【地理拓展】研究推翻了关于赤道无风带的旧理论，高中地理一直讲错了？！夏天里的高中地理知识

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赤道无风带，是我们在高中地理课上常常提到的一个概念。最近，《地球物理研究快报》的一篇文章，提出了关于赤道无风带形成的新观点。

在航海时代，航行在赤道附近的水手们最怕的就是被困在“赤道无风带”，那里是一片位于热带深处的气象学上独特的区域。至少一个世纪以来，科学家们一直认为，赤道无风带缺乏风是由于气团汇聚并上升造成的。然而，上月发表于《地球物理研究快报》的一项研究表明，情况可能恰恰相反。

“关于赤道无风带成因的想法源自于一个时期，那时我们对热带区域空气实际流动的情况还不是很了解，”该研究作者、德国马克斯-普朗克气象研究所大气科学家Julia Windmiller认为。“我们已经忘记了赤道无风带的这种程度，以至于没有人再费心思考一下这个最初的论点。”

根据再分析数据和浮标数据计算得出的（左）38°W和（右）23°W附近低风速事件频率的季节周期。（J. M. Windmiller《地球物理研究快报》2024）

取而代之的，Windmiller提出，整个赤道无风带的低风速是由大面积的沉降空气造成的，这些空气在地表发散，形成了晴朗无风的日子。她的解释挑战了对这一热带海洋现象的传统解释，该现象曾让水手们陷入困境，激发过诗人的灵感，也曾在很大程度上从科学文献中消失。

传统上，赤道附近的低风或无风区域被解释为汇聚和上升的气团。虽然这些气团确实在地表产生了低压、低风区域，但这一理论只能解释当许多辐合区域在数天或数周内平均在一起时，赤道无风带的延伸区域。在短期内，这些汇聚的气团覆盖的面积不足以形成持续数天的无风区域。

这句话比较拗口，乔老师解读为，用原有的理论只能解释大区域、长时间尺度的平均情况，但是具体到小的区域，短时间尺度内，却不适用。

赤道无风带是赤道附近信风和上升气团汇聚的区域。受赤道热量加热的气团像气球一样向上漂浮，形成云，在赤道上空掀起风暴。之后它们在赤道南北纬约30度左右沉降，形成所谓的哈德利环流。这种赤道附近汇聚和上升的空气模式历来被认为是造成赤道无风带的原因，因为在上升的气团下通常会产生低至无风的区域。不过，聚焦于证明赤道无风带根本成因的现代研究很少。Windmiller表示，除非上升空气的区域随时间是平均的，否则对赤道无风带的公认解释不可能是完全正确的。

赤道无风带：传统解释。（AGU）

Windmiller分析了2001年至2021年大西洋赤道无风带气象数据以及1998年至2018年的浮标数据，以确定赤道无风带的边缘，并调查该区域的低风速事件。低风速事件的特点是风速小于每秒三米，或五节（航行所需的最低风速），持续至少六小时。Windmiller研究了多日、每小时和每分钟的时间尺度数据，并考虑了低风速事件是如何随时间演化的。

她发现，低风速事件与晴朗的天气条件、较低的气温和缺乏降水同时发生：这些条件表明沉降气团在地表发散，而非上升的气团。Windmiller还发现，低风速事件主要发生在赤道无风带的内部区域，在任何给定的时间内，平均只有约5%的区域会发生低风速事件(但在北半球夏季，东大西洋低风速事件发生的频率可高达21%)。低风速的位置也因季节和大西洋的区域而异。

赤道无风带：Julia Windmiller的解释。（AGU）

仍旧存在一些问题。Windmiller不确定是什么导致了赤道无风带的大面积沉降空气。虽然热带地区的大部分空气正在缓慢沉降，但仅凭这种影响可能不足以引起赤道无风带。她说，其他可能的原因包括大型对流系统在尾迹中留下下沉气流，或者湿度梯度导致局地空气降温和沉降。

