【地理拓展】研究推翻了關於赤道無風帶的舊理論，高中地理一直講錯了？！夏天裡的高中地理知識

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赤道無風帶，是我們在高中地理課上常常提到的一個概念。最近，《地球物理研究快報》的一篇文章，提出了關於赤道無風帶形成的新觀點。

在航海時代，航行在赤道附近的水手們最怕的就是被困在“赤道無風帶”，那裡是一片位於熱帶深處的氣象學上獨特的區域。至少一個世紀以來，科學家們一直認爲，赤道無風帶缺乏風是由於氣團匯聚並上升造成的。然而，上月發表於《地球物理研究快報》的一項研究表明，情況可能恰恰相反。

“關於赤道無風帶成因的想法源自於一個時期，那時我們對熱帶區域空氣實際流動的情況還不是很瞭解，”該研究作者、德國馬克斯-普朗克氣象研究所大氣科學家Julia Windmiller認爲。“我們已經忘記了赤道無風帶的這種程度，以至於沒有人再費心思考一下這個最初的論點。”

根據再分析數據和浮標數據計算得出的（左）38°W和（右）23°W附近低風速事件頻率的季節週期。（J. M. Windmiller《地球物理研究快報》2024）

取而代之的，Windmiller提出，整個赤道無風帶的低風速是由大面積的沉降空氣造成的，這些空氣在地表發散，形成了晴朗無風的日子。她的解釋挑戰了對這一熱帶海洋現象的傳統解釋，該現象曾讓水手們陷入困境，激發過詩人的靈感，也曾在很大程度上從科學文獻中消失。

傳統上，赤道附近的低風或無風區域被解釋爲匯聚和上升的氣團。雖然這些氣團確實在地表產生了低壓、低風區域，但這一理論只能解釋當許多輻合區域在數天或數週內平均在一起時，赤道無風帶的延伸區域。在短期內，這些匯聚的氣團覆蓋的面積不足以形成持續數天的無風區域。

這句話比較拗口，喬老師解讀爲，用原有的理論只能解釋大區域、長時間尺度的平均情況，但是具體到小的區域，短時間尺度內，卻不適用。

赤道無風帶是赤道附近信風和上升氣團匯聚的區域。受赤道熱量加熱的氣團像氣球一樣向上漂浮，形成雲，在赤道上空掀起風暴。之後它們在赤道南北緯約30度左右沉降，形成所謂的哈德利環流。這種赤道附近匯聚和上升的空氣模式歷來被認爲是造成赤道無風帶的原因，因爲在上升的氣團下通常會產生低至無風的區域。不過，聚焦於證明赤道無風帶根本成因的現代研究很少。Windmiller表示，除非上升空氣的區域隨時間是平均的，否則對赤道無風帶的公認解釋不可能是完全正確的。

赤道無風帶：傳統解釋。（AGU）

Windmiller分析了2001年至2021年大西洋赤道無風帶氣象數據以及1998年至2018年的浮標數據，以確定赤道無風帶的邊緣，並調查該區域的低風速事件。低風速事件的特點是風速小於每秒三米，或五節（航行所需的最低風速），持續至少六小時。Windmiller研究了多日、每小時和每分鐘的時間尺度數據，並考慮了低風速事件是如何隨時間演化的。

她發現，低風速事件與晴朗的天氣條件、較低的氣溫和缺乏降水同時發生：這些條件表明沉降氣團在地表發散，而非上升的氣團。Windmiller還發現，低風速事件主要發生在赤道無風帶的內部區域，在任何給定的時間內，平均只有約5%的區域會發生低風速事件(但在北半球夏季，東大西洋低風速事件發生的頻率可高達21%)。低風速的位置也因季節和大西洋的區域而異。

赤道無風帶：Julia Windmiller的解釋。（AGU）

仍舊存在一些問題。Windmiller不確定是什麼導致了赤道無風帶的大面積沉降空氣。雖然熱帶地區的大部分空氣正在緩慢沉降，但僅憑這種影響可能不足以引起赤道無風帶。她說，其他可能的原因包括大型對流系統在尾跡中留下下沉氣流，或者溼度梯度導致局地空氣降溫和沉降。

