高中地球科學/世界氣候
氣候帶的變化是由於一個地區的氣候條件造成的：其溫度、溼度、降水量和型別以及季節。氣候帶反映在一個地區的自然植被中。即使當天天氣對該氣候來說不尋常，敏銳的旅行者也可以透過觀察植被來判斷他們身處哪個氣候帶！
- 描述氣候帶與影響氣候的因素之間的關係。
- 討論氣候帶與生物群落之間的關係。
- 根據一般描述討論不同的生物群落。
影響氣候的主要因素也決定了不同的氣候帶。相同型別的氣候帶將出現在幾乎所有大陸上類似的緯度和位置，無論是在北半球還是南半球。這種模式的唯一例外是稱為大陸性氣候的氣候帶，這種氣候帶在南半球較高緯度地區沒有發現。這是因為南半球陸地面積不夠寬廣，無法形成大陸性氣候。
氣候帶根據柯本分類系統（圖 17.7）進行分類。該系統基於溫度、降水量以及降水發生的季節。由於氣候決定了特定區域生長植被的型別，因此植被被用作氣候型別的指示器。一種氣候型別及其植物和動物構成了一個生物群落。由於世界各地特定生物群落的生物共享某些特徵，因為它們的環境具有相似的優勢和挑戰。隨著時間的推移，生物以類似的方式適應了那個環境。例如，不同種類的仙人掌生活在不同的大陸上，但它們已經以類似的方式適應了惡劣的沙漠環境。
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柯本分類系統識別五個主要氣候組，每個組用一個不同的字母 A 到 E 表示。每個字母組被劃分為子類別。其中一些子類別是森林 (f)、季風 (m) 和溼/幹 (w) 型別，根據降水量和降水發生的季節來區分。
熱帶溼潤（A 類）氣候位於赤道南北約 15° 到 25° 的區域（圖 17.8）。強烈的陽光意味著熱帶地區全年溫暖：每個月的平均氣溫至少為 18°C（64°F）。降水量豐富——每年至少 150 釐米（59 英寸）。該區域的子類別基於降雨時間。
溼潤熱帶地區位於赤道周圍的一個地帶，覆蓋了地球約 10% 的陸地。溼潤熱帶地區始終溫暖，幾乎沒有年溫差。全年降水量很大，每年 175 到 250 釐米（65 到 100 英寸）。這些條件支援熱帶雨林生物群落（圖 17.9）。森林以密集的闊葉常綠樹木為主。雨林中存在許多棲息地，這是由於植物型別眾多以及森林各層內環境不同的結果。雨林擁有任何生態系統中物種數量或生物多樣性最多。
熱帶季風氣候類似於熱帶溼潤生物群落 (Af)，但每年有一到兩個月降水量非常少。在這幾個月裡，降水量不到 6 釐米（2.4 英寸）。雨林可以在這裡生長，因為乾旱期很短，樹木可以依靠土壤中儲存的溼氣存活。這種氣候出現在季風盛行的地方，主要分佈在南亞、西非和南美洲東北部。
熱帶溼潤和乾旱氣候位於熱帶溼潤氣候的南北，緯度約為 5° 到 10°，到大約 15° 到 20°。年平均氣溫與溼潤熱帶地區相似，但溫差更大。該氣候帶的降雨量少於溼潤熱帶地區，約為 100 到 150 釐米（40 到 60 英寸）。每年超過兩個月，降水量不到 6 釐米（2.4 英寸）。溼季和旱季與 ITCZ 的位置有關。夏季，當 ITCZ 向北漂移時，該區域處於溼潤狀態。冬季，當 ITCZ 重新向赤道移動時，該地區處於乾旱狀態。這種氣候存在於強季風從陸地吹向海洋的地方，例如印度。
雨林無法在幾個月的低降雨量中存活，因此典型的植被是熱帶稀樹草原（圖 17.10）。這種生物群落主要由草地組成，點綴著零星的落葉樹木，以及罕見的更密集的森林區域。中非以其熱帶稀樹草原和生活在那裡的獨特動物而聞名。
乾旱氣候（B 組）通常降水量少於蒸發量，而且比熱帶（A 組）氣候更遠離赤道。它們有較冷的冬季和更長、更嚴酷的旱季。降雨量不規律；幾年乾旱之後通常會有一年的降雨量豐富。夏季氣溫很高，大部分雨水在到達地面之前就蒸發了。乾旱氣候帶佔世界陸地面積的 26%。低緯度沙漠是由於費雷爾環流高壓帶形成的。高緯度沙漠出現在大陸內部或雨影區，那裡空氣的溼度很低。
