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气压梯度力
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由于地球表面自然环境——水、积雪、深绿色的森林、城市等，以及影响能量吸收和保持的其他因素的差异，逐渐形成了高、低气压带。有时，这些高、低气压带覆盖了整个大陆。但是，它们通常要小得多——宽数百千米，这类地区内部，短距离内会有微小的差异。当气压差发生在两个区域之间，气压梯度力（pressure gradient force）就使空气从高压区域吹向低压区域。
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为了平衡已形成的气压差，空气要从较重的高压区域流向低压区域。较重的空气停留在近地表处，当它移动时就产生了风，并迫使暖空气向上运动。风速同气压差成正比。由气压差引起的风导致气流从高压带流到低压带。如果高、低气压带之间的距离较短，气压梯度就急剧升降，风速就大。当不同的气压带彼此相距较远时，压差不大，空气的运动就比较和缓。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409629]
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对流系统
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房间内接近地板处的温度要低于天花板处，因为暖空气上升而冷空气下降。下降的冷空气和上升的暖空气的环流运动被称为对流（convection）（图4.12）。在地面受热的暖空气上升，并被上面的冷空气所替代，就产生了对流风系统（convectional wind system）。
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图 4.12 对流系统。下降的冷空气流向低压处。降水最常发生在低压带，当暖空气上升时，空气变冷，并且空气的水分变得过饱和，形成降水。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409630]
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陆风与海风
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对流系统的最好例子就是陆风（land breeze）与海风（sea breeze）（图4.13［a］）。在接近大片水域的地方，陆地与水体之间白天的受热差异巨大。结果，陆地上的较暖空气垂直上升，只能被来自海上的较冷空气所替代。在夜里，情况正好相反。海水比陆地温暖，因为陆地上大部分热量已经被逆辐射散失，结果就有陆风吹向海洋。这两种风使海岸带气候温暖，十分宜人。
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图 4.13 由于受热和变冷的差异而发生的对流风效应。（a）陆风和海风；（b）山风和谷风。
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山风和谷风
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聚集在山区雪地上的沉重的冷空气受重力作用而下降到较低的谷地，如图4.13（b）所示。结果，谷地变得比坡地寒冷得多，进而发生逆温。因为山风（mountain breeze）带来的冷空气会在谷地造成霜冻，所以坡地是山区农业最适宜的地方。在工业集中、人烟稠密的狭窄谷地，空气污染特别危险。山风通常在夜晚出现，而谷风（valley breeze）由于是山区暖空气沿着坡地向上运动产生的，所以通常出现在白天。加利福尼亚州南部的峡谷是强烈的山风与谷风活动区。此外，那里在干旱季节还是林火蔓延的危险区。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409632]
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科里奥利效应
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在从高压向低压运动的过程中，风的前进方向在北半球向右偏转，而在南半球向左偏转。这种偏转作用被称为科里奥利效应（Coriolis effect）。如果没有这种效应，风将严格地沿着特定的气压梯度的方向运动。
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用一个熟悉的例子来说明科里奥利效应对风的影响。设想有一排溜冰者彼此手拉手做圆形滑行，其中一个溜冰者距离圆心最近。这个溜冰者缓慢地旋转，而最外侧的溜冰者为了保持直线队形，必须非常快速地滑行。地球以类似的方式围绕地轴旋转，赤道地区就要用比两极地区快得多的速度旋转。
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接下来，假设位于圆心的溜冰者直接向这一排末端的溜冰者扔一个球，当球到达时，它将从溜冰者的后面穿过。如果溜冰者沿逆时针方向滑行——如同从北极位置观察地球运动那样——位处北极点上的人看来皮球好像是传向外侧溜冰者的右方。如果溜冰者沿顺指针方向滑行——如同从南极位置观察地球运动那样——则皮球好像传向左方。因为空气（就像这个皮球）并非牢牢地附着在地球上，因此也仿佛发生偏转。空气保持自己的运动方向，但是地面从空气下面移开。由于空气的位置是以它相对于地面的表面测量的，因此空气就好像偏离了自己的直线路径。
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如图4.14所示，科里奥利效应和气压梯度力产生的是风的螺旋形运动，而不是简单的直线形运动。旋风是许多风暴的基本运动形式，对于地球的空气环流系统非常重要。这些风暴形式稍后将在本章讨论。
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图 4.14 科里奥利效应在北半球对空气流动的影响。直线箭头指示因气压差造成一个高压区向外吹风应遵循的路径，或一个低压区向内吹风应遵循的路径。弯曲的箭头表示科里奥利效应明显的致偏效应。弯曲箭头在图中所指示的风向始终受来源方向控制。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409633]
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摩擦效应