雖然現代水手們不太可能被困在赤道無風帶了，但瞭解其真正的成因或許對於當今具有意義。新的高分辨率氣候模型難以模擬低風速區域，因此瞭解赤道無風帶可能會改變模型對降水和風型的預測。“我們不能再用以前的方法來解釋這些低風速事件了，”Windmiller說。“我希望這是人們看到和讀到的東西，並且意識到這種解釋與我們所擁有的完全不同。”

夏天是什麼樣的天呢？這個季節，這個節氣，有不少地理的奧秘。

1、關於夏季

在中國，夏季從立夏（5月5日至7日之間）開始，到立秋結束；西方人則普遍稱夏至至秋分爲夏季。在南半球，一般12月、1月和2月被定爲夏季。氣候學意義上講:連續五天平均溫度超過22度算作夏季，直到五天平均溫度低於22度算作秋季。

二十四節氣

二十四節氣，是根據太陽在迴歸黃道上的位置確定，即在一個爲360度圓周的“黃道”上，劃分爲24等份，每15°爲1等份，每1等份爲一個節氣。

2、關於夏至

夏至在每年公曆6月21日或22日。夏至這天，太陽直射地面的位置到達一年的最北端，幾乎直射北迴歸線，此時，北半球各地的白晝時間達到全年最長。

夏至也是北半球一年中白晝時間最長的日子，這天過後它將走“回頭路”，陽光直射點開始從北迴歸線向南移動，北半球白晝將會逐日減短。夏至日過後，北迴歸線及其以北的地區，正午太陽高度角也會逐日降低。

地理人眼中的夏“風”

炎熱的夏季，如果能有風自然是再好不過，不過這“風”是什麼“風”呢？

1、關於季風

夏季，亞洲大陸升溫快，氣溫高，爲一巨大的熱低壓控制，海洋上是高氣壓，氣流由高壓區吹向低壓區，於是形成由海洋吹向大陸的盛行風。

中國夏季風主要來源於熱帶和副熱帶海洋，含有豐富的水汽，故夏季風往往與降水密切相聯。

2、關於颱風

颱風多見於夏秋季節，過境常伴隨着大風和暴雨或特大暴雨等強對流天氣。颱風除了給登陸地區帶來暴風雨等嚴重災害外，也有一定的好處，比如緩解江南一帶的伏旱天氣。

地理人眼中的夏“雨”

夏天自然最盼望的是一場解渴的雨，但你知道這雨怎麼形成的嗎？

1、關於鋒面雨

當夏季風的暖溼氣流登陸北上時，與從北方南下的冬季風的冷幹氣流相遇，暖空氣輕，冷空氣重，較輕的暖溼氣流被擡升到冷空氣之上。

暖溼氣流在上升過程中，由於氣溫不斷降低，水汽冷卻凝結，成雲致雨，形成鋒面雨，從而在我國東部地區冷暖氣流交匯的地帶出現一條降水較多的鋒面雨帶。

長江中下游的梅雨

梅雨，是在中國長江中下游地區、臺灣、日本中南部以及韓國南部等地，每年6、7月份都會出現持續天陰有雨的氣候現象，它是準靜止鋒作用的結果。由於正是江南梅子的成熟期，故稱其爲“梅雨”，此時段便被稱作梅雨季節。

今年夏至前後，梅雨帶正控制在長江中下游地區，多地會有暴雨。

1、關於對流雨

對流雨時常出現於熱帶，亞熱帶或溫帶的夏季午後。因日照很強，蒸發旺盛，空氣受熱膨脹上升，至高空冷卻，凝結成雨雨滴大而重，傾盆急降，且雷電交加，聲勢嚇人，稱爲雷雨。對流雨雖然降雨時間短，但大雨滂沱，往往因排水不及，而成淹水現象。

2、關於地形雨

當潮溼的氣團前進時，遇到高山阻擋，氣流被迫緩慢上升發生凝結，這樣形成的降雨，稱爲地形雨。如我國臺灣山脈的北、東、南都迎風，降水都比較多，年降雨量2000毫米以上，臺北火燒寮達8408毫米，成爲我國降水量最多的地方。地理圖文綜合整理

3、關於颱風雨

颱風活動帶來的降水現象，稱爲颱風雨。

今年第2號颱風“鸚鵡”已於6月14日8時50分以熱帶風暴級在廣東省陽江市海陵島登陸，登陸時中心附近最大風力9級（23米/秒）。

地理人眼中的夏“災”

