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地球上的大气
地球上的大气
冷热不均引起大气运动
一、大气的受热过程
(一)“太阳热大地,大地暖大气,大气还大地”。
“太阳热大地”
太阳辐射是地球大气最重要的能量来源,绝大部分可见光能够透过大气射到地面,地面因吸收太阳辐射而增温。
“大地暖大气”
地面增温的同时向外辐射能量,除少数透过大气层射向宇宙空间外,绝大部分被近地面大气吸收,使大气增温。
“大气还大地”
大气逆辐射补偿了地面辐射的热量,对地面起到了保温作用。
(二)逆温现象
对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。
一般情况下,离地面越远,气温越 低,即气温随高度增加而递减,平均垂直递减离为0.6℃/100米。
但在一定条件下,对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而递增的现象,这种气温逆转的现象就是逆温。
1、利:
由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展,所以逆温的好处有:
①可以抑制沙尘暴的发生,因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
②逆温出现在高空,对尽机的飞行极为有利。
因为飞机在飞行中不会有大的颠簸,飞行平稳。
同时,万里晴空提高了能见度,使飞行更加安全。
2、弊:
不管是体积原因形成的逆温,对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响,都会对空气质量产生很大影响。
它阻碍了空气的垂直对流运动,妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散,有得于雾的形成并使能见度变差,使大气污染更为严重
例.2009·广东高考)地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差称为有效辐射。
读图并结合所学知识,回答
(1)、
(2)题。
(1)关于甲、乙、丙三地多年平均年有效辐射总量的空间分布,下列叙述正确的是()
A.由甲地向乙地急剧增加B.由乙地向丙地急剧增加
C.由甲地向丙地逐渐减少D.由丙地向乙地逐渐减少
(2)关于地面辐射和大气逆辐射,下列叙述不正确的()
A.地面辐射与下垫面性质有关
B.地面温度越高,地面辐射越弱
C.空气温度越低,大气逆辐射越弱
D.空气湿度大、云量多,大气逆辐射强
答案:
(1)C
(2)B
解析:
图示多年平均年有效辐射总量,2600<甲<2700,2600<乙<2700,1900<丙<2000,故第
(1)题选择C。
物体释放辐射能力与其温度呈正相关,地面温度越高,地面辐射越强,故第
(2)题选择B。
二、热力环流
(一)太阳辐射在地球表面分布不均,造成高低纬度之间冷热不均,引起空气的垂直运动,导致同一水平面上的气压差异,是产生大气运动的根本原因。
由于地面冷热不均而形成的空气环流,成为热力环流。
它是大气运动最简单的形式。
(二)常见的热力环流
1.海陆风
形成
白天陆地比海洋增温快,气温比海面高,近地面形成低气压,而海洋上因气温较低,形成高气压,下层空气由海洋流向陆地,形成海风
夜晚陆地比海洋降温快,气温比海面低,近地面形成高压,海洋形成抵押,下层空气由陆地吹向海洋,形成陆风。
影响
海陆风使滨海地区气温日较差减小,降水增多
2.山谷风
形成
白天山坡比同高度的山谷升温快,气流上升,气压低,暖空气沿山坡上升,形成谷风
夜晚山坡比同高度的山谷降温快,气流下沉,气压高,冷空气沿山坡下滑,形成山风
影响
在山谷和彭迪常因夜间冷的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,阻碍了空气的垂直运动,易造成大气污染;同时山区易形成夜雨。
3.城市热岛效应
形成
由于城市人们生产、生活释放出大量的人为热,导致城市气温高于郊区,形成“城市热岛”效应。
引起空气在城市上升,在郊区下沉,近地面风由郊区吹向城市。
于是在城市和郊区之间形成了小型的热力环流,称为城市风。
(注意城市风不随昼夜而变化)
影响
一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内,而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外
(三)理解热力环流应注意以下问题:
1.气压是指单位面积上所承受的大气柱的质量,因此在同一地点,气压随高度的增加而减小;
2.通常所说的高气压、低气压是指同一水平高度上气压高低状况。
比较气压的高低要在同一水平高度上进行比较,垂直方向气压下面高于上面。
3.等压面是空间气压值相等的各点所组成的面,等压面突起的地方是高压区;等压面下凹的地方是低压区。