低緯度乾旱沙漠位於南北緯 15° 到 30° 之間。這是溫暖乾燥的空氣在高壓帶下沉的地方。真正的沙漠約佔世界陸地面積的 12%。沙漠位於北美西南部、非洲、澳大利亞和中亞。溼度很低，因此天空很少有云。撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠（圖 17.11）。
在美國西南部和墨西哥北部的索諾拉沙漠，大多數氣象站記錄的陽光照射時間在夏季和冬季都超過 85%（圖 17.12）。晴朗的天空使地面在白天迅速升溫，在晚上迅速降溫。夏季的陽光可能非常強烈，白天氣溫極高。太陽下山後氣溫往往會驟降，日溫差可能在 15° 到 25°C（27° 到 45°F）之間。年降雨量大多少於 25 釐米（10 英寸）。索諾拉沙漠的大部分降雨發生在冬季，來自太平洋的風暴會帶來降雨。夏季季風降雨會使一些地區降雨量很大。一年中兩個溼季的存在使一組獨特的動植物能夠在西南沙漠中生存下來。
植被有限，因為水資源稀缺。沙漠植物適應了長時間的乾旱。仙人掌和灌木植物根系發達，可以在雨後獲取水分。許多沙漠植物能夠儲存水分。有些植物以種子的形式休眠，並在降雨後開花。
大陸內部或雨影區中的沙漠位於較高緯度。半乾旱沙漠通常比干旱沙漠降雨量更多，每年降雨量在 20 到 40 釐米（8 到 16 英寸）之間。由於陸地區域的溫度變化容易，這些地區的年平均氣溫較低，年溫差較大。在冬季，這些氣候帶在寒冷的高壓氣團下變得非常寒冷。在夏季，它們升溫，使空氣上升並降雨。
在美國，大平原、南加州海岸的部分地區和大盆地都是半乾旱沙漠。生物群落被稱為草原，有矮矮的叢生草和零星的矮灌木或蒿屬植物（圖 17.13）。草原上很少或沒有樹木，因為降雨量不足以支援樹木生長。
溼潤亞熱帶中緯度（C 組）氣候位於美國沿海地區。季節分明，但冬季溫和。最冷月份的平均氣溫在略低於冰點到接近溫暖之間，介於 -3°C 和 18°C（27°F 和 64°F）之間。夏季通常溫和，平均氣溫高於 10°C（50°F）。年降雨量充足。
乾旱夏季亞熱帶氣候位於大陸西側，緯度在 30° 到 45° 之間。年降雨量在 30 到 90 釐米（14 到 35 英寸）之間，大部分降雨發生在冬季。這種氣候也被稱為地中海氣候，因為它存在於地中海周圍（圖 17.14）。這種氣候也是加利福尼亞州海岸的典型氣候，加利福尼亞州位於夏季高壓帶下方，每年大約持續五個月。陸地和海風使冬季溫和，夏季涼爽。舊金山溫和的冬季和多霧的夏季代表了沿海地中海氣候。在內陸的薩克拉門託，夏季氣溫要高得多，代表了內陸地中海氣候。植被必須在漫長的夏季乾旱中生存。這種植被型別被稱為灌木叢。灌木和樹木很常見（圖 17.15）。
溼潤亞熱帶氣候帶主要位於大陸東側（圖 17.16）。全年都有降雨，年平均降雨量在 80 到 165 釐米（31 到 65 英寸）之間。夏季白天潮溼悶熱，氣溫在 30 多度到 40°C（80 多度到 104°F）之間。下午和傍晚的雷暴很常見。這些條件是由於溫暖的熱帶空氣經過炎熱的大陸造成的。冬季溫和，但中緯度風暴，稱為氣旋，可能會帶來降雪和降雨。美國東南部，以其炎熱潮溼的夏季和溫和但有霜凍的冬季為典型，代表了這種氣候帶。
由於氣溫溫和，溼度高，該地區的大部分地區生長著茂密的森林。松樹林在較低緯度地區很常見，而橡樹在較高緯度地區更常見（圖 17.17）。