其實在夏季，也是我國自然災害的多發期，尤其是氣象災害和地質災害。

1、關於高溫熱浪

高溫熱浪又叫高溫酷暑，通常指持續多天的35℃以上的高溫天氣。盛夏季節，天津、濟南、鄭州、西安、石家莊、上海、重慶、福州、長沙、南昌、杭州、武漢、南京、合肥等地在西太平洋副熱帶高壓控制下，出現高溫酷熱天氣，是中國夏季熱浪襲擊的重災區。

2、關於旱澇災害

夏季風的強弱與雨帶進退的“失常”，往往會造成旱澇災害。夏季風強或來的早，會出現“北澇南旱”；夏季風弱或來的晚，則會導致“南澇北旱”。

3、關於滑坡泥石流

夏季也是地質災害的多發期。

降雨對滑坡的作用主要表現在，雨水的大量下滲，導致斜坡上的土石層飽和，增加了滑體的重量，導致滑坡產生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點。

連續降暴雨或突降大暴雨，山區會發生山洪暴發。如果山高坡陡谷深，亂石成沙土遍野，大量土石混入山洪之中，就形成粘稠渾濁的泥石流。

6月17日3時20分許，四川丹巴縣半扇門鎮梅龍溝發生泥石流，阻斷小金川河，形成堰塞湖，造成G350爛水灣段道路中斷。

地理人眼中的夏“果”

進入夏季,各種水果紛紛上市,炎熱的天氣往往令這些消暑的食品銷售火爆。

夏至節氣，日長至矣

昨日（6月21日）是夏至節氣（廿四節氣中第十個節氣，夏季的第四個節氣），視太陽位置到達黃經90°。《月令七十二候集解》載：夏，假（大）也；至，極也。（夏至）萬物於此皆假大而至極也。天文學（及歐美國家）多以夏至爲北半球夏季的開始（中國傳統四季劃分，以“四立”爲始）。

夏至日是一年中太陽最偏北的一天，幾乎直射北迴歸線（23.5°N），北半球各地的白晝時間達到全年最長，且越往北越長。如（海南）海口（20°N）的晝長約13個小時，（浙江）杭州（30°N）爲14個小時，北京（40°N）約15個小時，而中國最北端（黑龍江）漠河（53°N）晝長可達17個小時以上。

南朝梁崔靈恩《三禮義宗》載：“夏至爲中者，至有三義：一以明陽氣至極（陽氣最盛），二以明陰氣之始至（陰氣初生），三以明日行之北至（太陽直射最北處），故謂之至。”，因此，夏至常被看作是世間陰陽兩氣的分水嶺。在這之後，太陽直射點南移，北半球晝漸短夜漸長，而南半球與之相反。

古人云，夏至有三候（物候）：一候鹿角解（古人認爲鹿是屬陽的山獸，夏至陽氣盛極而衰，鹿角感陰氣而脫落），二候蟬始鳴（相傳，雄性的蟬在夏至後因感陰氣便鼓腹而鳴），三候半夏生（夏至陰氣始生，像半夏這類喜陰的植物開始生長，而喜陽的植物開始衰退）。

三伏天

雖然，夏至日當天白晝最長（中國大部地區處在北溫帶，夏季太陽東北升，西北落，其在天空中所走的路線較長），太陽角度（角）最大（太陽在地平線上比較高的地方，陽光近於直射或直射，光線到達地面路徑較短，大氣削弱作用弱，地面及大氣升溫較大），但卻不是一年中天氣最熱的時候，三伏（“伏”，意爲隱伏、避暑。又顏師古注曰：伏者，謂陰氣將起，迫於殘陽而未得升。故爲藏伏，因名伏日。立秋之後，以金代火，金畏於火，故至庚日必伏。庚，金也）纔是一年中最熱的時期，即“熱在三伏”。

但是，近地面大氣氣溫的高低主要決定於下墊面的性質，即（地面）長波輻射是對流層大氣增溫的直接能量來源（太陽輻射是地球的主要熱源，但大氣本身對太陽輻射直接吸收很少）。夏至太陽輻射到地面的熱量仍比地面向空中散發的多，地表熱量還在繼續積蓄（即白天地面吸收的熱雖多，但晚上又散失了一大部分，積溫不是最多的時候）。

