地球空调

地球表面温度的平均值是 14℃左右。至少在近 34 亿年以来,地表平均温度的变化,一直是限定在严格的范围之内。地表这种对生物以及人类极为适宜的生存条件能得到维持,是大自然调节的结果。大气运动便是地球气候“调节器”之一,是大气物质循环和能量平衡的动力源泉。

地球上不同纬度的地带,太阳光线的入射角不同,地面单位面积上所接受的太阳能量也不一样,大气的密度和温度分布也是不均匀的。为了实现均匀分布,空气便开始运动,从气压高的地方流向气压低的地方。

空气的流动就会形成风。地球周围的大气好像一部巨大的机器,昼夜不停地运动着。正是这种不停的大气运动,形成了地球上不同地区的不同天气和气候,调节了全球的热量分布。

大气运动的能量来源于太阳。地球上各个地区接受到的太阳光热不同,

赤道和低纬地区受热多,空气膨胀上升;极地和高纬地区受热少,空气收缩下沉。这样就使赤道地区上空的气压高于极地上空的气压,促使赤道上空的空气向极地上空方向流动。赤道上空的空气不断流出,空气质量逐渐减少, 地面气压下降而形成一个常年存在的低气压带,即赤道低气压带。在极地上空,因有空气不断流入,地面气压就会升高而形成一个高压带,即极地高压带。于是,在大气下层就出现了极地气压高于赤道气压的差异,产生了自极地流向赤道的大气运动。这支气流在运动过程中,又增热上升,补充赤道上空流走的空气。这样在赤道和极地之间就形成了一个南北向的闭合环流,在气象上称“哈特莱环流”。

大气运动还时时刻刻受到地球自转运动所产生的偏向力的影响。在北半球,空气流动的方向要发生向右的偏转;南半球要发生向左的偏转。这样, 当赤道上空的空气向南(北)极流动时,它的运动方向要不断发生向左(右) 偏转。大约到了纬度 30~35 度附近的高空,气流偏转方向接近 90 度。也就是说,原来是南北方向的气流,逐渐变成东西方向。从赤道上空源源不断流动过来的空气,受到这股东西方向气流的阻挡,渐渐堆积起来,空气开始下沉,结果使这一区域下层的大气压力增高,形成了常年稳定、势力庞大的副热带高压带。因副热带高压带内盛行下沉气流,所以常年缺云少雨,气候干旱,如非洲的撒哈拉等世界著名的大沙漠,就分布在副热带高压带控制的地区。

副高压下沉气流到低空后就兵分两路,一路流向赤道,在偏转力作用下, 形成东风带(东北或东南信风),与赤道上升气流共同组成低纬环流;一路流向中高纬度地区,偏转力作用下,形成盛行西风带,成为中纬环流的一个组成部分;在高纬地区还存在一个高纬环流。这样在全球形成不同的气压带和风带,我国地处中纬度地区,环绕全球、规模宏大的西风带从高空通过, 对我国的天气和气候有很大的影响。

无论是南北向环流,还是东西向环流,大气携带水汽,翻山越岭,在适当的地区凝结降雨,释放出热量,调节了水分和热量的全球分布。这不仅决定着天气和气候进程,而且在很大程度上影响着地球的生态环境。特别是在大气污染十分严重的情况下,这种影响不是一城一地,而是全球性的。

大气运动使得排放到空气中的烟尘、硫化物、氮化物等对人类有严重危害的污染物能够远距离输送,越境大气污染已屡见不鲜。

酸雨,被称为“空中死神”,深受酸雨之害的当首推北欧和北美国家。酸雨使森林衰弱枯萎,河流湖泊酸化。全世界 76 处固定观测站和各国专家开展大规模调查和分析,发现降落在斯堪的纳维亚半岛、瑞士、奥地利等地的酸性物质,主要来自 2000 千米以外的英国、德国等中、西欧工业国家。来自这些受害国国内的污染物质最多只占 20%~30%,其余都是“他国产物”。德国鲁尔工业区高达 243 米的巨大烟囱排放的二氧化硫烟气,不仅使德国人引以自豪的黑森林受到损害,而且借助于风行云移,长途跋涉至北欧上空, 使瑞典 1.8 万个湖泊中的鱼类受到酸雨伤害造成死亡。

虽然大气运动对污染物有重要的扩散作用,近地面的大风可以使污染物迅速扩散,避免造成危害,在一定程度上改善和调节了局部的大气环境。但是,今天的地球已成为一个村庄,鉴于认识的局限,面对大气圈诸多的问题和不确定因素,人类目前尚不至于立即关闭所有燃煤、燃气电站,堵住所有烟囱。我们应该循序渐进地限制污染物排放,使社会有准备地向前演进。通

过人类自身的不懈努力,保护好人类赖以生存的大气层。