高中地球科学/世界气候
气候带的变化是由于一个地区的气候条件造成的：其温度、湿度、降水量和类型以及季节。气候带反映在一个地区的自然植被中。即使当天天气对该气候来说不寻常，敏锐的旅行者也可以通过观察植被来判断他们身处哪个气候带！
- 描述气候带与影响气候的因素之间的关系。
- 讨论气候带与生物群落之间的关系。
- 根据一般描述讨论不同的生物群落。
影响气候的主要因素也决定了不同的气候带。相同类型的气候带将出现在几乎所有大陆上类似的纬度和位置，无论是在北半球还是南半球。这种模式的唯一例外是称为大陆性气候的气候带，这种气候带在南半球较高纬度地区没有发现。这是因为南半球陆地面积不够宽广，无法形成大陆性气候。
气候带根据柯本分类系统（图 17.7）进行分类。该系统基于温度、降水量以及降水发生的季节。由于气候决定了特定区域生长植被的类型，因此植被被用作气候类型的指示器。一种气候类型及其植物和动物构成了一个生物群落。由于世界各地特定生物群落的生物共享某些特征，因为它们的环境具有相似的优势和挑战。随着时间的推移，生物以类似的方式适应了那个环境。例如，不同种类的仙人掌生活在不同的大陆上，但它们已经以类似的方式适应了恶劣的沙漠环境。
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柯本分类系统识别五个主要气候组，每个组用一个不同的字母 A 到 E 表示。每个字母组被划分为子类别。其中一些子类别是森林 (f)、季风 (m) 和湿/干 (w) 类型，根据降水量和降水发生的季节来区分。
热带湿润（A 类）气候位于赤道南北约 15° 到 25° 的区域（图 17.8）。强烈的阳光意味着热带地区全年温暖：每个月的平均气温至少为 18°C（64°F）。降水量丰富——每年至少 150 厘米（59 英寸）。该区域的子类别基于降雨时间。
湿润热带地区位于赤道周围的一个地带，覆盖了地球约 10% 的陆地。湿润热带地区始终温暖，几乎没有年温差。全年降水量很大，每年 175 到 250 厘米（65 到 100 英寸）。这些条件支持热带雨林生物群落（图 17.9）。森林以密集的阔叶常绿树木为主。雨林中存在许多栖息地，这是由于植物类型众多以及森林各层内环境不同的结果。雨林拥有任何生态系统中物种数量或生物多样性最多。
热带季风气候类似于热带湿润生物群落 (Af)，但每年有一到两个月降水量非常少。在这几个月里，降水量不到 6 厘米（2.4 英寸）。雨林可以在这里生长，因为干旱期很短，树木可以依靠土壤中储存的湿气存活。这种气候出现在季风盛行的地方，主要分布在南亚、西非和南美洲东北部。
热带湿润和干旱气候位于热带湿润气候的南北，纬度约为 5° 到 10°，到大约 15° 到 20°。年平均气温与湿润热带地区相似，但温差更大。该气候带的降雨量少于湿润热带地区，约为 100 到 150 厘米（40 到 60 英寸）。每年超过两个月，降水量不到 6 厘米（2.4 英寸）。湿季和旱季与 ITCZ 的位置有关。夏季，当 ITCZ 向北漂移时，该区域处于湿润状态。冬季，当 ITCZ 重新向赤道移动时，该地区处于干旱状态。这种气候存在于强季风从陆地吹向海洋的地方，例如印度。
雨林无法在几个月的低降雨量中存活，因此典型的植被是热带稀树草原（图 17.10）。这种生物群落主要由草地组成，点缀着零星的落叶树木，以及罕见的更密集的森林区域。中非以其热带稀树草原和生活在那里的独特动物而闻名。
干旱气候（B 组）通常降水量少于蒸发量，而且比热带（A 组）气候更远离赤道。它们有较冷的冬季和更长、更严酷的旱季。降雨量不规律；几年干旱之后通常会有一年的降雨量丰富。夏季气温很高，大部分雨水在到达地面之前就蒸发了。干旱气候带占世界陆地面积的 26%。低纬度沙漠是由于费雷尔环流高压带形成的。高纬度沙漠出现在大陆内部或雨影区，那里空气的湿度很低。
