自然地理系统的组成与结构课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 自然地理系统的组成和结构,自然地理系统的整体性,是指该系统内部的各组成部分和各组成要素之间，通过能量流、物质流和信息流相互联系、相互作用，共同构成一个具有特定功能的有机整体的特性。,整体性首先体现在其,组成要素,的整体性上，其次则体现在其要素间的,组织结构,性质上；此外，整体性还体现在系统的,外在与内在联系,及其所具有的功能上。,第一节 自然地理系统的组成,一、最基本的物质组成,二、基本物质体系（四大圈层）,三、组成要素,第一节 自然地理系统的组成,一、最基本的物质组成,最基本的层次是由,化学元素,组成。,大气,:,氮,(78.09%),、氧,(20.95%),、氩,(0.93),，二氧化碳,(0.03 %),，其它元素极微少。,水体,:,氢和氧,(96.5%),，其余常量及微量元素,(3.5%),。,岩石,:,氧,(46.60%),，硅,(27.72%),，铝、铁、钙、钠、钾、镁六种元素,(24.00%),，其余所有元素,(2.00%),。,二、基本物质体系,固态、液态和气态三态物质（三相物质）共存是地球表层所有物质的组成特征；,基于地球表层（自然地理系统）的物质形态体系将自然地理系统划分为四大圈层。,自然地理系统的,基本物质体系,，即是由气体组成的,大气圈,、以水体为主组成的,水圈,、以岩石为主的,岩石圈,和以生物有机体组成的,生物圈,等四大圈层。,1,、大气圈,大气圈中的大气是多种物质的混合体，由,干洁空气、水汽、悬浮尘粒,和,杂质,组成。,世界气象组织（,WMO,）根据气温从地面到高空垂直方向的分布，将整个大气层分为,对流层、平流层、以及高空的中间层、暖层和散逸层,五个圈层。,二、基本物质体系,大气圈对自然地理系统的意义,对流层,对流层：,与水圈、岩石圈表层以及生物圈处于经常的相互作用中，也是太阳辐射能主要的转换贮存空间。,平流层：,其中、下部为厚,约,20km,的臭氧层，阻碍波长小于,0.29m,的紫外光通过，对地表生物尤其是微生物有重要保护作用。平流层还保护地球少受大部分陨石的袭击。,电离层,对无线电波的反射作用是人类现代化通讯信息传播的保证。,二、基本物质体系,2,、,水圈,地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表和地下，成为,海洋水、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、大气水,以及存在动植物有机体中的,生物水,。这些水体，通过水循环组成一个统一的相互联系的包围地球的水圈。,二、基本物质体系,水圈对自然地理系统的意义,水是地表分布最广和生物赖以生存的重要的物质，是参与自然地理环境物质、能量转化的重要成分。,水分循环调节气候，净化大气。水分和热量的不同组合使地球上形成不同的自然地带。,水溶解岩石中的固体物质，为生物提供各种养分创造了前提条件。,二、基本物质体系,3,、岩石圈,主要由沉积岩、岩浆岩和变质岩组成的固体圈层。,岩石圈对自然地理系统的意义,岩石圈的不同类型、不同规模的运动造成相应的不同等级的地貌形态，使地表变得起伏不平，为自然地理环境中的外力作用创造前提。,二、基本物质体系,岩石圈对自然地理系统的意义,岩石圈的低洼处是海洋、湖泊等水体聚集的场所。高处陆地部分是人类及各种陆生生物的栖居生活场所。,岩石的风化壳物质为成土作用提供基础，最终形成土壤层，并以其丰富的矿物质养分满足植物的需要。,岩石圈蕴藏的多种矿藏为人类的生产活动与社会的发展提供物质基础。,二、基本物质体系,4,、生物圈,地球表层有生物存在且生物生命活动影响所及的空间为生物圈。,用系统论的观点来说，生物圈是指地球上所有活着的有机体连同与这些有机体相互作用着的环境构成的生物圈。,生物圈不是独立于地球其它圈层之外的，单纯由某一形态物质所组成的圈层，它是岩石圈、水圈和大气圈的交集。,二、基本物质体系,生物圈与大气圈、水圈和岩石圈之间有着极为密切的依存联系,生命活动与生物进化要有稳定的太阳能源，须经过一定的大气层的传递与“过滤”才能为生物所安全利用。一定合适气压的大气为生物的生命活动提供氧气与二氧化碳。,生物圈必须依赖水的存在，水是维系生命的基础物质，又是生物体进行物质与能量循环的介质。,岩石圈与水圈能提供的营养物质和比较合适的其它环境因素，才能维持生命的发展和生物圈的演化。,二、基本物质体系,三、组成要素,四大圈层之间的相互作用，形成了,地貌,、,气候,、,水文,、,生物,及,土壤,，即自然地理系统的组成要素，简称,自然地理要素,。,地貌、气候和水文是决定自然地理系统差异的基础要素、本质要素；土壤与生物则是以前三者为基础的派生要素，是使自然地理环境差异表现更丰富、更为复杂的要素。,自然地理要素在自然地理系统中的意义,地貌,是经过转化的太阳能以外营力形式与地球内营力相互作用的结果，它构成自然地理系统的空间基础。