地面受热均匀等压面一般呈水平状态,地面受热不均匀,则往往因其等压面的上凸或下凹。
4.判断气压高低,既要考虑高度因素又要结合等压面的凹凸状况。
例.(2011全国卷)一般情况下,空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。
下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖面,高空自西向东的气流速度约20千米/时。
据此完成9~11题。
9.此时甲乙丙三地的大气垂直状况相比较
A.甲地比乙地稳定B.乙地对流最旺盛
C.乙地比丙地稳定D.丙地最稳定
10.正午前后
A.甲地气温上升最快B.乙地可能出现强对流天气
C.丙地刮起东北风D.甲地出现强劲的偏南风
11.该区域可能位于
A.黄土高原B.内蒙古高原
C.华北平原D.东南丘陵
解读:
试题以直角坐标图为背景,综合气温、地形、湿度等要素,探讨大气的水平运动、垂直运动规律。
第9题,从大气垂直状况分析三地大气的稳定性。
大气稳定度指近地层大气作垂直运动的强弱程度。
从等温线分布来看,三地都是上冷下热,空气易出现对流运动。
但对流的旺盛程度主要取决于相同高度范围内的温差大小,因甲地上空等温线密集,故温差最大,对流最旺盛。
对于乙地和丙地,温差接近,大气的稳定性主要看空气密度,密度越大越稳定。
根据“空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关”,因乙地有面积较大的湖泊,故空气中的水汽含量大,因此空气的密度乙地小于丙地,故相比之下,丙地大气更稳定。
第10题,首先要抓住题目中的时间信息“正午前后”,与题图对应的“8时气温状况”,有一个时间差(4小时),材料中有一大气运动信息“高空自西向东的气流速度约20千米/小时”,读图发现,甲乙两地距离大约是80千米,甲处的气流状况经过4小时后刚好向西传递乙处。
即图示8时气温分布整体沿横轴向东平移80千米。
8时甲处对流最旺盛,4小时后乙地可能出现强对流天气。
第11题,定位该地形区主要根据海拔,该区域海拔在200~500米之间,为丘陵,故为东南丘陵;黄土高原(海拔为1000~2000米)、内蒙古高原(海拔为1000~1500米)海拔都高于500米;华北平原海拔在200米以下。
本题的误区在于部分考生认为东南丘陵在北纬30°以南,而华北平原正好位于中纬地区,但是东南丘陵包括三部分:
江南丘陵、两广丘陵、东南沿海丘陵,江南丘陵正好位于“北半球中纬”。
三、大气的水平运动——风
作用在大气上的力
力的方向
风向
水平气压梯度力
垂直于等压线,由高压指
向低压
一个力作用时,垂直于等压线,由高压指向低压
水平地转偏向力
垂直于风向,北半球右偏,南半球左偏
二个力平衡时,平等于等压线,(北半球)
背风而立,高压在右,低压在左
摩擦力
与风向相反
三个力共同作用时,与等压线斜交,(北半球)背风而立,高压在右,低压在左
(一)等压面和等压线的判读
1.等压面与等压线的联系与区别
不同点
相同点
等
压面
等压面是指在垂直方向上气压相等的面,反映出垂直方向上的气压差异。
图中标注的事海拔
都由气压相同的点组成
等
压
线
等压线是指同一水平面上气压相等的各点的连线,反映出水平方向上的气压差异。
图中标注的事气压
2.等压面图的判读
1)①气压与高度:
在同一地点,气压随高度的增加而减小;下高上低是绝对规律。
其高空等压面的弯曲方向与近地面等压面的弯曲方向关于某水平面对称。
2)②不管是在高空还是在近地面,均是高压区的等压面往高处凸,低压区的等压面往低处凹。
即“凸高凹低”。
3)③通常所说的高气压和低气压是指同一水平高度上气压的高低状况。
比较气压的高低要在同一水平高度上进行比较,是相对而言的,因此高空的“高压”其气压值比低空的“低压”还要低。
3.等压线的判读
1)判断高压中心和低压中心:
等压线上的数值由中心向四周变小的为高压中心;反之,为低压中心。
2)判断水平和垂直方向上气压的高低:
a.水平方向上:
高压区为下沉气流,天气晴朗;低压区为上升气流,多阴雨天气;
b.垂直方向上:
近地面气压高,高空气压低;地势高气压低,地势低气压高。
3)判断高压脊(线)和低压槽(线):
a.高压脊(线):
等压线由高压中心向外凸出的部分(类同于等高线图中的山脊);b.低压槽(线):
等压线由低压中心向外凸出的部分(类同于等高线图中的山谷)。
4)判断鞍部:
鞍部是两个高压和两个低压的交汇处,其气压值比高压中心低,比低压中心高。
5)判断风向和风力大小:
a.北半球近地面气压场中风向是由高压指向低压,并向右斜穿等压线;南半球近地面气压场中风向是由高压指向低压,并向左斜穿等压线;在高空中,风向与等压线平行。
b.风力的大小:
取决于水平气压梯度力。
在同一幅图中等压线越密集,风力越大;反之,越小。
6)判断天气状况。
低压及低压槽控制,多阴雨天气,高压及高压脊控制,多晴朗天气;由低纬海面吹向高纬陆地的风,多温暖湿润。