虽然现代水手们不太可能被困在赤道无风带了，但了解其真正的成因或许对于当今具有意义。新的高分辨率气候模型难以模拟低风速区域，因此了解赤道无风带可能会改变模型对降水和风型的预测。“我们不能再用以前的方法来解释这些低风速事件了，”Windmiller说。“我希望这是人们看到和读到的东西，并且意识到这种解释与我们所拥有的完全不同。”

夏天是什么样的天呢？这个季节，这个节气，有不少地理的奥秘。

1、关于夏季

在中国，夏季从立夏（5月5日至7日之间）开始，到立秋结束；西方人则普遍称夏至至秋分为夏季。在南半球，一般12月、1月和2月被定为夏季。气候学意义上讲:连续五天平均温度超过22度算作夏季，直到五天平均温度低于22度算作秋季。

二十四节气

二十四节气，是根据太阳在回归黄道上的位置确定，即在一个为360度圆周的“黄道”上，划分为24等份，每15°为1等份，每1等份为一个节气。

2、关于夏至

夏至在每年公历6月21日或22日。夏至这天，太阳直射地面的位置到达一年的最北端，几乎直射北回归线，此时，北半球各地的白昼时间达到全年最长。

夏至也是北半球一年中白昼时间最长的日子，这天过后它将走“回头路”，阳光直射点开始从北回归线向南移动，北半球白昼将会逐日减短。夏至日过后，北回归线及其以北的地区，正午太阳高度角也会逐日降低。

地理人眼中的夏“风”

炎热的夏季，如果能有风自然是再好不过，不过这“风”是什么“风”呢？

1、关于季风

夏季，亚洲大陆升温快，气温高，为一巨大的热低压控制，海洋上是高气压，气流由高压区吹向低压区，于是形成由海洋吹向大陆的盛行风。

中国夏季风主要来源于热带和副热带海洋，含有丰富的水汽，故夏季风往往与降水密切相联。

2、关于台风

台风多见于夏秋季节，过境常伴随着大风和暴雨或特大暴雨等强对流天气。台风除了给登陆地区带来暴风雨等严重灾害外，也有一定的好处，比如缓解江南一带的伏旱天气。

地理人眼中的夏“雨”

夏天自然最盼望的是一场解渴的雨，但你知道这雨怎么形成的吗？

1、关于锋面雨

当夏季风的暖湿气流登陆北上时，与从北方南下的冬季风的冷干气流相遇，暖空气轻，冷空气重，较轻的暖湿气流被抬升到冷空气之上。

暖湿气流在上升过程中，由于气温不断降低，水汽冷却凝结，成云致雨，形成锋面雨，从而在我国东部地区冷暖气流交汇的地带出现一条降水较多的锋面雨带。

长江中下游的梅雨

梅雨，是在中国长江中下游地区、台湾、日本中南部以及韩国南部等地，每年6、7月份都会出现持续天阴有雨的气候现象，它是准静止锋作用的结果。由于正是江南梅子的成熟期，故称其为“梅雨”，此时段便被称作梅雨季节。

今年夏至前后，梅雨带正控制在长江中下游地区，多地会有暴雨。

1、关于对流雨

对流雨时常出现于热带，亚热带或温带的夏季午后。因日照很强，蒸发旺盛，空气受热膨胀上升，至高空冷却，凝结成雨雨滴大而重，倾盆急降，且雷电交加，声势吓人，称为雷雨。对流雨虽然降雨时间短，但大雨滂沱，往往因排水不及，而成淹水现象。

2、关于地形雨

当潮湿的气团前进时，遇到高山阻挡，气流被迫缓慢上升发生凝结，这样形成的降雨，称为地形雨。如我国台湾山脉的北、东、南都迎风，降水都比较多，年降雨量2000毫米以上，台北火烧寮达8408毫米，成为我国降水量最多的地方。地理图文综合整理

3、关于台风雨

台风活动带来的降水现象，称为台风雨。

今年第2号台风“鹦鹉”已于6月14日8时50分以热带风暴级在广东省阳江市海陵岛登陆，登陆时中心附近最大风力9级（23米/秒）。

地理人眼中的夏“灾”

