四大圈層相互作用與自然地理學(xué)

四大圈層相互作用與自然地理學(xué)地球表層系統(tǒng)是由巖石圈、大氣圈、水圈與生物圈相互作用而成的。要弄就必須從圈層的相互作用出發(fā)。圈層之間的相互作用，都是通過能量、物質(zhì)與信息的交換來完成的。能量是維持地球表層系統(tǒng)運(yùn)行與發(fā)展的動力，也是聯(lián)系四大圈層的橋梁和紐帶。圈層間進(jìn)行著多種不同能量的傳輸。第一，大氣圈與水圈之間存在著熱能、動能、化學(xué)能和勢能的傳輸與交換。由于大氣與水體之間溫度的差異，大氣圈與水圈之間熱能交換一直在不停地進(jìn)行著。如冷空氣經(jīng)過的水面會發(fā)生降溫現(xiàn)象，熱流對大氣有增溫、增濕作用。由于大氣與水面之間的摩擦作用，大氣運(yùn)動往往影響和帶動水體的運(yùn)動，如風(fēng)吹拂水面會產(chǎn)生波浪，信風(fēng)作用于洋面產(chǎn)生洋流。當(dāng)然，水體的運(yùn)動也會影響和改變大氣的運(yùn)動，如在靜風(fēng)天氣時(shí)，來到瀑布或快速活動的河流四周，立即感到風(fēng)的存在，這是大氣圈與水圈動能交換的結(jié)果。大氣與水體(主要是海洋)之間在不斷地進(jìn)行著物質(zhì)的交換，在交換過程中也會發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，因此兩者之間也存在化學(xué)能的交換。氣壓代表了大氣勢能的大小。當(dāng)大氣壓力不同或發(fā)生變化時(shí)，會改變水體的分布與位勢。如氣壓偏低時(shí)，海平面就會升高;當(dāng)氣壓偏高時(shí)，海平面就會相應(yīng)降低。如臺風(fēng)經(jīng)過的海面，由于臺風(fēng)中心氣壓比較低，往往會導(dǎo)致海平面高出四周幾十厘米至幾米。當(dāng)水體分布發(fā)生變化時(shí)，同樣也會引起氣壓的變化。又如，高ft、高原冰川以及中高緯度地區(qū)冰蓋的發(fā)育，將會使這些地區(qū)的近地面氣壓升高，導(dǎo)致區(qū)域間的氣壓差增大。第二，大氣圈與巖石圈之間存在著熱能、化學(xué)能、動能的交換。地面與大氣進(jìn)行著物質(zhì)的交換，發(fā)生著某些化學(xué)反應(yīng)，如風(fēng)化作用從大氣中吸收CO2，同時(shí)轉(zhuǎn)速度的減慢，在赤道四周的大氣可以獲得1cm/s的向東相對速度。當(dāng)然，大氣運(yùn)動的動能也可以通過地面摩擦傳遞給固體地球。第三，水圈與巖石圈之間存在著熱能、動能、勢能與化學(xué)能的交換。在水與巖石接觸的界面上，由于巖石與水溫度的差異，導(dǎo)致兩個圈層之間的熱能交換。最明顯的例子是海底火ft()，加熱了海水。熱流不僅熱和所經(jīng)過地區(qū)的大氣，而且還熱和四周的巖石與土壤，冷流則對經(jīng)過區(qū)域的大氣和巖石具有冷卻作用。巖石圈的變動往往引起水體分布的變化，水體分布的變化也會反過來通過均衡作用引起地面巖石高程的調(diào)整。如當(dāng)ft地隆升到一定高度，冰川開始發(fā)育，使原來分布于海洋的水體以固態(tài)水的形式分布在ft體頂部，從而進(jìn)步這些水的勢能。當(dāng)冰川達(dá)到一定厚度，就會導(dǎo)致地面的均衡下沉，反過來對巖石圈的位勢產(chǎn)生一定的影響。水圈與巖石圈之間的物質(zhì)交換也是很頻繁分解與溶蝕，水中碳酸鹽、硅酸鹽等物質(zhì)的析出與沉淀，海底火ft噴出大量物質(zhì)到海水中，洋中脊四周熔巖與海水的反應(yīng)等，都是巖石圈與水圈化學(xué)能交換的例證。第四，生物圈與三個圈層之間，普遍存在著熱能與化學(xué)能的交換。熱能的交生物需要從三大圈層中吸收熱量以保持自身所需要的溫度，當(dāng)然生物呼吸也會放出熱量到三大圈層中?；瘜W(xué)能的交換主要表現(xiàn)在生物圈與三大圈層之間的物質(zhì)交()吸收營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)生物的新陳排泄出物質(zhì)。生物死亡后生物體被分解，物質(zhì)回回環(huán)境。通過物質(zhì)的循環(huán)及其化學(xué)反應(yīng)，生物圈與三個圈層之間進(jìn)行化學(xué)能的交換。碳、氮、氧、磷、硫、氯等物質(zhì)的循環(huán)，就是一個很好的例證。能量驅(qū)動地球表層系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與循環(huán)，反過來，物質(zhì)遷移與循環(huán)不僅帶動了能量的活動與傳輸，而且還導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)化與交換。物質(zhì)遷移與循環(huán)，同能量傳輸與轉(zhuǎn)化一樣，是地球表層系統(tǒng)發(fā)展演化的原因與動力，也是圈層間相互聯(lián)系的紐帶、相互作用的橋梁。:;徑流發(fā)生在巖石圈表層)();植物的蒸騰是水循環(huán)的重要方面，植被對降水的截留，改變了水循環(huán)的過程與速度。水循環(huán)是地球表層系統(tǒng)中最重要的物質(zhì)循環(huán)之一。它對地球表層系統(tǒng)的能量起著再分配的作用。當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)，吸收大氣的熱量;當(dāng)降水發(fā)生時(shí)，開釋熱量到大氣中;當(dāng)蒸騰發(fā)生時(shí)，帶走植物體內(nèi)的熱量，同時(shí)也吸收大氣的熱量