,气候,是多年内大气的平均状态和极端状态的综合的表现。太阳辐射、下垫面性质和大气环流是决定气候特征的重要因子。,水文,是指地表环境中各类水体的性质、形态、动态及其时空分布特征的综合表现。,三、组成要素,自然地理要素在自然地理系统中的意义,生物是地球环境中的后生成分，自生物出现以后，自然地理系统才日趋完整，生物在其中的重要性日益加强。,土壤是自然地理系统中各要素相互作用下形成的派生要素。,三、组成要素,第二节 自然地理系统的结构,自然地理系统的结构,是指自然地理系统各组成要素之间以及各组成部分之间的组合格局。,一、自然地理系统结构的一般特征,（,1,）分层性,：自然地理系统的结构表现为分层性或者说是圈层性，这是由于地球本身的圈层性特点所决定的。分层性是自然地理系统最普遍的结构特征。,（,2,）交织性,：自然地理系统的四个基本组成部分相互重迭、相互渗透，彼此交织在一起成为一个整体。,一、自然地理系统结构的一般特征,（,3,）集中性,：海陆表面特别是陆地表面是大气圈、水圈和岩石圈相互直接接触的部分，各种物质的相互作用和交换，以及能量的转换在这里最为活跃。,（,4,）综合性,：综合性是自然地理系统结构的基本特征。任何一种自然地理现象都是多种自然地理要素综合作用的结果。特别是大范围的自然地理系统其综合性更为强烈。,一、自然地理系统结构的一般特征,（,5,）差异性,：在地球表面的不同地区，由于种种自然要素的差别，形成不同结构的自然地理系统，从而产生了地域差异现象。可见自然地理系统结构的综合性与差异性特征的统一，也决定了自然地理现象的复杂多样性。,（,6,）多级性,：自然地理系统作为一个多层次多等级的自然综合体即体现了其多级性特征。它的最高等级应是以大气圈对流层、水圈、沉积岩石圈和生物圈共同组成的全球自然地理系统,.,二、自然地理系统的空间结构,自然地理系统的空间结构,:,是指在时间上相对稳定的自然地理要素及由其组成的自然综合体在地球表面上的分布格局。,时间上相对稳定的含义是，地球表面各自然地理要素的状态不是绝对不变的，但它们的变化（演变）过程相当漫长，通常要用地质时间的概念来衡量。,自然地理系统的空间结构包括既有联系又有区别的两个方面，即组成结构和地域结构。,二、自然地理系统的空间结构,（,1,）组成结构,：自然地理系统的组成结构是指自然地理系统各组成要素相互联系、相互作用所构成的格局。,（,2,）地域结构,：自然地理系统的地域结构是指地球表面不同等级、不同类型的自然地理综合体在不同地域间相互联系所构成的格局。,自然地理系统的组成结构和地域结构是对立统一的。,第三节 圈层间的相互作用,一、大气圈与岩石圈的相互作用,二、水圈与岩石圈的相互作用,三、水圈与大气圈的相互作用,四、水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,五、生物圈与水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,一、大气圈与岩石圈的相互作用,1,、岩石风化与气候,2,、岩石圈的变动与气候,3,、地貌与气候,4,、风积地貌与沙尘暴,1,、岩石风化与气候,岩石风化的类型与强度，在很大程度上受到气候的影响与控制。,图,1,不同气候,-,植被带风化强度的变化,1,、岩石风化与气候,岩石的化学元素风化，将吸收大气中的,CO,2,，以化学径流的形式被输入到海洋，海洋生物光合作用吸收,CO,2,，将之固定并沉积到海底。岩石风化越强，吸收的,CO,2,越多。当海洋中释放到大气中的,CO,2,，不能补偿岩石风化从大气中吸收的,CO,2,的数量时，大气中的,CO,2,含量将会减少，可能导致温室效应减弱，可能引起气候变冷。,岩石风化对气候也有反作用。,海陆分布变化对气候的影响,海陆分布的变化,纬度的变化,洋流的变化,大气活动中心位置的变化,全球与区域气候的变化,2,、岩石圈的变动与气候,地形起伏变化对气候的影响,2,、岩石圈的变动与气候,气温随高度的变化。,地形起伏变化对局部地区气候的影响。,地形起伏变化对区域和全球气候的影响。,高原隆升导致北半球晚新生代气候变冷,(,Ruddiman,),。,深色区域为变冷区域，颜色愈深，变冷愈显著。,例如：青藏高原与美国西部高原的形成，对亚洲、北美和世界的气候产生不可忽视的影响。,气候模拟结果表明，随着高原的隆升，,1,月中纬地区对流层上部行星风的波动（弯曲）加强，使得高纬地区的冷空气可以源源不断地输向中纬度地区，导致中纬度地区温度的降低。,随着高原的隆升，地面积雪越来越多，地面反射率增高，使地面接受到的太阳辐射减少，从而导致地面温度的降低。,随着高原的隆升，高原与周围地区的高差增大，地面的侵蚀作用加强。由于地面风化产物源源不断被侵蚀搬运，使暴露于大气中的、参与风化的物质增多，使参与风化作用的二氧化碳增多，从而使得大气中二氧化碳的浓度降低，使世界气候变冷（降低温室效应）。,例如：青藏高原与美国西部高原的形成，对亚洲、北美和世界的气候产生不可忽视的影响。