其实在夏季，也是我国自然灾害的多发期，尤其是气象灾害和地质灾害。

1、关于高温热浪

高温热浪又叫高温酷暑，通常指持续多天的35℃以上的高温天气。盛夏季节，天津、济南、郑州、西安、石家庄、上海、重庆、福州、长沙、南昌、杭州、武汉、南京、合肥等地在西太平洋副热带高压控制下，出现高温酷热天气，是中国夏季热浪袭击的重灾区。

2、关于旱涝灾害

夏季风的强弱与雨带进退的“失常”，往往会造成旱涝灾害。夏季风强或来的早，会出现“北涝南旱”；夏季风弱或来的晚，则会导致“南涝北旱”。

3、关于滑坡泥石流

夏季也是地质灾害的多发期。

降雨对滑坡的作用主要表现在，雨水的大量下渗，导致斜坡上的土石层饱和，增加了滑体的重量，导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。

连续降暴雨或突降大暴雨，山区会发生山洪暴发。如果山高坡陡谷深，乱石成沙土遍野，大量土石混入山洪之中，就形成粘稠浑浊的泥石流。

6月17日3时20分许，四川丹巴县半扇门镇梅龙沟发生泥石流，阻断小金川河，形成堰塞湖，造成G350烂水湾段道路中断。

地理人眼中的夏“果”

进入夏季,各种水果纷纷上市,炎热的天气往往令这些消暑的食品销售火爆。

夏至节气，日长至矣

昨日（6月21日）是夏至节气（廿四节气中第十个节气，夏季的第四个节气），视太阳位置到达黄经90°。《月令七十二候集解》载：夏，假（大）也；至，极也。（夏至）万物于此皆假大而至极也。天文学（及欧美国家）多以夏至为北半球夏季的开始（中国传统四季划分，以“四立”为始）。

夏至日是一年中太阳最偏北的一天，几乎直射北回归线（23.5°N），北半球各地的白昼时间达到全年最长，且越往北越长。如（海南）海口（20°N）的昼长约13个小时，（浙江）杭州（30°N）为14个小时，北京（40°N）约15个小时，而中国最北端（黑龙江）漠河（53°N）昼长可达17个小时以上。

南朝梁崔灵恩《三礼义宗》载：“夏至为中者，至有三义：一以明阳气至极（阳气最盛），二以明阴气之始至（阴气初生），三以明日行之北至（太阳直射最北处），故谓之至。”，因此，夏至常被看作是世间阴阳两气的分水岭。在这之后，太阳直射点南移，北半球昼渐短夜渐长，而南半球与之相反。

古人云，夏至有三候（物候）：一候鹿角解（古人认为鹿是属阳的山兽，夏至阳气盛极而衰，鹿角感阴气而脱落），二候蝉始鸣（相传，雄性的蝉在夏至后因感阴气便鼓腹而鸣），三候半夏生（夏至阴气始生，像半夏这类喜阴的植物开始生长，而喜阳的植物开始衰退）。

三伏天

虽然，夏至日当天白昼最长（中国大部地区处在北温带，夏季太阳东北升，西北落，其在天空中所走的路线较长），太阳角度（角）最大（太阳在地平线上比较高的地方，阳光近于直射或直射，光线到达地面路径较短，大气削弱作用弱，地面及大气升温较大），但却不是一年中天气最热的时候，三伏（“伏”，意为隐伏、避暑。又颜师古注曰：伏者，谓阴气将起，迫于残阳而未得升。故为藏伏，因名伏日。立秋之后，以金代火，金畏于火，故至庚日必伏。庚，金也）才是一年中最热的时期，即“热在三伏”。

但是，近地面大气气温的高低主要决定于下垫面的性质，即（地面）长波辐射是对流层大气增温的直接能量来源（太阳辐射是地球的主要热源，但大气本身对太阳辐射直接吸收很少）。夏至太阳辐射到地面的热量仍比地面向空中散发的多，地表热量还在继续积蓄（即白天地面吸收的热虽多，但晚上又散失了一大部分，积温不是最多的时候）。

