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大气保温效应
简称“大气效应”。大气具有允许太阳短波辐射透入大气低层，并阻止地面和低层大气长波辐射逸出大气层的作用。这种作用使大气温度保持较高的水平，故名。20世纪初期前，人们曾误认为玻璃温室(不经人工加热的养花房)保温机制与大气这种保温机制相同，因而将它称为“温室效应” 温室效应 温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到——23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。 阳伞效应 正当大多数人为“温室效应”而忧虑的时候，一些人关注到一个与“温室效应”相反的事实，人类的生产生活、战争、森林草原火灾、火山爆发等人文与自然的活动（例如海湾战争的黑烟和最近报道的南亚褐云），向大气排入大量的烟尘，这些弥漫于大气中的烟尘能散射太阳辐射，削弱到达地面的太阳辐射，这种作用犹如地球的一把“遮阳伞”，被称为阳伞效应。阳伞效应的产生使地面接受太阳辐射能减少，且阴、雾天气增多，影响城市交通等。据联合国政府间气候变化委员会的评估报告，包括人类活动在内造成的地球大气中的烟尘粒子的阳伞效应，其降温值相当于全球温室效应升温值的20％。换句话说，如果没有烟尘粒子的阳伞效应，人类活动造成的全球变暖幅度将更大。但是，世界上最严重的阳伞效应是大规模核战争造成的“核冬天”。因为核爆炸会把更大量的沙土尘埃送进大气层，使地球大气变得乌烟瘴气。由于地面上得到的太阳热量剧减，使地球气温甚至降到零下，因而被称为“核冬天”（核冬天理论本身尚不成熟，处于研究阶段）。大多数科学家都认为6500万年前地球上恐龙的突然灭绝，就是一个直径约10公里的小行星撞击地球，巨量烟尘造成“核冬天”的结果。温室效应使全球变暖，而阳伞效应却使全球变冷，只不过变冷程度远不如变暖罢了。 热岛效应 一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有两种： 城市热岛效应 城市热岛效应是城市气候中典型的特征之一。它是城市气温比郊区气温高的现象。城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中，人们的日常生活所发出的热量；另一方面，城市中建筑群密集，沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量（可吸收更多的热量），而反射率小，使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多，夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高。城市热岛是以市中心为热岛中心，有一股较强的暖气流在此上升，而郊外上空为相对冷的空气下沉，这样便形成了城郊环流，空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下，聚集在城市上空，如果没有很强的冷空气，城市空气污染将加重，人类生存的环境被破坏，导致人类发生各种疾病，甚至造成死亡。城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。热岛强度有明显的日变化和季节变化。日变化表现为夜晚强、白天弱，最大值出现在晴朗无风的夜晚，上海观测到的最大热岛强度达6℃以上。季节分布还与城市特点和气候条件有关，北京是冬季最强，夏季最弱，春秋居中，上海和广州以10月最强。年均气温的城乡差值约1℃左右，如北京为0.7～1.0℃，上海为0.5～1.4℃，洛杉矶为0.5℃～1.5℃。城市热岛可影响近地层温度层结，并达到一定高度。城市全天以不稳定层结为主，而乡村夜晚多逆温。水平温差的存在使城市暖空气上升，到一定高度向四周辐散，而附近乡村气流下沉，并沿地面向城市辐合，形成热岛环流，称为“乡村风”，这种流场在夜间尤为明显。城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水。对植物的影响则表现为提早发芽和开花、推迟落叶和休眠。 青藏高原的“热岛效应” 近代地理学的开创者之一、德国科学家洪堡（1799－1804）年间在南美洲安第斯山脉考察时发现，赤道附近的高山雪线，比中纬度的青藏高原许多高山的雪线低200米左右。例如：贡嘎山西坡雪线高5100米左右，而靠近赤道的厄瓜多尔基多附近的高山雪线仅约4800米多一些。这不符合常理：由于赤道地区热量较高，高山雪线通常应该从赤道向两极递降，到极地附近降至海平面。