1705398052
地理学与生活（插图第11版） [:1705395325]
1705398053
全球大气环流模式
1705398054
1705398055
地球上的赤道地区是低压地带。在这一地区，强烈的太阳加热造成对流效应。从图4.15可以看出，温暖空气如何上升，其趋向于从赤道低压向南、北方向运动。赤道空气上升后，变冷并最终变得稠重。近地面较轻的空气支持不了冷而重的空气，因此沉重的空气下降，形成地面的高压带。这些亚热带高压区域大致位于赤道以南和以北30°。
1705398056
1705398057
1705398058
1705398059
1705398060
图 4.15 （a）地球为均质表面状态下的行星风系和气压带。高、低气压带代表地球表面的气压状态。风向带是地球表面盛行风的运动带，反映了气压梯度和科里奥利效应。地球表面陆地和水面的反差在北半球特别明显，使这种简单的模式发生复杂的扭曲。（b）地球表面随高度增加而形成的风系总体模式。空气下降时形成高压，空气上升时——例如在赤道——形成低压。
1705398061
1705398062
当这种变冷的空气到达地球表面时，分别向南、北方运动。然而，科里奥利效应改变了风向，在北半球的热带形成了东北信风带，在中纬度地区形成了西风带（实际上是西南风带）。这些名称指的是风吹来的方向。美国的大部分地区位于西风带内，也就是空气总是从西南横贯全国吹向东北。在西风带北部的海洋上空，也有一系列上升气流区，为副极地低压 ，这些区域往往寒冷多雨。副极地低压区通过极地东风带与极地高压相连。全球环流的总体模式受到地方风向的改变。
1705398063
1705398064
应当明了的是，这些风向带的移动是同太阳垂直光线的位置变化相一致的。例如，赤道低压状态最明显的位置是在北半球夏季紧靠赤道的区域和南半球夏季时紧靠赤道的地区。大气环流将在“降水类型”一节做较详细的讨论。
1705398065
1705398066
最强的高空气流是急流 （jet stream），位于9—12千米的高处。这种气流的运动速度在南、北半球从西向东都达到160—320千米／时，以波浪起伏的形式环绕全球，当它们向西运动时先向北，然后向南流动。在北半球的任何时间都有3—6个波形，但波形并不总是连续的。这些波状气流，或可称之为“波浪”，控制着地球表面气团的流动。比较稳定的波状气流有可能形成日复一日类似的天气状况。这些波状气流往往将极地的冷空气同热带的暖空气分隔开。在北半球，当一股波状气流远远插入南方时，冷空气就向赤道运动，而暖空气则向极地运动，从而将恶劣的天气变化带到中纬地带。急流在冬季表现得比夏季明显。
1705398067
1705398068
没有任何地方像南亚和东亚人烟稠密地区那样更能感受到季节变换对人类的深刻影响。夏季，来自印度的西南风从温暖的印度洋上空携带了大量水分到达陆地。当风越过沿海山地和喜马拉雅山麓时产生了季风雨。季风（monsoon）就是按季节改变风向的风。夏季的季风给东南亚的大部分地区带来大量的雨水。
1705398069
1705398070
在亚洲的南部和东部，农业经济——特别是稻米生产，完全依赖夏季的季风雨水。如果风向由于几个可能原因中的任何一个而转换延期，或者降雨显著超过或少于最适当的数量，就会导致粮食歉收。1978年夏季的季风雨时期过长，在印度东部和东南亚造成灾难性的洪水灾害、粮食歉收和生命的损失。
1705398071
1705398072
向来自北方、横贯全区的冬季季风的过渡，是逐渐发生的。这一过程在9月份首先见于北部。到了1月，次大陆大部分变干燥。然后，南部地区从3月开始，每年循环发生。
1705398073
1705398074
地理学与生活（插图第11版） [:1705395326]
1705398075
4.3 洋流
1705398076
1705398077
表层洋流大体上同全球的风向模式相一致，因为是地球上的风驱动洋流运动。此外，正如气压差引起风的运动一样，海水的密度差异也引起了海水的运动。当海水蒸发时，不会蒸发的盐分和其他矿物质残渣被留下，使海水密度变大。高密度的海水存在于高压区，那里下沉的干燥空气能迅速地吸取水分。在低压区，雨水丰富，海水密度低。风向（包括科里奥利效应）和海水密度差异使海水在宽广的路径上从大洋的一个海域向另一海域运动（图4.16）。
1705398078
1705398079
1705398080
1705398081