实际上，这就相当于一个热量（转换）的缓冲期，类似吃药治病，不太可能出现立时生效的“灵丹妙药”，需要一定时期的“反应”。在夏至后，由于每天吸热多、散热少，地面所积热量便越来越多，（地面）散发的热量则会使得气温（渐渐）升高，大约在7月中旬至8月中旬（即在夏至日后二十多天，“三伏”时期）达到一年里的最高值。

三伏的时间是按干支纪日来决定的。每年夏至起第三个庚日为初伏（即入伏的时间，又称“头伏”），第四个“庚”日为中伏，立秋（夏至与立秋之间，相差小暑、大暑两个节气，多在公历8月7日或8日）日起第一个“庚”日为末伏（三伏），合起来叫“三伏”。

所谓“庚日”就是在纪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（共有十个天干，故每隔十天就有一个庚日）。但是“庚日”讲的是朔望月（年），即为农历（又称夏历）的历日，而公历（太阳历）的历年是三百六十五天（闰年时多一天），不是10的整倍数，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尽相同（但初伏必定是在公历7月），初伏到中伏的时间固定是10天，中伏到末伏的时间所隔天数不定——夏至到立秋之前有四个庚日时，则中伏到末伏的间隔为10天；夏至到立秋之前有五个庚日时，则中伏与末伏的间隔为20天。因此，三伏天短则30天，长则40天。

注1（补充）——夏日数九歌（两段）

夏日数九歌，通常以夏至为第一天，每九天为一个阶段，往后数到九九八十一天，反映了从夏至起经小暑、大暑、立秋、处暑到白露这一段过程气候特征对人们生活的影响。

北方农村版本的数九歌如下：一九（头九）至二九，扇子不离手；三九二十七，冰水甜如蜜；四九三十六，汗湿衣服透；五九四十五，树头清风舞；六九五十四，乘凉勿太迟；七九六十三，夜眠莫盖单（一说“夜眠要盖单”）；八九七十二，当心莫受寒；九九八十一，家家找棉衣。

南方农村版本的数九歌如下：一九、二九扇子弗离手；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，头戴秋叶舞；六九五十四，乘凉弗入寺；七九六十三，上床寻被单；八九七十二，思量盖夹被；九九八十一，家家打炭基。

注2（补充）——2021年三伏时间

7月11日—7月20日，头伏（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）。

黄梅时节家家雨

夏至（初夏）前后，除了三伏，就是中国江淮流域（特别是长江中下游）及日本中南部一带的“梅雨”，可谓是“上蒸下煮”般生活。由于此时正是梅子黄熟季节，所以称这时的雨为“黄梅雨（简称梅雨），称这时的天为“黄梅天”。明代李时珍《本草纲目》：“梅雨，或作霉雨，言其沾衣及物，皆生黑霉也。”

此外，夏至以后地面受热强烈，空气对流旺盛，午后至傍晚常形成雷阵雨。这种热雷雨形成快、寿命短、影响范围小，人称“隔辙雨”——一（车）辙之隔，晴雨各异，又名分龙雨。无论是常规梅雨，还是午后雷雨，都常因雨量大、雨日多，时有阵雨或暴雨，江河水涨，特别需要严防洪涝灾害。

实际上，江淮梅雨的准静止锋成因，具体的形成过程较为复杂，本不是高中地理考纲要求的范围，但为了诸位的博文广知，特将缘由摘录如下：原来，自西向东运动很快的冷气流和暖气流，这两支气流在我国上空突然合二为一。由于高空气流发生了急烈的变化，因而引起地面气流发生相应的变化，在鄂霍次克海（俄罗斯远东地区边缘海，地处西北太平洋，与勘察加半岛、千岛群岛及阿留申群岛相邻）上产生了一股高气压，而在印度半岛的西边有一股低气压（亚洲低压）不断地扩伸，这两者的势力都非常强盛。

