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周末的圖書市集剛剛結(jié)束,感謝大家頂著降溫來到現(xiàn)場(chǎng)。
風(fēng)悄悄鉆進(jìn)袖口和衣領(lǐng),讓人不禁打起了寒戰(zhàn)。好像一夜之間,夏末的余溫就被徹底卷走了。
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馬上就是霜降節(jié)氣。自9月以來,被副高壓制許久的冷空氣終于強(qiáng)勢(shì)南下(參考來源:https://weibo.com/1763864272/5223744567512319),原本滯后的換季進(jìn)程反而變成了加速。許多地方的秋天短得幾乎可以忽略——薄外套才穿了沒多久,羽絨服又得馬上翻出來。
也許,天氣還是老樣子,日常中最基本的表現(xiàn)總是困擾著只看到眼下的我們。放長(zhǎng)眼光,拉寬視野,自然現(xiàn)象的背后有規(guī)律可循。那么,關(guān)于天氣最基本的一個(gè)問題:為什么各地溫度差異如此明顯?
氣溫的本質(zhì)是......能量的分配
地球表面與大氣層不斷吸收、儲(chǔ)存并輻射能量,但并不是每一處都能均勻獲得太陽(yáng)光。
某一地點(diǎn)所接收的太陽(yáng)輻射量——即日射(insolation)——主要取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素:太陽(yáng)光線射到地球表面的角度,以及白晝持續(xù)的時(shí)間。
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地球相對(duì)于太陽(yáng)的位置變化。 圖為北半球在夏季的位置(即南半球在冬季的位置) 。
赤道地區(qū)陽(yáng)光幾乎直射地面,能量集中;兩極地區(qū)光線斜射,能量分散。
空氣有重量,而氣壓就是空氣柱的重量在地面上產(chǎn)生的力。如果在地球表面切取約16.4立方厘米的空氣,并連同其上方所有空氣稱重,那么在海平面標(biāo)準(zhǔn)狀況下,其總重量大約為6.67千克。顯然,越靠近地面的空氣越重、氣壓越高 。
冷空氣比熱空氣稠密,因此較重。清晨的空氣總顯得沉甸甸,而午后的空氣因升溫變得輕盈。熱氣球之所以能升空,正是因?yàn)閮?nèi)部氣體比周圍空氣輕。當(dāng)不同區(qū)域之間出現(xiàn)氣壓差時(shí),空氣便會(huì)從高壓區(qū)流向低壓區(qū),這股流動(dòng)就是風(fēng)。
氣壓差越大,風(fēng)速越快。近地面較重的空氣向外流動(dòng),迫使暖空氣上升,形成對(duì)流系統(tǒng)。地表受熱的暖空氣上升,被上層冷空氣取代,構(gòu)成最基本的對(duì)流風(fēng)系統(tǒng)。
在海岸地區(qū),這種對(duì)流尤為明顯:白天陸地升溫快,空氣上升,來自海面的冷空氣隨即補(bǔ)位,形成海風(fēng);夜晚海面比陸地溫暖,氣流方向倒轉(zhuǎn),形成陸風(fēng)。風(fēng)的這種日夜交替,塑造了海岸宜人的氣候 (參考來源:《地理學(xué)與生活(全彩插圖第11版)》) 。
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由于受熱和變冷的差異而發(fā)生的對(duì)流風(fēng)效應(yīng)。
氣溫是能量在地球表面不斷地再分配,是空氣、海洋和太陽(yáng)共同作用的結(jié)果 。
地球剛形成時(shí)的溫度是怎樣的?
要理解氣溫的深層邏輯,必須回望更久遠(yuǎn)的過去——那時(shí)還沒有“天氣”的概念,整個(gè)地球本身還是一個(gè)巨大的熱體系。
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早期地球表面覆蓋著的巖漿海(藝術(shù)想象圖)
原始地球表面極熱,大氣中二氧化碳遠(yuǎn)高于今天,形成強(qiáng)烈溫室效應(yīng),使地表溫度一度高達(dá)200~250℃。海洋形成后,水與巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將部分二氧化碳封存于碳酸鹽中,緩慢降低溫室效應(yīng),使地表溫度趨于適宜生命存在。
這一過程非常緩慢:洋殼冷卻和俯沖作用,將沉積碳酸鹽帶入地幔,長(zhǎng)期封存碳元素,使大氣溫度逐漸穩(wěn)定。隨著 CO? 濃度下降,溫室效應(yīng)減弱,地表溫度可能降至接近零攝氏度,甚至出現(xiàn)短暫冰川事件。
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間冰期俯沖帶示意圖。這種機(jī)制將加速地球的冷卻,最終導(dǎo)致“雪球地球”。
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冰期俯沖帶示意圖。這種機(jī)制將使溫室效應(yīng)逐漸加強(qiáng),最終導(dǎo)致地球的回暖。
地質(zhì)記錄顯示,早在 44 億年前,陸殼碎片就已出現(xiàn),碳循環(huán)機(jī)制開始運(yùn)作。早期太陽(yáng)光度低,但高濃度 CO? 維持足夠溫室效應(yīng),使地球免于完全凍結(jié) (參考來源:《太陽(yáng)、地球、生命的起源》) 。
換句話說,我們今天感受到的季節(jié)更替、風(fēng)與冷熱分布,都是億萬年地質(zhì)活動(dòng)的結(jié)果。每一次冷風(fēng)、熱浪,都是地球的韻律。
在多變的氣候中,尋覓人與天氣的平衡
身處天氣之中的人們也和天氣進(jìn)行著曠日持久的拉鋸戰(zhàn)。風(fēng)不僅影響氣溫,也塑造著人類的感受和文化。
2010 年 9 月,60 歲的耐力泳選手黛安娜·納艾德計(jì)劃從古巴橫渡到佛羅里達(dá)。她準(zhǔn)備連續(xù)游三天三夜。為此,她通過舉重、騎行、跑步,以及在海中連續(xù)游 10、15 甚至 24 小時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練。簽證、后勤和支援團(tuán)隊(duì)都準(zhǔn)備就緒,只差一個(gè)條件——合適的風(fēng)向。
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黛安娜·納艾德的游泳線路圖
“我們?yōu)闁|風(fēng)傷透了腦筋,它就是不肯停。”納艾德回憶道。
從古巴出發(fā)最理想的情況是完全無風(fēng),其次是南風(fēng)或西風(fēng)。東風(fēng)不行,會(huì)讓游程危險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)已等了九十天,期間一直刮著不猛烈但穩(wěn)定的東風(fēng)。
一天,她的航海顧問帶她和教練到基韋斯特海岸,說:“伸出舌頭。”
風(fēng)從海上吹來,嘴里能感覺到微微顆粒。
“是鹽嗎?”
