导语:在地球气候系统中,海洋和陆地的增温和冷却速度存在明显差异,海洋作为地球表面最大的热容器之一,具有较高的热稳定性,使得海水的温度变化较为缓慢。相比之下,陆地的热容量较小,日夜温差明显,容易受到气候变化的影响而迅速升温或降温,下面就一起去看看海陆的增温和冷却的差异和海陆增温和冷却的差异及形成原因吧!
海陆的增温和冷却的差异
温度
大气的热能主要来自地面,而地面情况有很大的差别。不同的地面情况对大气的增温和冷却有不同的影响。海洋和陆地、高山和深谷、高原和平原、林地和草地、湿区和干区等对大气的增温和冷却有不同的影响,其中海洋和陆地的差异最大。
首先,在同样的太阳辐射强度下,海洋所吸收的太阳能多于陆地所吸收的太阳能,这是因为陆面对太阳光的反射率大于水面。就平均状况而论,陆面和水面的反射率之差约为10%—20%。
换句话说,同样条件下的水面吸收的太阳能比陆面吸收的太阳能多10%—20%。其次,陆地所吸收的太阳能分布在很薄的地表面上,而海水所吸收的太阳能分布在较厚的水层中。这是因为陆地表面的岩石和土壤对于各种波长的太阳辐射都是不透明的,而水除了对红色光和红外线不透明外,对于紫外线和波长较短的可见光是相当透明的。同时,陆地所获的太阳能主要依靠传导向地下传播,而水还有其它更有效的方式,如波浪、洋流和对流作用。这些作用使得水的热能发生垂直和水平的交换。
因此,陆面所得太阳辐射集中于表面一薄层,以致地表急剧增温,这也就加强了陆面和大气之间的显热交换;反之,水面所得太阳辐射分布在较厚的一个层次,以致水温不易增高,也就相对地减弱了水面和大气之间的显热交换。据测陆面所得的太阳辐射传给大气的约占半数,而水体所得的太阳辐射传给空气的不过0.5%。
此外,海面有充分水源供应,以致蒸发量较大,失热较多,这也使得水温不容易升高。而且,空气因水分蒸发而有较多的水汽,以致空气本身有较大的吸收热量的能力,也就使得气温不易降低。陆地上的情况则正好相反。
最后,岩石和土壤的比热小于水的比热。一般常见的岩石比热大约是0.8374J/g·K,而水的比热是4.1868J/g·K。因此对等量热能的接受,如果使1g水的温度变化1℃,则使1g岩石的温度变化大约是5℃。常见岩石(例如花岗岩)的密度约2.5g/cm3.因此,如果等量热能使一定体积水的温度发生1℃的变化,那末该热能可使同体积岩石发生2℃的变化。
由于上述差异,海陆热力过程的特点是互不相同的。大陆受热快,冷却也快,温度升降变化大。而海洋上则温度变化缓慢。如大洋中,年最高及最低气温的出现要比大陆延迟一两个月。
温度
海陆增温和冷却的差异及形成原因
海水的比热容大于陆地的比热容,导致海水升温慢而降温也慢,温差变化较小;而陆地的比热容较小,升温快而降温也快,因此温差较大。
陆地表面对太阳辐射的吸收和反射率大于水面,使得陆地实际吸收的太阳辐射比海洋少10%至20%,这也解释了为什么在相同的太阳辐射下,陆地比海洋升温快,冷却也快。
陆地表面为固体,热量主要依靠传导向下传播,而水面具有流动性,能更有效地传递热量,导致地表能够急剧增温,而水温不易增高。
陆地与水面的蒸发作用不同,水面的蒸发大于陆面的蒸发,导致水体失热过多,水温不易升高。
此外,风向的差异也是海陆热力性质差异的一个表现,夏季时,由于陆地升温快于海洋,会形成低气压区,而海洋形成高气压区,风由海洋吹向陆地;冬季时,陆地降温快于海洋,会形成高气压区,而海洋形成低气压区,风由陆地吹向海洋。
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