實際上，這就相當於一個熱量（轉換）的緩衝期，類似吃藥治病，不太可能出現立時生效的“靈丹妙藥”，需要一定時期的“反應”。在夏至後，由於每天吸熱多、散熱少，地面所積熱量便越來越多，（地面）散發的熱量則會使得氣溫（漸漸）升高，大約在7月中旬至8月中旬（即在夏至日後二十多天，“三伏”時期）達到一年裡的最高值。

三伏的時間是按干支紀日來決定的。每年夏至起第三個庚日爲初伏（即入伏的時間，又稱“頭伏”），第四個“庚”日爲中伏，立秋（夏至與立秋之間，相差小暑、大暑兩個節氣，多在公曆8月7日或8日）日起第一個“庚”日爲末伏（三伏），合起來叫“三伏”。

所謂“庚日”就是在紀日干支中每逢庚字的日子，如庚子、庚寅、庚辰、庚午、庚申、庚戌等（共有十個天干，故每隔十天就有一個庚日）。但是“庚日”講的是朔望月（年），即爲農曆（又稱夏曆）的歷日，而公曆（太陽曆）的歷年是三百六十五天（閏年時多一天），不是10的整倍數，所以每年的庚日的日都不相同。

由此可知，每年的初伏日期也不盡相同（但初伏必定是在公曆7月），初伏到中伏的時間固定是10天，中伏到末伏的時間所隔天數不定——夏至到立秋之前有四個庚日時，則中伏到末伏的間隔爲10天；夏至到立秋之前有五個庚日時，則中伏與末伏的間隔爲20天。因此，三伏天短則30天，長則40天。

注1（補充）——夏日數九歌（兩段）

夏日數九歌，通常以夏至爲第一天，每九天爲一個階段，往後數到九九八十一天，反映了從夏至起經小暑、大暑、立秋、處暑到白露這一段過程氣候特徵對人們生活的影響。

北方農村版本的數九歌如下：一九（頭九）至二九，扇子不離手；三九二十七，冰水甜如蜜；四九三十六，汗溼衣服透；五九四十五，樹頭清風舞；六九五十四，乘涼勿太遲；七九六十三，夜眠莫蓋單（一說“夜眠要蓋單”）；八九七十二，當心莫受寒；九九八十一，家家找棉衣。

南方農村版本的數九歌如下：一九、二九扇子弗離手；三九二十七，冰水如甜蜜；四九三十六，出汗如出浴；五九四十五，頭戴秋葉舞；六九五十四，乘涼弗入寺；七九六十三，上牀尋被單；八九七十二，思量蓋夾被；九九八十一，家家打炭基。

注2（補充）——2021年三伏時間

7月11日—7月20日，頭伏（10天）；

7月21日—8月9日，中伏（20天）；

8月10日—8月19日，末伏（10天）。

黃梅時節家家雨

夏至（初夏）前後，除了三伏，就是中國江淮流域（特別是長江中下游）及日本中南部一帶的“梅雨”，可謂是“上蒸下煮”般生活。由於此時正是梅子黃熟季節，所以稱這時的雨爲“黃梅雨（簡稱梅雨），稱這時的天爲“黃梅天”。明代李時珍《本草綱目》：“梅雨，或作黴雨，言其沾衣及物，皆生黑黴也。”

此外，夏至以後地面受熱強烈，空氣對流旺盛，午後至傍晚常形成雷陣雨。這種熱雷雨形成快、壽命短、影響範圍小，人稱“隔轍雨”——一（車）轍之隔，晴雨各異，又名分龍雨。無論是常規梅雨，還是午後雷雨，都常因雨量大、雨日多，時有陣雨或暴雨，江河水漲，特別需要嚴防洪澇災害。

實際上，江淮梅雨的準靜止鋒成因，具體的形成過程較爲複雜，本不是高中地理考綱要求的範圍，但爲了諸位的博文廣知，特將緣由摘錄如下：原來，自西向東運動很快的冷氣流和暖氣流，這兩支氣流在我國上空突然合二爲一。由於高空氣流發生了急烈的變化，因而引起地面氣流發生相應的變化，在鄂霍次克海（俄羅斯遠東地區邊緣海，地處西北太平洋，與勘察加半島、千島羣島及阿留申羣島相鄰）上產生了一股高氣壓，而在印度半島的西邊有一股低氣壓（亞洲低壓）不斷地擴伸，這兩者的勢力都非常強盛。

