地表四大圈層

1、四大圈層的相互作用2007-12-20 15:14:51|分類(lèi)：資料庫(kù)|字號(hào)大中小訂閱四大圈層的相互作用i巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈、相互作用、相互影響，構(gòu)成7地球表層系統(tǒng)，構(gòu)成7 地球表層環(huán)境。圈層之間相互作用，都是通過(guò)能量、物質(zhì)與信息的交換完成的。圈層之間相 互作用的結(jié)果體現(xiàn)在地球表層環(huán)境的結(jié)構(gòu)與特征上。地域分異規(guī)律是對(duì)地球表層自然環(huán)境結(jié) 構(gòu)與特征的歸納與刻畫(huà)，是巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈相互作用的結(jié)果。一、地球表層系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)能量是維持地球表層系統(tǒng)正常運(yùn)行的動(dòng)力，也是聯(lián)系四大圈層的橋梁和紐帶。地球表層系統(tǒng)的能量流動(dòng)與能量平衡輸入地球表層系統(tǒng)能量的來(lái)源主要有三個(gè)渠道：太陽(yáng)輻

2、射能、地?zé)崮芎偷厍蜃赞D(zhuǎn) 能。地球表層系統(tǒng)中能量的傳輸與轉(zhuǎn)化過(guò)程。地球表層系統(tǒng)中，能量不斷進(jìn)行著吸收、 釋放、傳輸、轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這些過(guò)程交叉、交替進(jìn)行，跨越了圈層的限制，是圈層之間，圈 層內(nèi)部各部分之間相互作用的紐帶。在地球表層系統(tǒng)中，能量的傳輸往往伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的流動(dòng)?；蛘哒f(shuō)，物質(zhì)的 流動(dòng)必須由能量驅(qū)動(dòng)。如果沒(méi)有能量的輸入與流動(dòng)，就沒(méi)有物質(zhì)的流動(dòng)與循環(huán)，也就不可能 有生物，地球?qū)⒆優(yōu)橐粋€(gè)死寂的星球。圈層之間進(jìn)行著多種不同能量的傳輸，簡(jiǎn)要?dú)w納如下：第一，大氣圈與水圈之間進(jìn)行著熱能、動(dòng)能、化學(xué)能和勢(shì)能的傳輸與交換。由于大氣與 水體之間溫度的差異，大氣圈與水圈之間熱能交換一直在不停地進(jìn)行著。

3、由于大氣與水面之 間的摩擦作用，大氣運(yùn)動(dòng)往往影響和帶動(dòng)水體的運(yùn)動(dòng)。大氣與水體之間也在不停地進(jìn)行物質(zhì) 交換和化學(xué)能的交換。當(dāng)氣壓不同或變化時(shí)，會(huì)引起水體的分布與位勢(shì)。如氣壓偏低，海平 面就會(huì)上升；氣壓偏高，海平面就會(huì)降低。如臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)海面時(shí)，由于臺(tái)風(fēng)中心氣壓很低，往 往會(huì)導(dǎo)致海平面高出周?chē)鷰桌迕字翈酌住．?dāng)水體分布發(fā)生變化時(shí)，同樣也會(huì)引起氣壓的變化。第二，大氣圈與巖石圈之間在進(jìn)行著熱能、化學(xué)能、動(dòng)能的交換。地面與大氣之間通過(guò) 長(zhǎng)波輻射、大氣逆輻射，進(jìn)行熱能交換。大氣圈與巖石圈之間也進(jìn)行著物質(zhì)交換，并發(fā)生一 定的化學(xué)反應(yīng)。比如，風(fēng)化作用從大氣中吸收二氧化碳，同時(shí)也使巖石中的某些元素釋放出 來(lái)，因此兩圈

4、之間存在著化學(xué)能的交換。同時(shí)大氣與地面之間的接觸與摩擦作用，巖石圈的 動(dòng)能也可以傳遞給大氣圈，大氣的動(dòng)能也可以傳遞給巖石圈。例如地球自轉(zhuǎn)速度的變化，通 過(guò)地面摩擦動(dòng)能從巖石圈傳遞給大氣圈，從而導(dǎo)致大氣運(yùn)動(dòng)速度的改變。研究表明，在厄爾 尼諾年，由于地球自轉(zhuǎn)速度的減慢，在赤道附近的大氣可以獲得1m/s的向東的相對(duì)速度。 當(dāng)然，大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能也可以通過(guò)地面摩擦傳遞給固體地球。比如，地區(qū)自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)變 化，就是由于大氣角動(dòng)量的季節(jié)變化引起的。第三，水圈與巖石圈之間存在著熱能、動(dòng)能、勢(shì)能和化學(xué)能的交換。在水與巖石接觸的 界面上，由于二者溫度的差異，兩個(gè)圈層之間就會(huì)有熱能的交換。最明顯的例子是海地火山、