這種氣候沿北美西海岸，緯度在 40° 到 65° 之間，這個地區被稱為太平洋西北部（圖 17.18）。海洋風帶來了溫和的冬季和涼爽的夏季。季節之間的氣溫變化和晝夜之間的氣溫變化都很小。全年都有降雨，儘管夏季由於急流向北移動而降雨量較少。低雲、霧和毛毛雨很常見。降雪不頻繁，而且持續時間很短。美國西部沿線山脈阻止了這種氣候向內陸延伸。
道格拉斯冷杉的茂密森林在大量降雨和溫和的氣溫中茁壯成長（圖 17.19）。在西歐，這種氣候覆蓋範圍更大，因為海岸附近沒有高聳的山脈來阻擋來自大西洋的風。
大陸（D 組）氣候存在於北美內陸的大部分地區，從大約北緯 40° 到 70°。在這種氣候中，夏季涼爽到溫暖，冬季非常寒冷和多風暴。最熱月份的平均氣溫高於 10°C（50°F），最冷月份的平均氣溫低於 -3°C（27°F）。降雪很常見，寒冷的氣溫意味著積雪會在地面上停留很長時間。儘管冬季非常寒冷，但樹木在大陸氣候中仍然可以生長，因為年平均氣溫相當溫和。由於沒有足夠大的大陸來產生這種影響，因此南半球不存在大陸氣候。
溫帶大陸性氣候 位於北美洲和歐洲大陸大約北緯 60° 的極地鋒面附近（圖 17.20）。冬季，中緯度氣旋帶來寒冷的氣溫和降雪。夏季，西風帶來大陸性天氣和溫暖的氣溫。7 月的平均氣溫通常高於 20°C（70°F）。該地區以落葉樹為典型，它們透過在冬季落葉來保護自己。
這種氣候的兩種變異取決於夏季氣溫。在夏季漫長而炎熱 的溫帶大陸性氣候 (Dfa) 中，漫長的夏季和高溼度有利於植物生長（圖 17.21）。夏季白天溫度可能超過 38°C（100°F），夜晚溫暖，溫差很大，可能高達 31°C（56°F）！在夏季漫長而涼爽 的溫帶大陸性氣候 (Dfb) 中，夏季氣溫和溼度較低。冬季氣溫在長達數月的時間裡低於 -18°C（0°F）。例如，加拿大溫尼伯的年溫差為 38°C（68°F）。
亞寒帶 氣候位於溫帶大陸性氣候和極地苔原氣候之間（圖 17.22）。這種氣候的特點是漫長、非常寒冷的冬季，降水量很少。當空氣在這個區域停滯時，就會形成大陸極地氣團。降雪量很小，但氣溫非常低，導致積雪覆蓋地面數月。每年約 50 釐米（20 英寸）的降水量大部分發生在夏季的氣旋風暴中。太陽光線的角度很低，但太陽在天空中的可見時間很長，甚至整天可見，因此氣溫可能升高，但很少出現炎熱。這些大陸地區的年溫差非常大。阿拉斯加費爾班克斯的氣候是典型的亞寒帶氣候。
這種氣候中的北方針葉林被稱為泰加林（圖 17.23）。這些廣闊的森林橫跨北美，從阿拉斯加西部延伸到紐芬蘭，並橫跨歐亞大陸，從挪威延伸到太平洋沿岸。
在極地地區，冬季完全黑暗，寒冷刺骨。在夏季，白天很長，但太陽在地平線上很低。夏季涼爽，最暖月平均氣溫低於 10°C（50°F）。冬季極度寒冷，因此年溫差很大。極地氣候的降水量不到 25 釐米（10 英寸），主要發生在夏季。這種氣候存在於環繞北冰洋的各個大陸、格陵蘭島和南極洲。
極地苔原 氣候是大陸性氣候，冬季嚴寒（圖 17.24）。氣溫如此寒冷，以至於地表以下形成了一層永久凍土層，稱為永久凍土。這層凍土層可以延伸至地下數百米。最暖月的平均氣溫在冰點以上，因此夏季氣溫會使永久凍土層的最上層解凍。在冬季，永久凍土層阻止了水的向下滲透。在夏季，地面變得沼澤化。儘管許多地方的降水量低到足以被歸類為沙漠，但蒸發率也很低，因此該地區接收到的可用水量比沙漠多。
只有那些能夠在嚴酷的冬季和潮溼的夏季生存下來的小型貼地植物，如苔蘚、地衣、小型灌木和稀疏的小樹，才能構成苔原（圖 17.25）。由於南極洲附近沒有無冰陸地，因此南半球的苔原很少。北冰洋周圍的區域是全球唯一擁有大量苔原的區域。
冰蓋 主要位於格陵蘭島和南極洲，約佔地球陸地面積的 9%（圖 17.26）。冰蓋的厚度可能達到數千米。冰蓋地區的年平均氣溫極低，例如格陵蘭島艾斯米特的氣溫為 -29°C（-20°F）。降水量很少，因為空氣太冷，無法容納太多水分。夏季偶爾會下雪。