,高原隆升导致北半球晚新生代气候变冷,(,Ruddiman,),。,例如：青藏高原与美国西部高原的形成，对亚洲、北美和世界的气候产生不可忽视的影响。,高原隆升，加强季风环流，使气候的季节差异增大。,高原隆升加强亚洲季风的强度，改变季风的风向，改变季风影响的范围。,高原的隆升导致北半球中纬地区干旱气候的形成。,高原与山地的形成，导致西风带的分叉，水汽运移不再经过这些地区，而气流变为下沉气流为主，尤其在亚洲中部和美国西部内陆；,高大地形阻挡了来自附近海洋的水汽进入内陆地区；,在高大地形的上游地区，风暴发生频率较低。,青藏高原隆升对季风环流的影响,（,Ruddiman),高原隆升，加强季风环流，使气候季节差异增大。隆起的地面，其显热与潜热的作用加强，夏季高原往往成为一个热源，冬季则往往成为一个冷源，从而加强了由于海陆热力差异导致的季风环流。季风环流的加强，使气候的季节差异更加明显：冬季更加寒冷、干燥，夏季更加温暖、湿润；也在一定程度上，改变了行星风系控制下的纬度地带性规律。,例如：青藏高原与美国西部高原的形成，对亚洲、北美和世界的气候产生不可忽视的影响。,高原隆升，加强季风环流，使气候的季节差异增大。,高原隆升加强亚洲季风的强度，改变季风的风向，改变季风影响的范围。,高原的隆升导致北半球中纬地区干旱气候的形成。,高原与山地的形成，导致西风带的分叉，水汽运移不再经过这些地区，而气流变为下沉气流为主，尤其在亚洲中部和美国西部内陆；,高大地形阻挡了来自附近海洋的水汽进入内陆地区；,在高大地形的上游地区，风暴发生频率较低。,岩石圈与大气圈的相互作用,风化作用,侵蚀、搬运、堆积作用,大气圈的变化,岩石圈的变化,海陆分布,地形起伏,大气环流中心,2,、岩石圈的变动与气候,3,、地貌与气候的关系,地貌对气候的影响,大陆与大洋是最大的地貌单元。由于大陆与大洋之间的热力差，产生了季风环流。,从高原、盆地、山地、丘陵到河谷、平原，不同的地貌单元对应于不同的区域或局地气候环境。,在山区，由于山坡与山谷对温度日变化的响应速度不同，故产生了山谷风。,3,、地貌与气候的关系,气候对地貌的影响与控制,气候区,主要地貌过程,主要地貌特征,冰川气候区,冰川作用；雪蚀作用；风力作用,刃脊、角峰、冰斗、冰碛、,冰缘气候区,冰冻作用；泥流作用；流水作用,多边形地面、泥流阶地、石海、石河、石冰川、冰丘,干旱气候区,干化（旱化）作用；风力作用；流水作用,沙丘、盐盘、风蚀盆地、穴状风化、干旱谷、风蚀垄槽,半干旱气候区,流水作用、风化作用（尤其物理风化）、快速物质移动,山麓面、冲积扇、劣地（崎岖地）,温润气候区,流水作用；化学风化；土溜（土壤蠕动）,浑圆的山坡、土壤覆盖、岭谷相间、广泛的水流沉积,湿热气候区,化学风化；块体移动；流水作用,陡坡峭峰（中期阶段）、浑圆缓丘（晚期阶段）、深厚土壤、生物礁,4,、风沙地貌与沙尘暴,干旱荒漠区的地表，由于组成物质不同，可以划分出不同的类型。由裸露岩石、砾石、砂、或者泥岩（粘土）组成的荒漠，依次叫做岩漠、砾漠、沙漠或泥漠。,由风积作用形成的地貌叫做风积地貌。风积地貌包括沙波纹、沙堆、新月形沙丘、抛物线沙丘、金字塔形沙丘、纵向沙垄、沙丘链等。风蚀与风积地貌是干旱区的突出特征。,风沙地貌,沙尘暴与人类,沙尘暴是风暴作用于干燥的具有丰富的松散的细粒物质组成 的岩石圈表面而形成的，是大气圈与岩石圈相互作用的结果。,沙尘暴给人类的生活和生产带来了严重的影响。,能见度大幅度降低，交通事故增加，使本来就很拥挤的城市交通雪上加霜；,毁坏房屋、作物，掩埋公路、铁路、农田和池塘，使水库寿命缩短，甚至还会伤及生命；,对精密机械、精密化工、精密仪器具有破坏性的影响；,使空气质量变差，影响人体健康。,4,、风沙地貌与沙尘暴,沙尘暴与人类,人类活动的影响，对于沙尘暴的发生也有一定的作用。比如，人类不合理的开垦和过度的放牧，导致了一些地区尤其是干旱、半干旱地区的沙化，为沙尘暴的发生提供了条件。,4,、风沙地貌与沙尘暴,沙尘暴与人类,沙尘暴给人类的生活和生产带来了严重的影响。,当沙尘暴来临，能见度大幅度降低，交通事故增加，使本来就很拥挤的城市交通雪上加霜；,沙尘暴还会毁坏房屋、作物，掩埋公路、铁路、农田和池塘，使水库寿命缩短，甚至还会伤及生命；,沙尘暴对精密机械、精密化工、精密仪器具有破坏性的影响；,沙尘暴还会使空气质量变差，影响人体健康。,4,、风沙地貌与沙尘暴,二、水圈与岩石圈的相互作用,岩石与水,岩石圈结构与水系发育及流域性质,水均衡与岩石圈形变,构造,侵蚀,地貌循环,流水作用与流水地貌,海岸线与海岸带,海啸、泥石流、崩岸、滑坡,河口地貌,1,、岩石与水的关系,岩石的形成离不开水；,岩石的风化、剥蚀离不开水的参与；,岩石的性质决定了水的下渗、流动与循环；,水对岩石的侵蚀改变了岩石圈表面的形态。,2,、岩石圈的结构与水系发育和流域性质,岩石圈结构，决定流域的大小、形状和 性质。,岩石圈的结构，决定水系的形状。,水沿水系运移，塑造出各种地貌景观。