科普 季風氣候

去年夏天，北方極端高溫頻現，嶺南地區卻因連續降水而涼爽舒適，有人說出了「歡迎來廣東避暑」的話。這個冬季，北京久盼降雪不成，南方卻遭受暴雪低溫災害。這樣的反常氣象是怎麼形成的呢？

黃赤夾角和特殊緯線

讓我們由簡入深地考慮問題，先來看氣溫這個方面。在揭示地球氣溫的成因之前，先介紹黃赤交角這個概念。

我們都知道地球會自轉，也會繞著太陽公轉。地球是繞著自己的自轉軸自轉的，自轉軸連接北極和南極。赤道是將地球分為南北半球的特殊緯線，其所在的赤道面和自轉軸垂直。地球繞太陽公轉形成的軌道所在的軌道面叫做黃道面。黃道面和赤道面並不重合，而是有一個夾角的，這個夾角就是黃赤夾角。如圖所示。

地球公轉圖

從圖中可以看出，地球四季不同的光照情況，春分、秋分時晝夜平分，東至、夏至時會出現極晝極夜

黃赤夾角是赤道面和黃道面的夾角，從左圖還可以看到太陽光屬於平行光，地球上不同緯度的地區太陽照射角不同

從圖上可以看到，黃赤夾角的角度是23°26』，結合地球公轉圖可以看到在赤道南北緯度23°26』的地方，有陽光直射的機會（太陽相對於地球來說實在是太大了，太陽光照射到地球的光應視為平行光）。所以南北緯度23°26』這兩條緯線也是特殊的，分別叫做南北回歸線，因為太陽直射點到了這個緯度就要往回移動。

在地球繞太陽公轉圖還可以看出，在北極點和南極點周圍緯度23°26』範圍內的地方有極晝極夜現象。因此，南北緯度66°34』（90°-23°26』=66°34』）這兩條緯線也是特殊緯線，分別叫做南極圈和北極圈。於是，地球上有5條特殊的緯線，見下圖。

地球上5條特殊的緯線

溫度帶氣壓帶和風帶

回過頭來看溫度帶。我們先做一個理想的假設，假設地球是一個質地均勻的球體，也就是說無論在地球哪裡，測到的密度都是相同的；地面都是平坦的，沒有地形的影響。這樣，影響地面溫度的因素只有太陽光照射的角度。

有一個故事說的是兩小兒辯日，一個小孩說太陽在早晚時大得像車蓋，中午時小得像圓盤，近大遠小，所以太陽在早晨和傍晚離我們近；另一個小孩說太陽在早晚涼涼的，到了中午時熱得想滾燙的沸水，近熱遠冷，所以太陽在中午離我們近。他們誰也說不服誰，就去找孔子評判。孔子聽了他們的爭論，說這個現象我也不懂啊。如果孔子知道太陽光照射的角度會影響氣溫的話，就能決斷了。中午太陽光照射的角度大，所以氣溫高；早晚太陽照射的角度小，所以氣溫低。

同理，在南北回歸線之間，有太陽光直射的機會，所以這裡氣溫高，被稱為熱帶。而在北極圈內和南極圈內，太陽照射角低，甚至低於地平線以下（即出現了極夜現象），所以這一帶氣溫低，是寒帶。在南北回歸線和南北極圈之間的地區，就是溫帶。於是，這些特殊的緯線將地球由北到南劃分為北寒帶、北溫帶、熱帶、南溫帶、南寒帶5個氣溫帶。

在赤道附近，氣溫最高，空氣受熱膨脹上升，形成低氣壓帶，這就是赤道低氣壓帶。兩極地區，氣溫最低，空氣遇冷收縮下沉，形成高氣壓帶，這就是極地高氣壓帶。而在赤道地區上升的氣流輸送到南北緯度約30°的地方，氣流因質量輻合發生下沉，形成副熱帶高氣壓帶。在南北緯度約60°的地方，來自副熱帶高氣壓帶的氣流和來自極地高氣壓帶的氣流相遇，較暖的副熱帶高氣壓帶的氣流被迫抬升，地面形成低氣壓，這是副極地低氣壓帶。如圖，這樣就形成了地球上的7條氣壓帶。

氣壓分出了高低，氣流總是會從高壓流向低壓。於是，風自然而然地從極地高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶，從副熱帶高氣壓帶吹向赤道低氣壓帶和副極地低氣壓帶。又因為地球是自西向東自轉的，所以風向會因地轉偏向力發生偏轉，北半球向右偏轉，南半球向左偏轉。於是在北半球，副熱帶高氣壓帶吹向赤道低氣壓帶的風是東北信風，副熱帶高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶的風是西南風，從極地高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶的風是東北風；在南半球，副熱帶高氣壓帶吹向赤道低氣壓帶的風是東南信風，副熱帶高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶的風是西北風，從極地高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶的風是東南風。如圖所示，地球上形成兩條信風帶、兩條西風帶和兩條東風帶共6條風帶。