低纬度干旱沙漠位于南北纬 15° 到 30° 之间。这是温暖干燥的空气在高压带下沉的地方。真正的沙漠约占世界陆地面积的 12%。沙漠位于北美西南部、非洲、澳大利亚和中亚。湿度很低，因此天空很少有云。撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠（图 17.11）。
在美国西南部和墨西哥北部的索诺拉沙漠，大多数气象站记录的阳光照射时间在夏季和冬季都超过 85%（图 17.12）。晴朗的天空使地面在白天迅速升温，在晚上迅速降温。夏季的阳光可能非常强烈，白天气温极高。太阳下山后气温往往会骤降，日温差可能在 15° 到 25°C（27° 到 45°F）之间。年降雨量大多少于 25 厘米（10 英寸）。索诺拉沙漠的大部分降雨发生在冬季，来自太平洋的风暴会带来降雨。夏季季风降雨会使一些地区降雨量很大。一年中两个湿季的存在使一组独特的动植物能够在西南沙漠中生存下来。
植被有限，因为水资源稀缺。沙漠植物适应了长时间的干旱。仙人掌和灌木植物根系发达，可以在雨后获取水分。许多沙漠植物能够储存水分。有些植物以种子的形式休眠，并在降雨后开花。
大陆内部或雨影区中的沙漠位于较高纬度。半干旱沙漠通常比干旱沙漠降雨量更多，每年降雨量在 20 到 40 厘米（8 到 16 英寸）之间。由于陆地区域的温度变化容易，这些地区的年平均气温较低，年温差较大。在冬季，这些气候带在寒冷的高压气团下变得非常寒冷。在夏季，它们升温，使空气上升并降雨。
在美国，大平原、南加州海岸的部分地区和大盆地都是半干旱沙漠。生物群落被称为草原，有矮矮的丛生草和零星的矮灌木或蒿属植物（图 17.13）。草原上很少或没有树木，因为降雨量不足以支持树木生长。
湿润亚热带中纬度（C 组）气候位于美国沿海地区。季节分明，但冬季温和。最冷月份的平均气温在略低于冰点到接近温暖之间，介于 -3°C 和 18°C（27°F 和 64°F）之间。夏季通常温和，平均气温高于 10°C（50°F）。年降雨量充足。
干旱夏季亚热带气候位于大陆西侧，纬度在 30° 到 45° 之间。年降雨量在 30 到 90 厘米（14 到 35 英寸）之间，大部分降雨发生在冬季。这种气候也被称为地中海气候，因为它存在于地中海周围（图 17.14）。这种气候也是加利福尼亚州海岸的典型气候，加利福尼亚州位于夏季高压带下方，每年大约持续五个月。陆地和海风使冬季温和，夏季凉爽。旧金山温和的冬季和多雾的夏季代表了沿海地中海气候。在内陆的萨克拉门托，夏季气温要高得多，代表了内陆地中海气候。植被必须在漫长的夏季干旱中生存。这种植被类型被称为灌木丛。灌木和树木很常见（图 17.15）。
湿润亚热带气候带主要位于大陆东侧（图 17.16）。全年都有降雨，年平均降雨量在 80 到 165 厘米（31 到 65 英寸）之间。夏季白天潮湿闷热，气温在 30 多度到 40°C（80 多度到 104°F）之间。下午和傍晚的雷暴很常见。这些条件是由于温暖的热带空气经过炎热的大陆造成的。冬季温和，但中纬度风暴，称为气旋，可能会带来降雪和降雨。美国东南部，以其炎热潮湿的夏季和温和但有霜冻的冬季为典型，代表了这种气候带。
由于气温温和，湿度高，该地区的大部分地区生长着茂密的森林。松树林在较低纬度地区很常见，而橡树在较高纬度地区更常见（图 17.17）。