,3,、水均衡与岩石圈的变形,水均衡是由于地球表面水分布的变化，导致各个地区受到的水的重力负荷发生改变，从而导致岩石圈变形、地面升降的过程。,在海洋的边缘，由于海水深度向大陆的减小，水均衡下沉量向岸边逐渐减小，从而导致大陆架、大陆坡地区的掀斜。由于海底的均衡下沉，软流圈物质从海底流向大陆，从而引起大陆边缘地区的隆升。这一过程的结果导致：（,1,）海洋的加深和大陆的增高，海洋与陆地的高差、起伏增大；（,2,）大陆架、大陆坡的坡度增大（变陡）；（,3,）海洋面积的缩小和陆地面积的增大。实际上，自大洋形成以来，面积在逐渐减小，而深度却在不断增大，除与岩石圈运动有关外，还可能与水均衡作用有关。,海洋面积、深度随时间的变化,3,、水均衡与岩石圈的变形,岩石圈与水圈的相互作用,岩石圈与水圈相互作用、相互影响，形成正反馈作用的循环。岩石圈形变，改变水圈的结构（如水的分布或厚度）,导致负荷均衡作用。由于负荷均衡作用，引起新的岩石圈形变，从而进一步改变水圈的结构（如水的分布或厚度）。当然，这样的反馈作用，也可以由水圈结构的改变开始。,岩石圈形变,水圈结构的改变,（水的分布的改变）,负荷均衡作用,地球表层环境的变化,3,、水均衡与岩石圈的变形,4,、侵蚀循环理论,戴维斯于,19,世纪末提出的地貌循环（侵蚀循环）理论，描述了地面发育的阶段性。,幼年期：水系尚未充分发育，河谷间分水地带宽广而平坦。,壮年期：地面起伏最大，地面最为破碎、崎岖。,老年期：地面由原来的高峰深谷变为低丘宽谷。,戴维斯的地貌循环理论的局限性：地面的剥蚀不完全发生在地面上升以后，而是在地面的上升过程中就已经开始；对地面剥蚀导致的地面均衡补偿上升没有考虑；地面稳定的时间不一定会足够的长，保证地面的演化能够经历从幼年期到老年期的所有的阶段。,侵蚀循环模式,戴维斯于,19,世纪末提出的,地貌循环,（,侵蚀循环,）理论，刻划了地面发育的阶段性。由于这一理论是建立在构造上升与河流的侵蚀基础之上的，因此对说明岩石圈与水圈的相互作用，是一个很好的例子。,戴维斯将地面的发育分为幼年期、壮年期和老年期。,岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系,在地面剥蚀循环过程中，陆块（地面）的抬升导致地面高程的增大；地面高程的增大，引起地面剥蚀作用（包括河流侵蚀作用）的加强；由于地面的剥蚀，岩石圈均衡补偿上升。构成了一个岩石圈与水圈相互影响、相互反馈的作用模式。值得注意的是，均衡补偿引起的陆块（地面）上升量小于陆块（地面）剥蚀降低量，在地面剥蚀循环过程中，如果没有进一步的构造抬升，地面总是倾向于降低。,岩石圈的变动（陆块上升）,地面高程增大,剥蚀（或侵蚀）作用增强,均衡补偿,岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系图,坡度,侵蚀强度关系示意图,坡面坡度与坡面水层厚度，是坡面流水进行冲刷的动力条件。它们决定水层重力沿坡面的分力，即反映水流动能的大小。坡面坡度增大，径流流速加快、动能增大，对坡面的冲刷增强。但当坡度增加到一定程度时，却因为受雨面积减小而使坡面流量减小，对坡面的侵蚀反而减弱。据研究，在坡度小于,20,度时，坡面冲刷强度随着坡度的增加而迅速增大；在,20,40,度之间，坡面冲刷强度仍然随着坡度的增加而增大，但增加的速度有所减缓；在,40,度时，坡面冲刷强度达到最大；在,40,90,度之间，随着坡度的增大坡面冲刷强度逐渐减小。,洪积扇,间歇性的洪流把冲刷下来的物质带到沟口堆积，形成半圆锥状或者扇形堆积体，称为冲出锥或洪积扇。冲出锥的规模不大，面积一般只有几百平方米，顶部与沟口相连的地段，坡度较大，向外坡度变缓。洪积扇一般坡度较缓，面积较大。,河流的自调节作用,(,河床动力,-,形态反馈机制,),水流不间断的作用于河床，而河床反过来约束着水流。当水流所携带的泥沙量小于它的输沙力时，发生冲刷。相反，如果水流挟沙太多，超过了它的挟沙力，其中一部分较粗的泥沙就会堆积下来。河床冲刷使过水断面增大，导致河流流速减小，引起河流输沙力降低。最终使得冲刷作用减弱、停止，从而出现淤积。而淤积将会缩小过水断面，使得流速加大，输沙力加强，从而导致河床淤积的停止和河床侵蚀的发生。这种自反馈机制，称为河流的自动调节作用。它反映了水动力、泥沙与河床形态之间相互作用的关系。实际上，反映了水与岩石（包括松散沉积物）相互作用，塑造河流地貌的过程。,5,、流水作用与流水地貌,河床类型,游荡型河床,弯曲河流,根据河床的平面形态，可以将冲积性河流的河床划分为顺直微弯、弯曲、分汊和游荡型河床。,顺直微弯型河床,：在平水期深槽、浅滩交替出现，两侧边滩犬牙交错，而在洪水期河水淹没犬牙交错分布的边滩，河水顺直奔流。,弯曲河床,：无论是平水期还是洪水期，行水河道均是弯曲的。,分汊河床,：由江心洲将河床分为两个或两个以上的汊道的河床。,游荡型河床,：河床宽浅，沙滩众多，洪水时汪洋一片，枯水时河汊密布、水流散乱，有时难以分辨主流所在，主流摆动不定，心滩变化莫测。