從這兩個天氣系統中爆發出來的暖氣流和冷氣流，在我國江淮流域一帶上空相遇，勢均力敵，形成一條不連續的交界面。由於暖空氣較輕，它就沿着冷空氣的斜坡滑上去，在爬升一定高度後就逐漸變冷，水氣凝結，成雲致雨。

如果冷暖氣團勢力不均衡，就不會形成陰雨連綿的天氣，就可以產生“空梅”或“少梅”的現象（很少出現）。如果梅雨期裡，雨量適當，光照充足，就有利於農作物的生長；但長時間低溫陰雨，就有礙於江淮流域一帶早稻作物的生長。

與三伏天的計算類似，傳統梅（雨）季的確定，也是根據“干支紀日”法推算的。其中，入梅是在芒種（公曆6月5日或6日）起第一個“丙”日，出梅是在小暑（公曆7月7日或8日）起第一個“未”日。以此推算的話，2021年入梅日爲6月7日，出梅日爲7月10日。

浙江諸暨2021年5月高三適應性考試

西太平洋副熱帶高壓的位置變化主要表現北進南退和西伸東退其位置和強度與我國江淮梅汛期入梅出梅及梅雨強度關係密切。下圖是某年6月7日~7月12日浙江省降雨量和西太平洋副熱帶高壓脊線緯度位置和西伸脊點經度位置的逐日變化圖。完成9、10題。

9、梅雨期的雨區位置一般位於副熱帶高壓脊線的

A.南側 B.北側

C.東側 D.西側

10、該年7月11日浙江省降雨量較大，最有可能的原因是

A.受颱風影響

B.受冷空氣控制

C.受梅雨影響

D.受高壓脊控制

9、B梅雨，即江淮準靜止鋒，是在西太平洋副熱帶高壓脊的推動下形成的。也就是說，副高的存在（副高中心爲下沉乾熱氣流，但高氣壓水平方向爲輻散氣流），推動着暖溼氣流北上，也阻礙着南下冷空氣的繼續前行，類似一塊山坡，將二者（冷暖氣團）阻遏在副高以北區域，進而相互影響，形成連綿降水。此外，浙江省的大致緯度爲30°N，梅雨季在6月中上旬到7月中上旬之間，根據圖文材料，此時的脊線緯度位置基本穩定在22°N附近，即在鋒面位置的南側。故B項正確，A、C、D三項錯誤。

10、A根據圖文材料，7 月11日前後，高壓脊線位置突然北跳，已經到達 37°N 以北地區（在魯豫、蘇北一帶），那麼此時浙江省的降水就不是梅雨。此外，結合這一個月的降水（量）來看，該日降水明顯增多，但又沒有持續性，極有可能是受颱風的影響（颱風雨長則三兩天，短則一天內。浙江地處東南沿海，多有颱風“騷擾”）。故 A項正確，C項錯誤。

俗話說，一個巴掌拍不響，單純受冷空氣（持續時間可能略長，且夏季冷空氣較少）或副高控制，不會形成降水，更不用說副高控制區域盛行下沉氣流，又幹又熱。故B、D二項錯誤。

廣東實驗中學2021屆高三 11 月階段測試

20、【選修 6：環境保護】（10 分）

位於長江中游的洞庭湖地區被稱爲“魚米之鄉”，湖區人口密集，是我國重要的工農業生產基地。近年來，洞庭湖區水華現象頻發，大小西湖區域尤爲嚴重，夏季發生的頻率更高。下圖爲洞庭湖流域局部示 意圖。

分析大小西湖夏季水華現象發生頻率高的原因。

解析：

水華與赤潮相同，都是水體富營養化的一種表現，只是分佈區域略有不同。淡水中是水華，鹹水（海灣）則爲赤潮。水體富營養化，三大“致命因素”，一是（氮磷）污染物，二是氣溫高（催化作用，類似化學實驗“酒精燈”），三是水域封閉（水體淨化能力弱）。

答案：

隨着經濟發展，洞庭湖湖區的污染加重，水體富營養化嚴重；（2分）夏季湖區受副熱帶高壓控制，出現伏旱天氣，降水量較少；（2分）夏季氣溫高，湖區的水溫高，有利於藻類大量繁殖；（2分）注入大小西湖河流少，水體更新慢；（2分）與東洞庭湖水域連接處狹窄，水體交換不暢。（2分）

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