第13章 生物圈、水圈、大气圈、岩石圈-1

《第13章 生物圈、水圈、大气圈、岩石圈-1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第十三章生物圈、水圈、大气圈、岩石圈相互作用与地球表层系统
第一节地球表层系统的能量流动与能量平衡第二节地球表层系统的物质迁移与循环第三节地球表层自然环境的地域分异规律第四节土壤与土壤系统第五节喀斯特作用与喀斯特地貌第一节地球表层系统的能量流动与能量平衡!一、能量的来源及其在地球表层系统中的作用太阳的短波辐射占地表全部能量输入的99.986%，是地球表层系统的最主要的能量来源。它是风、洋流、波浪、降水、以及其他水循环过程的驱动力，也是光合作用的能量来源。通过光合作用，太阳光能转变成化学能与生物能

2、，以植物与动物的形式储存在生物圈内。当植物与动物死亡和埋藏，一部分太阳能就储存在岩石中。当岩石风化分解或当人们燃烧煤、石油、天然气时，储藏在岩石中的能量就会释放出来。
3地热能是来自地球内部的热量，是由于地球内部放射性元素衰变产生的能量，它通常通过岩浆侵入、火山喷发、温泉等形式释放到地球表层。地热能是地球表层系统能量的第二大来源。尽管传输到地球表层的能量只占地球表层系统全部能量来源的0.013%，但它的作用却是不可忽视的。它是火山喷发、地震、山地隆起、板块运动的驱动力，是地面形态——地貌塑造的主

3、要动力之一。地球转动的动能包括：地球自转产生的地转偏向力；地球转动产生的潮汐能；地球自转引致的机械能；地球自转速度变化产生的机械能。能量传递!二、地球表层系统中能量的传输与转化!太阳能在蒸发过程中，水体吸收空气中的热量，由液态变为气态，热能从大气向水体传输；当降水或降雪时，水由气态变为液态或固态，释放出热量，热能从水体向大气传输。一般来说，冬季海洋整体上是个热源，热能从海洋流向大气或大陆；而夏季海洋温度较低，热能从大气或大陆流向海洋。暖洋流（暖流）经过的洋面，一般温度比较高，热能是从海洋向大气传

4、输；而冷洋流（寒流）经过的洋面，温度比较低，热能是从大气向海洋传输。
地热能由于地热能分布的不均匀，导致地幔对流的产生，热能转变成动能。地幔对流引起海底扩张、岩浆侵入和火山喷发，动能转变为热能。当岩浆侵入导致围岩变质时，热能转变成化学能。当大陆漂移、板块运动导致山地的形成与高原的隆起时，动能转变成势能。当冰川融水和降水汇流成河，从高山或高原向下流动时，势能又转变成动能。
地球自转能地球自转和自转速度的变化，引起板块的运动、大陆的漂移，导致构造造山和造陆，动能转变成势能。当河流从高处流下，或滑坡、

5、崩塌、蠕动发生时，势能转变成动能。板块运动引起火山喷发、岩浆侵入，动能也就转化为热能释放出来。地球自转动能引起潮汐，潮汐对地面的摩擦产生热能。地球自转速度的变化还会导致地球表面大范围的海侵海退，导致大气环流、洋流的变化。也就是说，地球自转动能可以直接传输给岩石圈、大气圈、水圈，从而导致岩石圈、大气圈、水圈的变化，再通过它们的变化间接地影响生物圈。
圈层间的能量的交换!第一，大气圈与水圈之间进行着热能、动能、化学能和势能的传输与交换。
第二，大气圈与岩石圈之间在进行着热能、化学能、动能的交换。
第

6、三，水圈与岩石圈之间存在着热能、动能、势能与化学能的交换。
第四，生物圈与其他三个圈层之间，普遍存在着热能与化学能的交换。
三、地球表层系统的能量平衡地球表层系统的辐射平衡（Murck,1996)!太阳几乎以恒定的数量不断地向地球提供短波辐射，其中一部分直接被大气中的云、尘埃和洋面、陆面反射回地外空间，剩余的则被大气、海洋、陆地吸收，用于升高它们的温度。与此同时，大气、海洋、陆地也在不断地向地外空间发射长波辐射。从长时间平均说，地球接受的辐射能与发射出去的辐射能是相等的，因而地球表面的温度保持不

7、变。
各纬度能量平衡与极向热输送（Strahler,1997）作为整个地球表层系统，从年平均状况来说，能量处于平衡状态。但是对于地球表层的各个部分来说，能量却不一定是平衡的。实际上，在低纬度地区是能量过剩区域；而高纬度地区是能量亏损区域。因此在地表存在着极向热输送。
第二节地球表层系统的物质迁移与循环能量驱动地球表层系统的物质迁移与循环，反过来，物质迁移与循环不仅带动了能量的流动与传输，而且还导致能量的转化与交换。物质迁移与循环和能量传输与转化一样，是地球表层系统发展演化的原因与动力，也是圈层间

8、相互联系的纽带、相互作用的杠杆。地球表层系统的物质循环，通常划分为大气循环、水循环、地质循环、生物循环和生物地球化学循环。大气循环、水循环、地质循环、生物循环主要发生在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈，但也不完全局限于单一圈层之中。
一、跨越圈层的水循环!水循环碳循环二、碳循环!•短时间尺度碳循环：光合作用、生物呼吸作用、大气-海水界面CO的交换过程2•中等时间尺度碳循环：分散态的沉积有机质和富集态的有机质（煤、石油、天然气）的埋藏及热演化过程•长时间尺度碳循环：碳酸盐与硅酸盐分化作用、火山活动释放