,迂回扇形成剖面,在河漫滩的近河床地带，由于水深突然变小，阻力变大，流速变小，挟沙力降低，使泥沙沉积下来，形成贴近河床并与河岸平行的沙堤,-,河岸沙堤,（,滨河床沙坝,）。由于河床的快速侧向移动，形成了多条大致平行的河岸沙堤，它们组合成扇型，称为,迂回扇,。弯曲河流发展到一定程度，发生裁弯取直，废弃的河床形成像牛角一样形状的湖,牛轭湖。,河流阶地形成过程,由于地壳上升、气候变化或者基准面的变化，河流下切，原来的河漫滩高出一般洪水期水面，呈阶梯状分布于河谷两侧，称为河流阶地。,河流阶地,河流阶地不一定对称地分布于河谷两侧，在弯曲河流，阶地大都分布在河流凸岸，而凹岸往往缺失。完全由基岩组成的阶地叫做,基岩阶地,，完全由河流沉积物组成的河流阶地，叫做,堆积阶地,，下部为基岩上部为河流沉积物的阶地，叫做,基座阶地,。堆积阶地还可进一步分为上迭阶地、内迭阶地和埋藏阶地。,海岸均衡剖面塑造示意图,水下岸坡近水底的泥沙颗粒，在波浪的作用下做往复运动。,假设原始水下岸坡是一个微微向海倾斜的，由同一粒径的泥沙组成的斜坡，并且波浪前进的方向与海岸垂直及其作用力保持不变，,那么在水下岸坡上，存在着一个,中立线,。,在中立线附近，由于泥沙静位移量为零，所以不冲也不淤，岸坡不发生变化。在中立线以上，由于泥沙向岸移动，岸坡受侵蚀，侵在中立线以下，泥沙向下移动堆积在坡脚（,波及面,以下）形成水下,堆积阶地,。,海蚀地貌,海水对于海岸的侵蚀作用叫做海岸侵蚀作用。波浪与潮流是塑造海岸地貌的主要外动力。,海蚀地貌主要包括：海蚀崖；海蚀穴；海蚀平台；海蚀阶地；海蚀柱（海蚀崖后退过程中，一些岩石残留并突兀于海蚀平台之上，像一个岩柱，故称为海蚀柱）；海蚀拱桥（是波浪从两侧侵蚀岬角，在两侧都形成海蚀穴或海蚀洞，海蚀穴或海蚀洞贯通，便形成海蚀拱桥）。,海蚀拱桥,海蚀柱,海平面升降、海岸侵蚀堆积与海岸线,进退之间的关系,相对海平面上升,相对海平面下降,海岸侵蚀,海岸堆积,海 侵,海退,海岸平衡稳定线,相对海平面上升与海岸侵蚀作用组合在一起，肯定是海侵（海岸线向陆地迁移）,相对海平面下降与海岸堆积作用组合在一起，肯定是海退（海岸线向海洋迁移）,相对海平面稳定时，海岸侵蚀将导致海侵，海岸堆积将导致海退,如果相对海平面上升与海岸堆积作用同时出现，是海侵还是海退决定于两者的作用大小,如果相对海平面下降与海岸侵蚀作用同时出现，是海退还是海侵决定于两者的作用大小,海平面升降、海岸侵蚀堆积与海岸线,进退之间的关系,7,、海啸、泥石流、崩岸、滑坡,海啸,：,岩石圈运动（地震）,水圈的变动（海面波动）,改造岩石圈（海岸与近岸海底的侵蚀与堆积）,泥石流,：,洪流,+,破碎的地面（丰富的碎屑物）,+,比降较大的沟谷，是泥石流发生的基本条件,崩岸,：,水流侵蚀软弱岸坡,滑坡,：,通常来说，软弱面,+,水的润滑产生滑坡,可以说，,海啸、泥石流、崩岸、滑坡都是在一定条件下水圈与岩石圈相互作用的产物,。,河口的特点,两种介质,（,海水、淡水,）,三重作用（波浪、潮流、径流）,双向水流（流入、流出）,快速沉积（顶托、凝絮、断面展宽）,生物生产率高（营养丰富）,河口,8,、河口地貌,河口分段与河口地貌,河口区通常可以划分为近口段、河口段和口外海滨段。从潮区界到潮流界的河段，叫做近口段；从潮流界到口门的河段叫做河口段；从口门到三角洲前缘坡折处叫做口外海滨段。近口段尽管受到潮汐的顶托，但仍然以河流作用为主；河口段河流与潮流共同作用，双向水流和河床不稳定是河口段的特点；口外海滨段以海洋作用为主，除潮流作用外，还有波浪和海流的作用。,河口地区最大的地貌单元是三角洲和三角港。,三角洲,丰富的,泥沙来源,较弱的,海洋动力,浅平的,口外海滨区,三角洲形成的基本条件,8,、河口地貌,三角洲的类型,动态分,（,根据三角洲,的进退）,建设性三角洲,破坏性三角洲,动力分类,（,根据河流、波浪和潮流的作用强弱）,河流型三角洲,波浪型三角洲,潮流型三角洲,形态分类,（,根据三角洲的,平面形态）,鸟足状三角洲,尖头状（鸟喙状）三角洲,扇状三角洲,梳状三角洲,鸟足状三角洲,尖头状三角洲,扇状三角洲,梳状三角洲,三角洲的类型,三、水圈与大气圈的相互作用,1.,水汽与天气,2.,水与气候,3.,大气环流与水的循环,4.,海气相互作用,1,、水汽与天气,没有水汽就没有天气；,大气中水汽含量丰富的地方天气多变。,大气中水汽含量的空间分布规律：海洋上高于陆地上，低纬高于高纬，低空高于高空，上升气流区高于下沉气流区，湿润地区高于干燥地区。,为什么赤道地区天气常常是日有几变，而内陆沙漠地区却几乎是常年万里无云？,为什么在地面大雨滂沱之时，而平流层却是晴空万里？,2,、水与气候,离海洋的远近导致了海洋性气候与大陆性气候的差别,海陆热力差异导致了季风气候的形成,洋流对气候的影响：暖洋流的增温增湿作用和冷洋流的降温减湿作用。,湖泊、水库、沼泽对温度与降水的调节作用,水对于气候形成与变化具有重要的影响，同时气候的变化，改变了水分循环的时间、空间尺度与模式，改变了水的时间与空间分布，又反过来影响到气候。