据此，洪堡提出了青藏高原的“热岛效应”理论：对流层大气的主要直接热源是地面，或称“下垫面”，青藏高原由于下垫面大面积抬升，（相当于把“火炉”升高），故其热量较同纬度、同海拔高度的其它地区高得多，甚至比赤道附近的同海拔地区也要高得多。青藏高原的“热岛效应”对环境的多要素影响极大，如冰川、生物等。例如，贡嘎山南坡的垂直自然带和纬度相当的峨眉山相比丰富得多，许多树木的分布界线也设于峨眉山，就是这个原理。 干岛效应 与热岛效应通常是相伴存在的。由于城市的主体为连片的钢筋水泥筑就的不透水下垫面，因此，降落地面的水份大部分都经人工铺设的管道排至他处，形成径流迅速，缺乏天然地面所具有的土壤和植被的吸收和保蓄能力。因而平时城市近地面的空气就难以像其他自然区域一样，从土壤和植被的蒸发中获得持续的水份补给。这样，城市空气中的水分偏少，湿度较低，形成孤立于周围地区的"干岛"。 冷岛效应
观测结果表明，绿洲农田上不同高度层的气温，昼夜均比附近的戈壁显著要低，最高气温甚至可低30℃左右，蒸发量约小一半。这说明绿洲在夏季相对于周围环境(戈壁或沙漠)是一个冷源和湿源，即相对独立的“冷岛”。 焚风效应
焚风是指气流翻过山岭时在背风坡绝热下沉而形成干热的风。当气流经过山脉时，沿迎风坡上升冷却，在所含水汽达饱和之前按干绝热过程降温，达饱和后，按湿绝热直减率降温，并因发生降水而减少水分。过山后空气沿背风坡下沉，按干绝热直减率增温，故气流过山后的温度比山前同高度上的温度高得多，湿度也显著减少。亚洲的阿尔泰山、欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山东坡等都是著名的焚风出现区。中国不少地区有焚风，比较明显的如天山南坡，太行山东坡，大兴安岭东坡的焚风现象，其增温影响甚至在多年月平均气温直减率上也可促使作物、水果早熟，强大的焚风可造成干热风害和森林火灾。冬季强焚风可引起山区雪崩等。 雨影效应 是一种较为常见的地理现象，即山的迎风坡多雨，而相反达到同时，背风坡少雨干燥。迎风坡存在“雨区”，而在背风坡的对称位置的区域称为“雨影区”。这是因为山脉阻隔暖湿气流，把水汽集中在迎风坡，水汽聚集并到达一定强度时，就会下雨。同时背风坡常年不能接受水汽，以至于蒸发量相对跟大，使土壤相对干旱。 绿洲效应 在干旱或半干旱地区进行大面积的人工灌溉而引起的气候变化称为“绿洲效应”。经过灌溉的土地土壤湿润，热容量增大，水分蒸发量也随之增加，土壤和近地面层气温的昼夜变化趋向和缓，相对湿度加大。就好比在沙漠中出现绿洲一样。绿洲是沙漠中利用价值最大的土地资源，是干旱沙漠地区人类生存发展的主要空间和经济发展基础。甘肃景泰川的变迁就是“沙漠人造海”具有绿洲效应的生动例证。 狭管效应 当气流由开阔地带流入峡谷时，由于空气不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大。当流出峡谷时，空气流速又会减缓。这种峡谷地形对气流的影响，称为“狭管效应”。由狭管效应而增大的风，称为峡谷风或穿堂风。山地的许多风口和许多地方出现的地形雨，都与气流经过狭窄地形密切相关。在高楼大厦林立的城市，两座毗邻的高楼之间也会出现这种情况，高层楼宇间的狭窄地带风力比起平地要强得多，科学家曾经通过物理风洞试验经过数值模拟后发现：平地上3级～4级的风，在城市高楼之间，经过“狭管效应”放大后，可达10级以上。 乌鲁木齐开往阿克苏的5807次旅客列车遭到13级狂风袭击，造成车辆脱轨，人员伤亡，南疆线被迫中断行车9小时。13级狂风是如何将列车掀翻的？ 13级风属于飓风，风速达37米/秒左右，在一定的天气系统和局地地形的相互配合下，狂风将列车掀翻是完全可能发生的。首先是天气系统影响，如寒潮、沙尘暴、台风等，会引起大范围、大规模的空气流动，但这只会出现大风，还不能造成这么激烈的破坏现象。第二个条件就是当地地形了。此次出事地点是天山南北向的峡谷地区，大风经过这一地形也就是风口时，经过“狭管效应”的迅速放大，风力将成倍加大，其破坏力十分惊人。这种自然界中出现的“狭管效应”现象，在我们的生活中也会出现。如我们打开室内对开的两扇窗户，会感觉风有所加大，这就是我们常说的“穿堂风”。 雨岛效应、雾岛效应 由于城市热岛所产生的局地气流的辐合上升，促进了城市对流性降水的发生、发展，加之城区空气中凝结核多，大核(如硝酸盐)存在时有促进暖云降水的作用。同时，城市的下垫面粗糙度大，使其降水雨系减慢，城区降水时间延长。由于上述几个因素的共同影响，导致暴雨最大强度落点于市区及其下风方向，形成了城市的雨岛效应。城市的雾气一般多是由工业、生活排放的各种污染物形成的酸雾、油雾、烟雾、光化学烟雾等混合而成。