气候变化
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整个地质时期都发生过显著的气候变化。例如，大约在6500万年前的白垩纪末期，发生过地球气候的突然变冷。这次降温被认为导致了大约当时75%的动植物灭绝（extinction），包括大多数恐龙。再举一个例子，在持续了10万年、在1.1万年前才结束的最后一次冰期中，至少有5个冰盾形成和崩解的周期。
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气候学家已经鉴定出仅在过去的1000年中就有两大气候期：一个中世纪的温暖期和一个“小冰期”。大约在公元800—1200年之间的中世纪温暖期，温度曾经同现在一样温暖或者比现在更暖。聚落和农业向北扩展，到达较高的纬度。维京人拓殖了冰岛和格陵兰岛，葡萄园在不列颠岛生长繁茂。在大约从1300年延续到1850年的小冰期中，北极冰盖扩展，冰川前进。地球上干旱的地区扩大，收成恶化，饥饿蔓延。
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科学家对这种长期的气候变化提出了几种解释。有些气候变化被认为源于地球运动的三个方面的变化，这些变化都影响了到达地球表面的阳光辐射量。第一个变化是地球环绕太阳的轨道形状。它在大约10万年期间从接近圆形变为更接近椭圆形。当轨道接近圆形时，地球经历着较冷的温度；当轨道像现在这样呈椭圆形时，地球有几个月更接近太阳，接受更多的太阳辐射，因此有较高的温度。
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另一个周期同地轴相对于黄道面的倾角有关。倾角每4.1万年从21.5°变化到24.5°。投射到两极地区的辐射量，随着倾角的变化而改变。倾角低——也就是地球处于比较垂直的位置——与寒冷气候时期相伴随。较凉爽的气候被认为是冰盖形成的关键因素。
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最终，地球就像一个未平衡的陀螺顶部一样，在旋转时轻微地摇摆不定，改变着朝向太阳的方向。旋转轴的回转每2.3万年重复一次。当地轴倾斜达到最大时，极地地区接受的太阳辐射少于其他时期，因而变得比较寒冷。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395356]
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短期气候变化
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同地球的周期性变化相比，气候变化得更快、更不规则。规模巨大的火山爆发能改变几年的气候。火山将大量火山灰、水蒸气、二氧化硫，以及其他气体喷射到上层大气。当这些固体和液体的颗粒布满地球的大部分地区时，它们阻挡了通常能到达地面的一部分太阳辐射，产生冷却效应。著名的新英格兰“无夏之年”——1816年，6月下雪，7月结冰——可能就是由前一年印度尼西亚坦博拉火山爆发造成的。那次爆发把大约2亿吨气溶胶和50立方千米灰尘喷射到大气层中。冷却效应持续了一年。20世纪90年代初另一次不算过度的温度下降则归因于1991年7月菲律宾皮纳图博火山的爆发，它使全球平均温度降低了大约0.5℃。
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造成短期气候变化的另外两个因素是海洋环流模式和太阳黑子活动的变化。如“厄尔尼诺”专栏所说，当厄尔尼诺现象发生时，温暖的表层海水从西太平洋向东运动，改变了南北美西部沿岸的气候。太阳黑子——太阳表面比较凉的部分——在数量和强度上发生多年的周期性变化。它们影响着太阳能量的产生和地球上层大气臭氧的浓度。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395357]
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温室效应与全球变暖
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我们已经讨论过的所有周期和因素都是自然过程。相比之下，近年来人们热烈辩论的议题之一是：人类是否经由通常所说的温室效应（greenhouse effect），对气候变化产生了作用。简而言之，这个理论是说，聚集在大气层中的某些气体，在其所在处起着绝热层一样的作用，将本应辐射回上层大气和向地球逆辐射的红外辐射封堵起来。换言之，这些气体就像温室的玻璃，允许太阳辐射进入，但阻止其逆辐射回到太空中。如果你曾在寒冷但阳光灿烂的日子进入汽车里，那么你就体验过这样的温室效应——汽车里面的空气比外面暖和。