5、 海底熔巖的溢出，加熱海水。暖流不僅溫暖所經(jīng)過(guò)地區(qū)的大氣，而且還溫暖附近的巖石與土 壤，冷流則對(duì)經(jīng)過(guò)的區(qū)域的大氣、巖石有冷卻作用。巖石圈的變動(dòng)，往往引起水體分布的變 化，水體分布的變化也會(huì)反過(guò)來(lái)通過(guò)均衡作用引起地面巖石高程的調(diào)整。水圈與巖石圈之間 的物質(zhì)交換也很頻繁，也存在一定的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行著化學(xué)能的交換。比如，水對(duì)巖石的風(fēng) 化、分解和溶蝕，水中碳酸巖、硅酸鹽等物質(zhì)的析出與沉淀，海底火山噴處大量物質(zhì)道海水 中，洋中脊附近熔巖與海水的反應(yīng)等等，都是巖石圈與水圈化學(xué)能交換的例證。第四，生物圈與其他三個(gè)圈層之間普遍存在著熱能與化學(xué)能的交換。生物需要從其它圈 層中獲取熱量供其生長(zhǎng)、發(fā)育，同時(shí)通過(guò)呼吸

6、作用放出熱量到三大圈層中?；瘜W(xué)能的交換主 要表現(xiàn)在物質(zhì)交換上。生物生長(zhǎng)、發(fā)育過(guò)程從三大圈層吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)通過(guò)新陳代謝不 斷向環(huán)境排泄出物質(zhì)。生物死亡后被分解，物質(zhì)完全回歸環(huán)境。通過(guò)物質(zhì)的循環(huán)和化學(xué)的反 應(yīng)，生物圈與三大圈層之間進(jìn)行化學(xué)能的交換。（3）地球表層系統(tǒng)的能量平衡太陽(yáng)輻射能是地球表層系統(tǒng)能量的主要來(lái)源，因此， 地球表層系統(tǒng)的能量平衡主要是太陽(yáng)輻射能的平衡。太陽(yáng)幾乎以恒定的數(shù)量不斷地向地球提供短波輻射，其中一部分直接被大氣中的云、塵 埃和洋面、陸面反射回外空間，剩余的則被大氣、海洋、陸地吸收，用于升高它們的溫度。 與此同時(shí)，大氣、海洋、陸地也不斷地向外空間發(fā)射長(zhǎng)波輻射，從而試圖使他們

7、的溫度降低。 從長(zhǎng)時(shí)間平衡來(lái)說(shuō)，地球接受的輻射能與發(fā)射出去的輻射能是相等的，因而地球表面的溫度 保持不變。從整個(gè)地球表層系統(tǒng)的年平均狀況來(lái)看，能量處于平衡狀態(tài)。但對(duì)于地球表層的各個(gè)部 分來(lái)說(shuō)，能量卻不一定處處平衡。實(shí)際上，低緯度地區(qū)由于太陽(yáng)高度角比較大、太陽(yáng)輻射時(shí) 間比較長(zhǎng)，獲得的短波輻射能量比發(fā)射出去的長(zhǎng)波輻射能量多，是能量過(guò)剩區(qū)域；而高緯度 地區(qū)由于太陽(yáng)高度角比較小、太陽(yáng)輻射的時(shí)間比較短，獲得的太陽(yáng)短波輻射能量比發(fā)射出去 的長(zhǎng)波輻射能量少，是能量虧損區(qū)域。地球表層系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與循環(huán)能量驅(qū)動(dòng)地球表層系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與循環(huán)，反過(guò)來(lái)，物質(zhì)遷移與循環(huán)不僅帶動(dòng)了能量的 流動(dòng)與傳輸，而且還導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)