我國溫度帶劃分

可是地球是複雜的，不是像前面分析的時候那樣均質的。氣溫並不只取決於緯度高低，或者太陽照射角的多少。還受水陸分布、海拔高度、地形、洋流等因素影響。

中國溫度帶分布情況

來看我們祖國的溫度帶分布，分為熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶和高原氣候帶。很明顯高原氣候帶是受海拔高度影響的，其它溫度帶總體符合緯度規律。仔細觀察，我國北回歸線以南的很多地區還屬於亞熱帶而不是熱帶，這些地區冬季還會受冷空氣寒流影響造成低溫，達不到熱帶的標準。而亞熱帶和暖溫帶的交界處，正好是大名鼎鼎的秦嶺-淮河線。秦嶺-淮河線有很多意義，①南北方的分界；②亞熱帶和暖溫帶的分界；③800毫米等降水量線，即濕潤區和半濕潤區的分界；④1月平均氣溫0℃等溫線。再看暖溫帶和中溫帶的交界處，這條分界的東段正好是農牧交錯帶，同時也是400毫米等降水量線（半濕潤區和半乾旱區的分界），也在很大程度上和長城重合。

中國的溫度帶劃分，考慮到農業生產的需要。農業上有個積溫的概念，積溫就是某一段時間內逐日平均氣溫≥10℃持續期間日平均氣溫的總和，即活動溫度總和。溫度帶和積溫的關係如下圖。

季風氣候

氣候方面，我國氣候最主要的特點是季風。什麼是季風？不同的季節吹不同的風唄。那夏季風是怎樣的？高溫，多雨。冬季風呢？寒冷，乾燥。為什麼會形成季風呢？

世界上的季風氣候主要集中在東亞、東南亞和南亞，有熱帶季風氣候、亞熱帶季風氣候和溫帶季風氣候

我國處在世界最大的大洋（太平洋）和世界最大的大陸（亞歐大陸）之間，水陸分布差異明顯。水的比熱容比陸地的大很高，這樣水的溫度變化比陸地的慢。什麼是比熱容？就是每變化1℃，物體需要吸收或放出的熱量。

到了冬季，陸地的溫度降得比海洋快，陸地的氣溫比海洋的低很多，於是陸地上氣流因低溫下沉而形成高氣壓，特別是身處亞歐大陸中心緯度偏高的西伯利亞地區。風總是從高壓流向低壓，天氣預報中經常提到的「來自西伯利亞的冷空氣」，就出發向我國大部分地區殺奔而來。哪怕遠在廣東和海南，都還會受到寒流影響，壓縮了我國熱帶地區的範圍。特別是當南海等處海洋溫度偏低時，或受北極渦流影響讓西伯利亞地區的溫度更低時，南北海陸溫差更大，高低氣壓差更大，冷空氣就更強勁，直接吹到江南、華南，造成南方地區的低溫雨雪災害；而北方完全在乾燥的冷氣團控制下，不易形成雨雪。相反，當冬季風不強時，南方較暖，北方寒冷多雨雪。

中國的季風氣候有熱帶、亞熱帶和溫帶季風氣候

夏季時，陸地升溫比海洋快，陸地氣溫比海洋高，從太平洋到印度洋一帶形成相對低溫的高氣壓，亞歐大陸形成低氣壓，風從高氣壓吹響低氣壓，形成夏季風。天氣預報經常提到的「副熱帶高氣壓」，就盤踞在我國。在副熱帶高氣壓控制的地方，因氣壓高，風吹不進來，特別炎熱。江南地區的「三伏天」就是因副熱帶高氣壓盤踞形成的。怎樣緩解副熱帶高氣壓帶來的高溫，這要寄希望于海洋上的熱帶氣旋。熱帶氣旋可以升級為強熱帶氣旋，再升級為颱風。當颱風較強時，衝破副熱帶高氣壓的防線，給北方地區帶來足夠的降雨緩解高溫，而南方卻形成高溫乾旱。相反，當颱風不夠強，突破不了副熱帶高氣壓的防線，只能徘徊在南方，給南方帶來洪災，而北方只能接受高溫的炙烤。

冬季風和夏季風

當然，形成反常氣候的原因不只是季風的異常，還有太平洋海面水溫異常、北極渦流異常等原因。這是個複雜的系統結構。

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