,两者是相互作用、相互影响的。,3,、大气环流与水的循环,（,1,）大气环流与水的循环,大气环流与水分循环中的三个环节（蒸发、降水及水分输送）的关系密切。,（,2,）大气环流与水体运动,在大气运动所产生的风应力的作用下，大气不断地向水体（尤其水体表层）输送动量，使水体尤其是表层水体产生运动。,洋流：海洋水体大规模的定向流动，即洋流。,波浪：在风的作用下，水面起伏产生了波浪，海洋中称为“风浪”。,湖流：在大气运动产生的风的作用下，如果风向稳定，陆地水体也会产生一定方向的流动，如湖流。,全球水分循环示意图,表层洋流与大气环流的关系,（据,Strahler,改编）,海洋水体大规模的定向流动，即洋流。它是海洋水体运动的主要形式。洋流的形成直接与大气环流有关。表层洋流具有以副热带高压为中心旋转的性质，与近地面大气环流（风系）分布模式非常相似,.,洋流对大气环流又具有反作用，洋流的异常可导致大气环流的反常从而发生气候异常现象。,4,、海气相互作用,（,1,）厄尔尼诺,/,南方涛动（,ENSO,）,厄尔尼诺一词源自西班牙文,El Nino,，原意是“圣婴”，用来表示在南美西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）延伸至赤道东太平洋向西至日界线附近的海面温度异常增暖的现象。,南方涛动（,Southern Oscillation,，简称,SO,），指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系，即南太平洋副热带高压比常年增高时，印度洋赤道低压就比常年降低，两者气压的变化有“跷跷板”现象。,（,2,）海平面升降与气候变化,海平面变化是水圈变动的表现，气候变化则是大气圈变化的显示。,气候的变化，引起了海平面的升降；海平面的升降，反过来又导致气候的变化。气候变化与海平面升降，相互作用、相互影响，构成了气候,/,海平面之间的一个反馈机制。,厄尔尼诺,在东风加强的时期，赤道东太平洋地区海水上翻加强，表面海水温度降低。由于水温低于气温，空气层结稳定，对流不宜发展，赤道东太平洋地区降雨偏少，气候偏干；而赤道西太平洋海水温度异常偏高，降水异常多，这就是拉尼娜事件。可是每隔数年，东向信风减弱，西太平洋冷水上翻现象消失，表层暖水向东回流，导致赤道东太平洋海平面上升，海面水温升高，秘鲁、厄瓜多尔沿岸由冷洋流转变为暖洋流。下层海水中的无机盐类营养成分不再涌向海面，导致当地的浮游生物和鱼类大量死亡，大批鸟类亦因饥饿而死。形成一种严重的灾害。与此同时，原来的干旱气候转变为多雨气候，甚至造成洪水泛滥，这就是,厄尔尼诺,。,厄尔尼诺时水圈、大气圈及生物圈的变化,气候变化与海平面升降之间的关系,（王建，,2000,）,海平面变化是水圈变动的表现，气候变化则是大气圈变化的显示。海平面升降与气候变化的相互作用，在一定程度上反映了水圈与大气圈的相互作用。气候的变化引起了海平面的升降；海平面的升降，反过来又导致气候的变化。气候变化与海平面升降，相互作用、相互影响，构成了气候,/,海平面之间的一个反馈机制。,四、水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,气候,海面,冰川,均衡,气候,水的分布,地球自转速度,构造运动或形变,构造运动,大气环流,水循环,水圈、大气圈、岩石圈相互作用与黄土地貌,水圈、大气圈、岩石圈相互作用与冰川、冰缘地貌,气候,海面,-,冰川,-,均衡之间的相互关系,（王建，,2000,）,气候的变化，将导致海平面的升降、冰川的消长，而海平面的升降、冰川的消长将通过均衡作用引起岩石圈的变动与调整，岩石圈的变动又会通过海平面的升降影响气候的变化。它们之间相互反馈、相互作用，构成了一个有机联系的水,-,气,-,岩系统。气候的冷暖变化，将导致海水温度的降低或升高，海水温度的降低或升高引起海水的收缩或膨胀，从而导致海平面的下降或上升。海平面的升降以及海水温度的变化，导致洋流的变化，从而通过海,-,气相互作用导致大气环流和气候的变化。,地球自转对,厄尔尼诺影响的可能途径,（任振球，,1990,）,研究表明，地球自转速度的变化，与厄尔尼诺现象之间存在明显的相关关系（郑大伟，,1988,；任振球，,1990,）。在厄尔尼诺年，由于地球自转速度减慢，在南北纬,10,o,之间的低纬度地区，海水可以获得平均,0.5 cm/s,的向东的相对速度，大气可以获得,1m/s,的向东的相对速度。也就是说，地球自转速度的减慢，使赤道附近的海水和大气获得了较多的向东的角动量，引起赤道洋流减弱，导致赤道东太平洋涌升流减弱，从而导致赤道东太平洋海水温度的升高的厄尔尼诺现象的出现。,气候变化,-,水的分布,-,地球自转速度,-,构造运动或形变,（王建，,2000,）,大气环流、海水运动，都可以通过角动量的传递影响与改变地球自转的速度。全球的相对西风角动量,1,月份比,7,月份要大,4.210,32,gcm/s,，这就是,1,月份地球自转速度比,7,月份要慢的原因。 