1705398082
图 4.16 世界上主要的表层洋流。注意加勒比海墨西哥湾和大西洋热带的温暖海水如何向北欧运动。
1705398083
1705398084
地表的空气运动和海水的表层运动有一个重大的差别：陆地是海水运动的障碍，使洋流偏离，有时迫使洋流向主要洋流相反的方向运动；而空气在陆地和海洋上是自由运动的。
1705398085
1705398086
洋盆的形状也对洋流的模式产生重大影响。例如，北太平洋洋流从西向东运动，流到加拿大和美国西岸，然后被迫向北和向南分流——虽然主要的洋流是沿着加利福尼亚海岸向南运动的寒流。然而在大西洋，如图4.16所示，洋流受到海岸形状的影响（远远深入大西洋的新斯科舍和纽芬兰），向东北方向偏转，然后径直横穿大西洋，穿过不列颠群岛和挪威，最后到达俄罗斯最西北的海岸。这种温暖海水向北方陆地大规模运动的现象被称为北大西洋漂流（North Atlantic drift），对于那些地区的居民有巨大的意义。如果没有这股暖流，欧洲北部将会寒冷得多。
1705398087
1705398088
洋流不仅影响邻近海洋的陆地的温度，还影响那里的降水。邻近陆地的寒流只是使紧靠水面的空气变得寒冷，而其上部的空气是温暖的。该区域很少有机会发生对流，因此不会有水汽流向附近的陆地。世界上的沿海荒漠通常与寒流相毗邻。而另一方面，暖流——例如印度沿岸的洋流——则向邻近的陆地供给水分，尤其是盛行风吹向陆地时（见“厄尔尼诺”专栏）。
1705398089
1705398090
上文曾经提出过关于气压差以何种方式影响天气状况的问题，现在可以根据冷暖空气在一年的不同季节和一天内的不同时间在地球表面的运动来回答。然而，要对不同类型天气状况的原因做出比较完整的回答，需要对各种地方接受降水的敏感性做出解释，因为降水和风的模式是高度相关的。
1705398091
1705398092
专栏 4-2 厄尔尼诺
1705398093
1705398094
厄尔尼诺（El Niño）是多年以前由渔民创造的一个术语。他们发现，厄瓜多尔和秘鲁沿海的冷海水通常每隔三四年在圣诞节前后显著变暖。因此，将其命名为厄尔尼诺——西班牙文的“婴儿”，意指圣婴耶稣。在这段时期，渔获量显著减少。如果那时渔民们能识别今天海洋学家和气候学家所认识的科学联系，他们就能意识到厄尔尼诺带来的一系列其他影响了。
1705398095
1705398096
在1997—1998年冬季，一次异常强烈的厄尔尼诺现象造成了巨大的灾害和数百人的死亡。美国西海岸，特别是加利福尼亚州，被雨量达两三倍甚至四倍于常年的雨水所淹没。在11月到翌年3月的冬季里，圣弗朗西斯科降水量达到1022.4毫米，而正常的降水量是416.3毫米。1998年2月的380毫米降水量是圣弗朗西斯科150年以来该月所记录到的最大雨量。墨西哥的疗养城阿卡普尔科（Acapulco）受到猛烈的暴雨和风暴潮的摧残。南美洲的许多国家，特别是厄瓜多尔、秘鲁和智利，遭到洪水和泥石流的破坏。而南美洲东部、澳大利亚和亚洲的一些国家，特别是印度尼西亚，则饱受旱灾和火灾的煎熬。由厄尔尼诺产生的比平常更强劲的南支急流，孕育了数十个龙卷风，在亚拉巴马、佐治亚和佛罗里达导致100多人死亡。
1705398097
1705398098
太平洋中部上空的风通常从东向西吹、经寒流吹向东亚的温暖海面，而在厄尔尼诺发生期间，风速会减慢，甚至逆转。这种现象每2—7年发生一次，但强度不同。例如，在1986—1987年发生过一次厄尔尼诺，而1991—1992年又一次发生的厄尔尼诺形成的不太温暖的海水并没有引起极端的情况。而1982—1983年和1997—1998年的厄尔尼诺现象属于有记录以来最极端的情况。两次厄尔尼诺现象之间出现的寒冷海水峰值称为拉尼娜（La Niña）现象。最近一次大的拉尼娜发生在1988年，该年的标志是北美的大部分地区发生干旱。
1705398099
1705398100
厄尔尼诺状况是气压和海洋温度之间相互作用的一个例子。大气和海洋相互激励。在正常状态下，横贯大洋的温度反差有助于驱动风，进而风也持续将海水向西推动，维持着海水温度的反差。但是，当一种称为南方涛动（southern oscillation）的现象出现时，东太平洋就会变暖，使赤道与地球两极之间的温度反差加强。澳大利亚附近的气压上升，风的作用转弱，因此厄尔尼诺就在南美沿海发生。海水温度差异越大，加上来自太平洋的水汽，天气状况就越发恶劣。
1705398101