这种气候沿北美西海岸，纬度在 40° 到 65° 之间，这个地区被称为太平洋西北部（图 17.18）。海洋风带来了温和的冬季和凉爽的夏季。季节之间的气温变化和昼夜之间的气温变化都很小。全年都有降雨，尽管夏季由于急流向北移动而降雨量较少。低云、雾和毛毛雨很常见。降雪不频繁，而且持续时间很短。美国西部沿线山脉阻止了这种气候向内陆延伸。
道格拉斯冷杉的茂密森林在大量降雨和温和的气温中茁壮成长（图 17.19）。在西欧，这种气候覆盖范围更大，因为海岸附近没有高耸的山脉来阻挡来自大西洋的风。
大陆（D 组）气候存在于北美内陆的大部分地区，从大约北纬 40° 到 70°。在这种气候中，夏季凉爽到温暖，冬季非常寒冷和多风暴。最热月份的平均气温高于 10°C（50°F），最冷月份的平均气温低于 -3°C（27°F）。降雪很常见，寒冷的气温意味着积雪会在地面上停留很长时间。尽管冬季非常寒冷，但树木在大陆气候中仍然可以生长，因为年平均气温相当温和。由于没有足够大的大陆来产生这种影响，因此南半球不存在大陆气候。
温带大陆性气候 位于北美洲和欧洲大陆大约北纬 60° 的极地锋面附近（图 17.20）。冬季，中纬度气旋带来寒冷的气温和降雪。夏季，西风带来大陆性天气和温暖的气温。7 月的平均气温通常高于 20°C（70°F）。该地区以落叶树为典型，它们通过在冬季落叶来保护自己。
这种气候的两种变异取决于夏季气温。在夏季漫长而炎热 的温带大陆性气候 (Dfa) 中，漫长的夏季和高湿度有利于植物生长（图 17.21）。夏季白天温度可能超过 38°C（100°F），夜晚温暖，温差很大，可能高达 31°C（56°F）！在夏季漫长而凉爽 的温带大陆性气候 (Dfb) 中，夏季气温和湿度较低。冬季气温在长达数月的时间里低于 -18°C（0°F）。例如，加拿大温尼伯的年温差为 38°C（68°F）。
亚寒带 气候位于温带大陆性气候和极地苔原气候之间（图 17.22）。这种气候的特点是漫长、非常寒冷的冬季，降水量很少。当空气在这个区域停滞时，就会形成大陆极地气团。降雪量很小，但气温非常低，导致积雪覆盖地面数月。每年约 50 厘米（20 英寸）的降水量大部分发生在夏季的气旋风暴中。太阳光线的角度很低，但太阳在天空中的可见时间很长，甚至整天可见，因此气温可能升高，但很少出现炎热。这些大陆地区的年温差非常大。阿拉斯加费尔班克斯的气候是典型的亚寒带气候。
这种气候中的北方针叶林被称为泰加林（图 17.23）。这些广阔的森林横跨北美，从阿拉斯加西部延伸到纽芬兰，并横跨欧亚大陆，从挪威延伸到太平洋沿岸。
在极地地区，冬季完全黑暗，寒冷刺骨。在夏季，白天很长，但太阳在地平线上很低。夏季凉爽，最暖月平均气温低于 10°C（50°F）。冬季极度寒冷，因此年温差很大。极地气候的降水量不到 25 厘米（10 英寸），主要发生在夏季。这种气候存在于环绕北冰洋的各个大陆、格陵兰岛和南极洲。
极地苔原 气候是大陆性气候，冬季严寒（图 17.24）。气温如此寒冷，以至于地表以下形成了一层永久冻土层，称为永久冻土。这层冻土层可以延伸至地下数百米。最暖月的平均气温在冰点以上，因此夏季气温会使永久冻土层的最上层解冻。在冬季，永久冻土层阻止了水的向下渗透。在夏季，地面变得沼泽化。尽管许多地方的降水量低到足以被归类为沙漠，但蒸发率也很低，因此该地区接收到的可用水量比沙漠多。
只有那些能够在严酷的冬季和潮湿的夏季生存下来的小型贴地植物，如苔藓、地衣、小型灌木和稀疏的小树，才能构成苔原（图 17.25）。由于南极洲附近没有无冰陆地，因此南半球的苔原很少。北冰洋周围的区域是全球唯一拥有大量苔原的区域。
冰盖 主要位于格陵兰岛和南极洲，约占地球陆地面积的 9%（图 17.26）。冰盖的厚度可能达到数千米。冰盖地区的年平均气温极低，例如格陵兰岛艾斯米特的气温为 -29°C（-20°F）。降水量很少，因为空气太冷，无法容纳太多水分。夏季偶尔会下雪。