當一個小區域的氣候條件與周圍環境不同時，該小區域的氣候被稱為小氣候。山谷的小氣候可能比周圍環境涼爽，因為冷空氣會下沉。地面表面可能比幾英尺高處的空氣更熱或更冷，因為岩石和土壤容易獲得和失去熱量。一座山的不同側面將具有不同的微氣候。在北半球，朝南的斜坡比朝北的斜坡接收更多的太陽能，因此每側支援的植被數量和型別都不同。
海拔高度模擬了氣候帶的緯度。在世界其他地區，在高海拔地區可能會發現與高緯度地區相似的氣候和生物群落。非洲的乞力馬扎羅山位於赤道附近，屬於熱帶地區，但山頂位於苔原生物群落，山頂上還有一個小型冰川。
- 氣候帶取決於一個地區的緯度、大陸位置以及與盛行風、大型水體和山脈的關係，以及其他因素。
- 氣候帶的氣溫、降雨量、乾旱季節的長度以及其他特徵決定了哪些植物可以生長。
- 當生物體在相似的氣候中發展時，它們必須適應相同的環境。因此，在相似氣候帶中的生物體彼此相似，無論它們在地理位置上相隔多遠。由於生物體非常相似，因此氣候帶及其生物體構成一個生物群落。
- 科本氣候分類系統用於研究世界氣候？
- 為什麼大多數氣候帶位於北半球大陸的相似位置？
- 即使位置相似，大陸之間的氣候帶也會存在差異的原因有哪些？
- 為什麼同一生物群落中的生物體往往看起來相同，即使它們不是同一個物種？例如，想想沙漠植物。為什麼生活在不同大陸低緯度沙漠中的植物如此相似？
- 乾旱季節的長度對於區分不同型別的氣候帶為什麼很重要？舉個例子。
- 由於赤道在一年中接收最多的太陽輻射，為什麼最熱的氣溫出現在低緯度沙漠？為什麼低緯度沙漠在晚上經常很冷，即使是在夏季？
- 乾旱沙漠和半乾旱沙漠有什麼區別？
- 哪些條件造成了美國南部的炎熱潮溼的夏季？
- 決定森林存在的最重要因素是什麼？
- 檢視 圖 17.7，看看加州存在哪些主要的氣候型別（忽略每個符號上的第三個字母）。如果你需要，可以同時檢視地理地圖。哪種氣候型別最常見，它在哪裡？加州還存在哪些其他兩種氣候型別，它們在哪裡？為什麼加州擁有如此多種主要的氣候型別？
- 極地地區的降水量很少。為什麼它們不被認為是沙漠？
- 什麼是永久凍土？它一年四季都保持不變嗎？
- 為什麼小氣候對生物很重要？
- 生物多樣性
- 特定棲息地內植物、動物和其他生物物種的數量。
- 生物群系
- 氣候帶內發現的生物，使其成為獨特的區域，例如熱帶雨林、乾旱沙漠、苔原和冰蓋。
- 灌木叢
- 地中海氣候典型的灌木叢和稀疏樹木。
- 沙漠
- 降雨量極少的地區，每年降雨量不到 25 釐米（10 英寸）；位於乾旱氣候區；植物稀少。
- 道格拉斯冷杉
- 一種針葉常綠樹，在北美西部的大片森林中發現。
- 冰蓋
- 永久冰，主要分佈在格陵蘭島和南極洲周圍。
- 永久凍土
- 永久凍結的土壤，存在於極地地區，這些地區的大多數月份氣溫不會升至冰點以上。
- 雨林
- 熱帶溼潤生物群落，氣溫溫暖，幾乎每天都會下雨。
- 熱帶草原
- 熱帶溼潤和乾旱生物群落，以草和稀疏的落葉樹為特徵。
- 草原
- 在半乾旱沙漠中發現的生物群落，以叢生草、零星的矮灌木和蒿類植物為特徵。
- 泰加
- 廣闊的北方森林，樹木矮小，間距較遠，是亞極地氣候的典型特徵。
- 苔原
- 北極無樹地區，冬季非常寒冷，氣候惡劣。是唯一包含生物體的極地氣候。
- 為什麼生物群落並不總是由緯度決定？哪些地理特徵或其他因素會影響氣候？
- 氣候帶和生物群落取決於許多氣候特徵。如果氣候發生變化，這些特徵中的哪些特徵也會發生變化？
- 如果全球變暖導致全球平均氣溫升高，你預計生物群落將如何受到影響？