从这两个天气系统中爆发出来的暖气流和冷气流，在我国江淮流域一带上空相遇，势均力敌，形成一条不连续的交界面。由于暖空气较轻，它就沿着冷空气的斜坡滑上去，在爬升一定高度后就逐渐变冷，水气凝结，成云致雨。

如果冷暖气团势力不均衡，就不会形成阴雨连绵的天气，就可以产生“空梅”或“少梅”的现象（很少出现）。如果梅雨期里，雨量适当，光照充足，就有利于农作物的生长；但长时间低温阴雨，就有碍于江淮流域一带早稻作物的生长。

与三伏天的计算类似，传统梅（雨）季的确定，也是根据“干支纪日”法推算的。其中，入梅是在芒种（公历6月5日或6日）起第一个“丙”日，出梅是在小暑（公历7月7日或8日）起第一个“未”日。以此推算的话，2021年入梅日为6月7日，出梅日为7月10日。

浙江诸暨2021年5月高三适应性考试

西太平洋副热带高压的位置变化主要表现北进南退和西伸东退其位置和强度与我国江淮梅汛期入梅出梅及梅雨强度关系密切。下图是某年6月7日~7月12日浙江省降雨量和西太平洋副热带高压脊线纬度位置和西伸脊点经度位置的逐日变化图。完成9、10题。

9、梅雨期的雨区位置一般位于副热带高压脊线的

A.南侧 B.北侧

C.东侧 D.西侧

10、该年7月11日浙江省降雨量较大，最有可能的原因是

A.受台风影响

B.受冷空气控制

C.受梅雨影响

D.受高压脊控制

9、B梅雨，即江淮准静止锋，是在西太平洋副热带高压脊的推动下形成的。也就是说，副高的存在（副高中心为下沉干热气流，但高气压水平方向为辐散气流），推动着暖湿气流北上，也阻碍着南下冷空气的继续前行，类似一块山坡，将二者（冷暖气团）阻遏在副高以北区域，进而相互影响，形成连绵降水。此外，浙江省的大致纬度为30°N，梅雨季在6月中上旬到7月中上旬之间，根据图文材料，此时的脊线纬度位置基本稳定在22°N附近，即在锋面位置的南侧。故B项正确，A、C、D三项错误。

10、A根据图文材料，7 月11日前后，高压脊线位置突然北跳，已经到达 37°N 以北地区（在鲁豫、苏北一带），那么此时浙江省的降水就不是梅雨。此外，结合这一个月的降水（量）来看，该日降水明显增多，但又没有持续性，极有可能是受台风的影响（台风雨长则三两天，短则一天内。浙江地处东南沿海，多有台风“骚扰”）。故 A项正确，C项错误。

俗话说，一个巴掌拍不响，单纯受冷空气（持续时间可能略长，且夏季冷空气较少）或副高控制，不会形成降水，更不用说副高控制区域盛行下沉气流，又干又热。故B、D二项错误。

广东实验中学2021届高三 11 月阶段测试

20、【选修 6：环境保护】（10 分）

位于长江中游的洞庭湖地区被称为“鱼米之乡”，湖区人口密集，是我国重要的工农业生产基地。近年来，洞庭湖区水华现象频发，大小西湖区域尤为严重，夏季发生的频率更高。下图为洞庭湖流域局部示 意图。

分析大小西湖夏季水华现象发生频率高的原因。

解析：

水华与赤潮相同，都是水体富营养化的一种表现，只是分布区域略有不同。淡水中是水华，咸水（海湾）则为赤潮。水体富营养化，三大“致命因素”，一是（氮磷）污染物，二是气温高（催化作用，类似化学实验“酒精灯”），三是水域封闭（水体净化能力弱）。

答案：

随着经济发展，洞庭湖湖区的污染加重，水体富营养化严重；（2分）夏季湖区受副热带高压控制，出现伏旱天气，降水量较少；（2分）夏季气温高，湖区的水温高，有利于藻类大量繁殖；（2分）注入大小西湖河流少，水体更新慢；（2分）与东洞庭湖水域连接处狭窄，水体交换不畅。（2分）

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