气候,水的分布,地球自转速度,-,构造运动或形变之间的关系，可用上图来表示。,气候的变化，引起地球表层水的分布发生变化，导致地球自转速度发生变化，从而引致岩石圈的变动和构造形变。岩石圈的变动和构造形变，反过来又导致大气环流和气候的变化，引起水的分布的变化，从而使得地球自转速度发生变化,。,光合作用与生、气物质交换,制造碳水化合物,绿色植物在不停地吸收大气,CO,2,进行着光合作用，通过光合作用来制造养料，以维持植物的发育与生长,。,动物的生命活动或有机体的腐烂过程，是吸收氧气、放出二氧化碳的过程；而植物的生命过程却是吸收二氧化碳、放出氧气的过程。两者之间以及两者与岩石圈、大气圈、水圈之间经过亿万年的演化达到了某种平衡，才形成了今天这样的大气圈。,C,6,H,12,O,6,黄土地貌,黄土是一种灰黄色或棕黄色的特殊的土状堆积物。黄土是一种特殊的物质，具有以下特征：（,1,）质地均一，以粉沙为主；（,2,）结构松散，空隙比较发育，空隙度一般在,40%-55%,之间；（,3,）富含碳酸钙，碳酸钙含量一般在,10%-16%,之间；（,4,）无沉积层理，垂直层理发育；（,5,）具有湿陷性（遇水后碳酸钙等可溶盐被淋溶、流失而沉陷）。,黄土是风尘堆积，是大风或暴风作用于干燥松散地面而形成的，是大气圈与岩石圈相互作用的产物。而黄土地貌的形成，有两种途径。一是黄土披盖在高原、山脉、山丘之上形成塬、梁、峁等地貌，在此基础上流水作用塑造成为现在的黄土地貌；二是黄土堆积形成黄土塬，黄土塬被流水侵蚀切割形成黄土梁，黄土梁进一步被切割便形成黄土峁，在黄土梁与黄土峁的形成过程中，也形成了黄土的沟谷地貌。无论是那种途径与过程，都反映了水圈、大气圈、岩石圈的参与，可以说黄土地貌是水圈、大气圈、岩石圈相互作用的产物。,黄土地貌的发育与水圈、大气圈、岩石圈相互作用,黄土地貌的发育受制于以下几个条件：原始地形、黄土的堆积以及水的作用。原始地形条件是岩石圈运动以及岩石圈与水圈、大气圈相互作用的结果；黄土主要是风力吹蚀干燥的松散的地面，将以粉沙为主的细粒物质搬运到合适的地点堆积而形成松散堆积物，是大气与岩石相互作用的产物；水的侵蚀、溶蚀、潜蚀和淋滤是黄土地貌发育的重要动力。因此可以这样说，黄土地貌是水圈、大气圈、岩石圈相互作用的产物。,水圈、大气圈、岩石圈相互作用与冰川、冰缘地貌,在特定的地形和气候条件下，水发生相态的变化，发育了冰川，发生了冰川与冰缘作用，对岩石圈表面进行改造，形成冰川、冰缘地貌。因此，冰川、冰缘地貌，实际上是大气圈、水圈、岩石圈相互作用的产物。,在冰川作用下形成的地貌，叫做冰川地貌。冰川地貌可以划分为冰蚀地貌、冰碛地貌和冰水地貌，它们分别是冰蚀作用、冰川堆积作用、冰融水作用形成的地貌。,冰蚀地貌：冰川谷（,U,型谷）；冰斗；刃脊；角峰；羊背石。,冰碛地貌：终碛垄；侧碛堤；冰碛丘陵；鼓丘。,冰水地貌：蛇形丘；冰砾阜；冰砾阜阶地；锅穴；冰水扇。,由冰缘作用形成的地貌叫做冰缘地貌。,五、生物圈与水圈、大气圈、岩石圈 的相互作用,1.,生物圈与岩石圈的相互作用,2.,生物圈与大气圈的相互作用,3.,生物圈与水圈的相互作用,4.,水圈、大气圈、生物圈的相互作用,土壤是生物与岩石相互作用的纽带,土壤不仅是生物与岩石相互作用的产物，而且还是两者相互作用的纽带。,植物一般情况下很难直接吸收岩石中的矿物质，只有经过土壤转换成离子形式，才能被植物吸收。,只有当生物有机质在土壤中转变成有机酸时，生物对岩石的化学风化作用才能发生。岩石中的水（如地下水）只有转变成土壤水，才能被植物吸收；大气降水经过植物淋滤、土壤吸收之后，才会渗入岩石转变为地下水。岩石与植物之间的其他物质交换，也大都需要经过土壤这个中间环节。,植物,-,土壤,-,岩石的关系,生物海岸,海岸可以根据海岸的物质组成划分为基岩海岸、砂质海岸和淤泥质海岸。但一些海岸比较特殊，很难归属于上述海岸类型中，故又划分出生物海岸。所谓生物海岸是指主要由于生物作用形成的海岸。例如，,珊瑚礁海岸,，主要是由珊瑚作用形成的由珊瑚礁组成的海岸；,红树林海岸,，主要由红树林组成，以红树林为特征的海岸。,珊瑚岛与珊瑚礁海岸,基岩海岸,大气中氧气、二氧化碳随时间的变化及其与生物演化的关系,（陶世龙,地球科学导论,）,大气二氧化碳含量,生物对气候的负反馈,当大气中二氧化碳、甲烷等温室气体增加时，气候将会变暖，与此同时植物的光合作用加强。光合作用的增强，将会使植物从大气吸收的二氧化碳的数量增加，从而降低大气二氧化碳的浓度，降低温室效应，使气候变暖幅度减小或变冷。这就是生物对气候变化或对温室效应的负反馈作用。相反，如果大气二氧化碳浓度降低，将会导致气候的变冷和植物光合作用强度的减弱。植物光合作用强度的减弱，将使得从大气吸收的二氧化碳的数量减少，从而抑制大气二氧化碳浓度减低的速度和气候变冷的幅度，甚至使气候变暖。,生物对气候变化的正反馈作用,海洋生物的兴衰对于地球表层碳的循环起着重要的作用。研究表明，对世界大多数海域来说，铁的不足是海洋生物生产率的一个重要限制因素。