城市多雾不仅会危害动植物，还会妨碍水陆交通和供电。 油膜效应 人类每年有意或无意将许多石油倾注到海洋里，一方面会沾附在海岸，破坏沿海环境；另一方面会形成油膜漂浮在海面上，特别是大面积的油膜，把海水与空气隔开，如同塑料薄膜一样，抑制了其下海水的蒸发，使“污区”上空空气干燥，同时导致海洋潜热转移量减少，使海水温度及“污区”上空气温年、日较差变大，形成油膜效应。油膜效应的产生，使海洋失去调节作用，导致“污区”及周围地区降水减少，“污区”及周围地区天气异常。 绿岛效应 “绿岛效应”是指在一定面积(约3公顷)的绿地比周边建筑聚集处气温下降0。5℃以上。 森林是最高的植被。在成片的森林地区以及林冠层的下部能形成一种特殊的气候。森林可以减小气温的日变化和年变化，减低地表风速，提高相对湿度，增加降水，形成森林小气候。这就是森林的绿岛效应。 湖泊效应 是指人类修建大型水库（人造湖泊）而产生的相应的库区周围的气候改变。由于水体的热容量远大于陆地，因而库区周围的气温之日比较温差和年比较温差减少，使得夏天凉爽，冬天温暖。由于水陆的热力差异，在较大的库区也形成类似于海陆风的"湖陆风"。白天风从水库吹向岸边，夜间风从陆地吹向水面。另外，在水库的下风方向，由于水面源源输来的丰富水汽，使云量和降水有可能增加。 烟囱效应
烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升，在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流，将户外的空气抽入填补，令火炉的火更猛烈。烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时)，气流可以在烟囱内向下流动，将户外空气从烟囱抽入室内。在高楼大厦的环境内，烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不单使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。 油膜效应 2008-1-7 11:17 油膜效应（又叫海洋沙漠化效应）是由海洋石油污染形成的。人类每年有意或无意将许多石油倾注到海洋里，这些石油一方面会沾附在海岸，破坏沿海环境；另一方面会形成油膜漂浮在海面上。大面积的油膜把海水与空气隔开，如同塑料薄膜一样，抑制了膜下海水的蒸发，使“污区”上空空气干燥；同时导致海洋潜热转移量减少。油膜效应的产生，使海洋失去调节作用，导致“污区”及周围地区降水减少，天气异常。 蝴蝶效应 蝴蝶效应是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。蝴蝶在热带轻轻扇动一下翅膀，遥远的国家就可能造成一场飓风。对于这个效应最常见的阐述是：“一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风。”这句话的来源，是由于这位气象学家制作了一个电脑程序，可以模拟气候的变化，并用图像来表示。最后发现，图像是混沌的，而且十分像一只蝴蝶张开的双翅，因而他形象的将这一图形以“蝴蝶扇动翅膀”的方式进行阐释，于是便有了上述的说法。 蝴蝶效应通常用于天气，股票市场等在一定时段难于预测的比较复杂的系统中。此效应说明，事物发展的结果，对初始条件具有极为敏感的依赖性，初始条件的极小偏差，将会引起结果的极大差异。 蝴蝶效应在社会学界用来说明：一个坏的微小的机制，如果不加以及时地引导、调节，会给社会带来非常大的危害，戏称为“龙卷风”或“风暴”；一个好的微小的机制，只要正确指引，经过一段时间的努力，将会产生轰动效应，或称为“革命”。 蝴蝶效应在混沌学中也常出现。又被称作非线性。 集聚效应 “集聚效应”是指各种产业和经济活动在空间上集中产生的经济效果以及吸引经济活动向一定地区靠近的向心力，是导致城市形成和不断扩大的基本因素。 集聚效应是一种常见的经济现象，如产业的集聚效应，最典型的例子当数美国硅谷，聚集了几十家全球IT巨头和数不清的中小型高科技公司；国内的例子也不少见，在浙江，诸如小家电，制鞋，制衣，制扣，打火机等行业都各自聚集在特定的地区，形成一种地区集中化的制造业布局。类似的效应也出现在其他领域，北京上海这样的大城市就具有多种集聚效应，包括经济、文化、人才、交通乃至政治等等。知识管理中也存在着集聚效应，并且通过这种效应，我们可以在某种程度上对组织中知识的传播和共享起到一定的控制作用。 |
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