8、化與交換。物質(zhì)遷移與循環(huán)和能量傳輸與轉(zhuǎn)化一樣，是地 球表層系統(tǒng)發(fā)展演化的原因與動(dòng)力，也是圈層間相互聯(lián)系的紐帶、相互作用的杠桿。地球表 層系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，通常劃分為大氣循環(huán)、水循環(huán)、地質(zhì)循環(huán)、生物循環(huán)和地球生物化學(xué)循 環(huán)。大氣循環(huán)滲透到各個(gè)圈層，并且與其它圈層發(fā)生交換和聯(lián)系。生物通過(guò)光合作用和呼吸 作用在更新和改變著大氣，巖石、土壤中的大氣也在不斷地與大氣進(jìn)行著交換，海洋則是大 氣某些組分的重要的源和匯。因此可以說(shuō)，水圈、巖石圈和生物圈也參與了大氣的循環(huán)。水 循環(huán)似乎是水圈中的物質(zhì)循環(huán)，但實(shí)際上水循環(huán)跨越了大氣圈、生物圈和巖石圈：降水發(fā)生 在大氣圈，水汽的運(yùn)移是由大氣運(yùn)動(dòng)完成的；徑流發(fā)生在巖石圈

9、表層（地表徑流）和巖石圈 內(nèi)部（地下徑流），是水循環(huán)的重要步驟；植物的蒸騰是水循環(huán)的重要方面，植被對(duì)降水的 截留，改變了水循環(huán)的過(guò)程與速度。地質(zhì)循環(huán)也不僅僅局限于巖石圈，因?yàn)閹r石的風(fēng)化、分 解、溶蝕和沉積物的搬運(yùn)、堆積、固結(jié)成巖，都離不開(kāi)大氣與水的參與，生物在地質(zhì)循環(huán)中 也發(fā)揮一定的作用。生物地球化學(xué)循環(huán)，更是跨越大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈。二、地球表層自然環(huán)境的地域分異規(guī)律自然地理環(huán)境的地域分異過(guò)程與整化過(guò)程是同時(shí)并存的。如果沒(méi)有地域分異過(guò)程，地表 自然界將成為一種均質(zhì)體，到處都呈現(xiàn)一種地貌，溫度無(wú)高低之分，降水量無(wú)多寡之別，地 勢(shì)無(wú)高下起伏，地形無(wú)山地平原等，自然景觀遠(yuǎn)離豐富多彩，將顯得

10、非常單調(diào)。地域分異規(guī)律，也稱空間地理規(guī)律，是指自然地理環(huán)境整體及其組成要素在某個(gè)確定方 向保持特征的一致性，而在另一確定方向上表現(xiàn)出差異性，因而發(fā)生更替的規(guī)律。一般公認(rèn) 地域分異規(guī)律包括緯度地帶性和非緯度地帶性兩類(lèi)，分別簡(jiǎn)稱地帶性規(guī)律和非地帶性規(guī)律。 后者又因距海遠(yuǎn)近不同所形成的氣候干濕分帶性和因山地海拔增加而形成的垂直帶性分異 兩個(gè)方面。1.地帶性地帶性學(xué)說(shuō)堪稱近代地理學(xué)的經(jīng)典學(xué)說(shuō)之一，地帶性主要是指緯度帶或緯度地帶。（1）緯度地帶性規(guī)律由于太陽(yáng)輻射隨緯度不同而發(fā)生有規(guī)律的變化，導(dǎo)致地球表面 熱量分帶：熱帶、亞熱帶、溫帶、和寒帶。由于這些熱量帶平行于緯線呈東西向分布，并且 隨著緯度的高低呈南

11、北向的交替變化，故稱之為緯度地帶性。由于熱量的差異，地表景觀也 隨之不同。緯度地帶性規(guī)律是全球尺度的地域分異規(guī)律。由于受海陸分布、大氣環(huán)流、洋流 等因素影響，緯度地帶性有時(shí)會(huì)受到干擾，規(guī)律性受到局部破壞，但緯度地帶性是普遍存在 規(guī)律。干濕度分帶性全球陸地降水的98%來(lái)自海洋濕潤(rùn)氣團(tuán)，而海陸間的水交換隨著 深入內(nèi)陸降弱，因此大部分大陸上的干濕度由海岸線附近向大陸呈現(xiàn)規(guī)律性變化：沿海地帶 比較濕潤(rùn)，向內(nèi)陸逐漸干燥。簡(jiǎn)而言之，由于海陸分布導(dǎo)致的干濕度由海向陸的帶狀分布規(guī) 律，就稱為干濕度分帶性。由于干濕度分帶性的存在，導(dǎo)致了植被、土壤等也同樣具有平行 于海岸線的分帶性。在季風(fēng)大陸區(qū)，這種大陸尺度的干濕度分帶性地域分異規(guī)律，比較明顯。垂直帶性隨著海拔高的增大，氣溫逐漸降低，降水也呈現(xiàn)出一定的變化，因而 導(dǎo)致了氣候、植被、土壤和自然景觀呈現(xiàn)除垂直方向的上的帶狀分布于變化，這就是垂直帶 性。簡(jiǎn)而言之，垂直帶