“不,”水手笑著說,“這是撒哈拉的沙子。”
每年夏季,東風(fēng)把撒哈拉沙塵橫跨大西洋,帶到加勒比和佛羅里達(dá),為當(dāng)?shù)貛黼鼥V的天光和深紅色的落日。
太陽(yáng)輻射與地球自轉(zhuǎn)共同作用,形成信風(fēng)、盛行西風(fēng)和極地東風(fēng),它們?cè)谌蚍秶{(diào)節(jié)溫度、平衡能量,也影響海流與航行。赤道地區(qū)空氣升溫上升,極地冷空氣下沉回流,地球自轉(zhuǎn)又令氣流偏轉(zhuǎn),形成環(huán)狀風(fēng)帶。
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地球表面隨高度增加而形成的風(fēng)系總體模式。空氣下降時(shí)形成高壓,空氣上升時(shí)——例如在赤道——形成低壓。
山脈、森林、城市和海岸,也塑造出局部風(fēng):焚風(fēng)、季風(fēng)、海風(fēng)、峽谷風(fēng)。它們不僅影響天氣,也塑造人文性格。
雷蒙德·錢德勒筆下的圣安娜風(fēng),讓加州的夜晚躁動(dòng)不安:“風(fēng)來的夜晚,每一個(gè)聚會(huì)都以打斗告終。”
在歐洲,焚風(fēng)癥(F?hnkrankheit)甚至?xí)?dǎo)致頭痛、失眠、情緒低落,瑞士法官遇到焚風(fēng)季節(jié)犯罪的被告,還會(huì)酌情減刑。赫爾曼·黑塞在小說《鄉(xiāng)愁》中寫道:“人們?nèi)杖找挂孤牭椒亠L(fēng)呼號(hào)……我夜不成眠,聽著風(fēng)暴的呻吟與湖水的怒吼。”
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受到焚風(fēng)效應(yīng)影響的金沙江干熱河谷
風(fēng)既是物理現(xiàn)象,吹到人類身上,久而久之也帶上了感受與文化的隱喻。在赤道附近的低緯海域,東北信風(fēng)與東南信風(fēng)相遇,形成“熱帶輻合帶”(ITCZ),又稱“赤道無風(fēng)帶” (參考來源:《電閃雷鳴:天氣的過去、現(xiàn)在與未來》) 。 這里空氣潮濕熾熱,風(fēng)速極低,常伴雷雨。對(duì)航海者而言,這里危險(xiǎn)重重;對(duì)橫渡的游泳者,卻是理想水面。
納艾德回憶:“那里沒有一絲風(fēng)。水面像玻璃,浪輕得幾乎察覺不到,你只需順流游動(dòng),便能平穩(wěn)推進(jìn)。”
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電影《奈德》(
Nyad)劇照
霜降之后,冷空氣襲來,北方迎來初冬,南方秋意漸濃。
寒風(fēng)吹來,氣溫普降,大氣的運(yùn)作又一次奇妙地讓遙遠(yuǎn)的我們相連。
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地理學(xué)與生活
[美] 阿瑟·格蒂斯 [美] 朱迪絲·格蒂斯 [美] 杰爾姆·D.費(fèi)爾曼 著
韓慕康 孫穎 黃潤(rùn)華 譯
地理學(xué)是一門古老的學(xué)科,最初僅指地球的繪圖與勘查,但發(fā)展到今天已經(jīng)逐漸成為一門范圍廣泛的學(xué)科。本書共十三章,分四篇,囊括自然地理學(xué)、人口地理學(xué)、文化地理學(xué)、城市地理學(xué)等分支學(xué)科。全書以介紹地理學(xué)的發(fā)展、核心概念,以及四種系統(tǒng)性傳統(tǒng)為開端,四大傳統(tǒng)獨(dú)立成篇。前三篇專門介紹地理學(xué)的分支學(xué)科,而區(qū)域分析傳統(tǒng)作為全書最后一篇,利用前三種傳統(tǒng)和主題,并通過相互參照對(duì)其進(jìn)行綜合。相對(duì)于其他地理學(xué)書籍,本書特別突出了地理學(xué)與生活的相關(guān)性。對(duì)人體有害的天氣現(xiàn)象、城市土地利用模式、城市垃圾與危險(xiǎn)廢物的處理等與我們生活密切相關(guān)的問題均有涉及。平實(shí)、生動(dòng)的文字與豐富的實(shí)例,使本書極具可讀性,讀者通過本書亦會(huì)獲得一種新的思維方式。
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