当一个小区域的气候条件与周围环境不同时，该小区域的气候被称为小气候。山谷的小气候可能比周围环境凉爽，因为冷空气会下沉。地面表面可能比几英尺高处的空气更热或更冷，因为岩石和土壤容易获得和失去热量。一座山的不同侧面将具有不同的微气候。在北半球，朝南的斜坡比朝北的斜坡接收更多的太阳能，因此每侧支持的植被数量和类型都不同。
海拔高度模拟了气候带的纬度。在世界其他地区，在高海拔地区可能会发现与高纬度地区相似的气候和生物群落。非洲的乞力马扎罗山位于赤道附近，属于热带地区，但山顶位于苔原生物群落，山顶上还有一个小型冰川。
- 气候带取决于一个地区的纬度、大陆位置以及与盛行风、大型水体和山脉的关系，以及其他因素。
- 气候带的气温、降雨量、干旱季节的长度以及其他特征决定了哪些植物可以生长。
- 当生物体在相似的气候中发展时，它们必须适应相同的环境。因此，在相似气候带中的生物体彼此相似，无论它们在地理位置上相隔多远。由于生物体非常相似，因此气候带及其生物体构成一个生物群落。
- 科本气候分类系统用于研究世界气候？
- 为什么大多数气候带位于北半球大陆的相似位置？
- 即使位置相似，大陆之间的气候带也会存在差异的原因有哪些？
- 为什么同一生物群落中的生物体往往看起来相同，即使它们不是同一个物种？例如，想想沙漠植物。为什么生活在不同大陆低纬度沙漠中的植物如此相似？
- 干旱季节的长度对于区分不同类型的气候带为什么很重要？举个例子。
- 由于赤道在一年中接收最多的太阳辐射，为什么最热的气温出现在低纬度沙漠？为什么低纬度沙漠在晚上经常很冷，即使是在夏季？
- 干旱沙漠和半干旱沙漠有什么区别？
- 哪些条件造成了美国南部的炎热潮湿的夏季？
- 决定森林存在的最重要因素是什么？
- 查看 图 17.7，看看加州存在哪些主要的气候类型（忽略每个符号上的第三个字母）。如果你需要，可以同时查看地理地图。哪种气候类型最常见，它在哪里？加州还存在哪些其他两种气候类型，它们在哪里？为什么加州拥有如此多种主要的气候类型？
- 极地地区的降水量很少。为什么它们不被认为是沙漠？
- 什么是永久冻土？它一年四季都保持不变吗？
- 为什么小气候对生物很重要？
- 生物多样性
- 特定栖息地内植物、动物和其他生物物种的数量。
- 生物群系
- 气候带内发现的生物，使其成为独特的区域，例如热带雨林、干旱沙漠、苔原和冰盖。
- 灌木丛
- 地中海气候典型的灌木丛和稀疏树木。
- 沙漠
- 降雨量极少的地区，每年降雨量不到 25 厘米（10 英寸）；位于干旱气候区；植物稀少。
- 道格拉斯冷杉
- 一种针叶常绿树，在北美西部的大片森林中发现。
- 冰盖
- 永久冰，主要分布在格陵兰岛和南极洲周围。
- 永久冻土
- 永久冻结的土壤，存在于极地地区，这些地区的大多数月份气温不会升至冰点以上。
- 雨林
- 热带湿润生物群落，气温温暖，几乎每天都会下雨。
- 热带草原
- 热带湿润和干旱生物群落，以草和稀疏的落叶树为特征。
- 草原
- 在半干旱沙漠中发现的生物群落，以丛生草、零星的矮灌木和蒿类植物为特征。
- 泰加
- 广阔的北方森林，树木矮小，间距较远，是亚极地气候的典型特征。
- 苔原
- 北极无树地区，冬季非常寒冷，气候恶劣。是唯一包含生物体的极地气候。
- 为什么生物群落并不总是由纬度决定？哪些地理特征或其他因素会影响气候？
- 气候带和生物群落取决于许多气候特征。如果气候发生变化，这些特征中的哪些特征也会发生变化？
- 如果全球变暖导致全球平均气温升高，你预计生物群落将如何受到影响？