而落入海洋的风尘则是海洋铁补充的主要途径。干旱区的风尘落入海洋，提高海洋生物的生产率，增加了海洋对大气二氧化碳的吸收，促使气候变冷。当冰期来临或气候变冷，风尘沉积速率增大，使海洋生物的生产率提高，导致大气二氧化碳含量的降低，从而使气候进一步变冷。当间冰期来临或气候变暖，风尘沉积速率减小，使海洋生物的生产率降低，导致大气二氧化碳含量的升高，从而使气候进一步变暖。（图,a,，,b,）,生物对气候变化的正反馈作用,上面阐述了生物与气候之间的一种正反馈机制。实际上，生物与气候之间的正反馈机制还有一些，只是人们对它们的认识不足而已。例如，温度升高对呼吸作用的影响，尤其对土壤微生物的影响：温度升高，引起生物呼吸作用加强，导致大气二氧化碳的升高，促使温度进一步升高（图,c,）。温度升高引起的胁迫，导致生物生长减缓和森林枯萎，从而导致大气二氧化碳的升高，增强了温度升高的趋势（图,d,）,植物净化空气的作用,植物还能分泌一些挥发性杀菌物质，例如，丁香酚、桉油、松脂、肉桂油、柠檬油等，具有杀菌的功能，称之为杀菌素。每,hm,2,松柏树或者松林，一昼夜可分泌,30,60 kg,的杀菌素，足以清除一个中等城市空气中的各种细菌。调查表明，林内每立方米空气中的含菌量只有,300,400,个，仅为林边空地的,1%,，只有城市百货商店的十万分之一。北京百货大楼每立方米有细菌,400,万个，林荫大道上为,58,万个，绿化公园为,1,000,个，而林区却只有,55,个。这充分说明植物具有除尘灭菌、净化空气的功能。,绿化公园,百货商店,不同地点空气中的细菌数量比例示意图,植物对保持和改善环境的作用,植物净化空气的作用,除尘灭菌,。大气中的尘埃（包括粉尘和飘尘），常含有致癌物质和病原菌，危害人体健康。植物具有吸附尘埃的作用。,吸碳吐氧。,清新空气。,对污染物的吸附、吸收,。当大气受到污染时，一些,敏感植物,就会受到伤害，但还有一些植物对某些污染物有一定的抵抗能力，称之为,抗性植物,。不管是敏感植物还是抗性植物，对污染物都有一定的吸附、吸收与降解的功能，从而具有净化空气的能力。,植被的作用,1,、减慢了水分大循环的速度,2,、加快了局部水分循环的速度,3,、调节了洪水,/,枯水的径流量,4,、调节了洪峰径流,5,、提高了水的利用率,植被与水循环,湖泊效应,由于比热与热容量的差异，水体覆盖的地面温度变化迟缓，而没有水体覆盖的地面温度变化迅速，从而导致不同部位地面温度的差异。在湖泊及其周围，由于湖泊与周围地区地面热容量的差异，导致了局地性大气环流和小气候的产生。在太阳照射时，湖泊周围的地面升温比较快，导致大气的加热上升；而湖区由于水体热容量大，温度升高缓慢，温度相对于周围地面比较低，空气在这里下沉，从而产生了湖泊及其周围地区的局部的大气环流。,湖泊效应与水、气、生相互作用,一般来说湖泊周围地区降水比较多，气候比较湿润，植被也就比较繁茂。植被繁茂又反过来，增加了地面下渗，增强了蒸腾作用，从而增大了大气湿度、土壤湿度与大气降水。因此，水库建造后，常常会使水库周围地区降水增多、空气湿度增大，就是这个道理。,沙漠化效应与水、气、生相互作用,（王建，,2000,）,在干旱半干旱地区，当地面植被受到破坏，地面所吸收的太阳辐射能明显减少。白天在阳光照射下，地面强烈增温，使地面长波辐射增强。又因为地面散失的热量很多。在那里的空气一定要下沉，压缩增温。由于下沉的空气十分干燥，使得气候进一步变干，从而导致植被的进一步减少，这就是地面的沙漠化效应。,当植被受到破坏，降水的利用率降低。因为没有植被对降水的拦截，土壤入渗减弱，大部分降水以径流的形式流走；地面蒸发作用加强。因而导致区域水平衡的破坏，从而使区域气候变干，植被进一步变稀少，即进一步沙漠化。,灌溉、绿洲效应与水、气、生相互作用,（王建，,2000,）,沙漠里空气干燥，温度日较差比较大，并且降水稀少。而沙漠里的绿洲，由于土壤湿度大、蒸发和蒸腾到空气中的水比较多，空气湿度比较大，降水也比较多；由于含水量比较大的土壤的热容量比较大，并且由于蒸发和蒸腾对热量的调节，土壤温度和近地面气温的日较差比较小，这就是,绿洲效应,。,洋面封冻效应与水、气、生相互作用,（王建，,2000,）,洋面封冻产生的环境效应叫做,洋面封冻效应,。洋面封冻是发生在水圈的变化，但是洋面封冻不仅会影响到气候，而且还会直接或者间接地影响到生物。气候与生物的变化又反过来作用于水圈。因此，从洋面封冻效应可以看出水圈、大气圈、生物圈之间的相互作用的关系与机制。,厄尔尼诺形成中的水圈、大气圈、生物圈的相互作用,东南信风减弱，表层海水倒流，赤道东太平洋秘鲁、智利沿岸海域的海水不再上翻，海面温度升高，营养盐大幅度减少，从而导致鱼类的大量死亡，以及鸟类的大量减少。因发生在圣诞节附近，人们称之为“厄尔尼诺”，即“圣婴”的意思。不难看出，厄尔尼诺是大气、海洋相互作用，导致生态平衡破坏而造成的：大气环流（东南信风）的改变，引起洋流（赤道洋流）的变化，从而导致海洋生态系统的破坏。,