由高纬内陆吹向低纬地区的风,多寒冷干燥。
例(09全国卷1)图2示意某区域某月一条海平面等压线,图中N地气压高于P地.读图2,完成3—5题。
3.N地风向为
A. 东北风 B.东南风C. 西北风 D.西南风
【解析】从图中提供的信息可以看出,N处在高压脊上,气压梯度力垂直等压线只向低压,在北半球右偏----东北风,选A
4. M、N、P、Q四地中,阴雨天气最有可能出现在
A.M地 B.N地C.P地 D.Q地
【解析】从图中提供的信息可以看出,P处低压槽部,最有可能出现阴雨天气,应选C
5.当M地月平均气压为全年最高的月份,可能出现的地理现象是
A.巴西高原处于干季 B.尼罗河进入丰水期
C.美国大平原麦收正忙 D.我国东北地区寒冷干燥
【解析】M处在北半球,蒙古西伯利亚高压。
气压最高的月份在冬季1月,故选D
气压带和风带
气压带和风带的形成
三圈环流的形成(以北半球为例)
原因:
高低纬度受热不均;地转偏向力影响
三圈环流:
①低纬环流②中纬环流③高纬环流
四、气压带和风带的分布
(一)气压带和风带的季节变化
由于太阳直射点随季节变化而南北移动,气压带和风带在一年内也作周期性的季节移动。
就北半球来说,气压带和风带大致夏季北移,冬季南移。
南半球反正。
(二)北半球冬、夏气压中心
北半球陆地面积比南半球陆地面积大,而且海陆相间分布。
由于海陆热力性质差异,大陆增温和冷却的速度快于海洋。
海陆冬夏季增温和冷却速度的明显不同时呈带状分布的气压带被分裂成一个个高、低气压中心。
(三)季风环流:
风向在一年内随季节有规律地向相反或接近相反的方向变化的现象,称为季风。
全球季风环流以亚洲东部和南部最为典型。
成因:
海陆热力性质差异(东亚季风)
气压带和风带的季节移动(南亚和东南亚)
(四)东亚季风和南亚季风的比较
东亚季风
南亚季风
季节
冬季
夏季
冬季
夏季
风向
西北风
东南风
东北风
西南风
源地
蒙古、西伯
利亚
太平洋
蒙古、西伯利亚
(亚欧大陆内部)
印度洋
成因
海陆热力性质差异
海陆热力性质差异和气压带、风带季节移动
性质
寒冷干燥
温暖湿润
温暖干燥
高温高湿
比较
冬季风强于夏季风
夏季风强于冬季风
分布
我国东部、朝鲜半岛、日本
印度半岛、中南半岛、我国西南
(五)气压带风带对气候的影响
在不同的气压带风带控制下,会形成不同的气候类型
1.全年受单一气压带、风带控制的气候类型及其气候特征
气候类型
成因
气候特征
温带海洋性气候
全年受中纬西风带控制
终年温和湿润
热带沙漠气候
副热带高气压带或信风带控制
终年炎热干燥
热带雨林气候
终年受赤道低气压带控制
全年高温多雨
2.受气压带和风带交替控制的气候类型及其气候特征
气候类型
成因
气候特征
热带草原气候
赤道低气压带和信风带交替控制
终年高温,分干湿两季
地中海气候
副热带高气压带和西风带交替控制
夏季炎热干燥,冬季温和多雨
3.气压带风带对世界气候分布的影响(以北半球为例)
例(08江苏)图6为“某月沿0°经线海平面平均气压分布图”。
读图回答10~12题
10.上述“某月”是:
A.1月 B.4月 C.7月 D.10月
11.该月份甲地盛行:
A.东南风 B.东北风 C.西南风 D.西北风
12.该月份乙地的气候特征是:
A.高温多雨 B.低温少雨 C.温和多雨 D.炎热干燥
第10题:
气压带明显北移,为北半球的夏半年(3月21日-6月22日-9月23日)只能选7月。
第11题:
甲地位于赤道与10°S之间,由于气压带北移,该地受南半球的东南信风带控制,吹东南风。
第12题:
乙地位于北纬30-40之间,经度为0°,对应的是地中海沿岸,为地中海气候,夏季炎热干燥。
【答案】C A D
例(2011福建)图3示意某区域某时海平面等压线分布,虚线为晨昏线。
读图完成10-12题
10.此时,①地的盛行风向为
A.东北风B.东南风C.西北风D.西南风
11.与①地相比,②地
A.气温年较差较小B.正午太阳高度角较大
C.昼长年变化较小D。
较早进入新的一天
12.图示现象可能出现在
A.1月B.2月C.7月D.8月
10.C。
根据图中海陆轮廓形状可知该区域为北极地区,读图可知①地西侧气压高于东侧,北半球地转偏向力向右偏,即可知①地的盛行风向为西北风。
11.与①地相比,②地纬度较高,气温年较差较大,正午太阳高度角较小,昼长年变化较大。
①地位于90°W,②地位于90°E,②地较早进入新的一天。
12、A。
从图中海平面等压线分布可知②地位于亚欧大陆,在亚欧大陆内部出现高压中心,则为北半球冬季,又由于虚线为晨昏线,且与70°N相切,即可推出太阳直射在20°S(太阳直射在23°26′S较近),12月22日太阳直射在23°26′S,则图示现象可能出现在1月
五、常见的天气系统
(一)锋与天气
冷锋
暖锋
准静止锋
概念
冷气团主动向暖气团方向移动的锋
暖气团主动向冷气团方向
移动的锋
冷暖气团势力相当,使锋面来回摆动的锋
主要区别
气团势力
冷气团强,暖气团弱
暖气团强,冷气团弱
势均力敌
移动方向
冷气团的移动方向
暖气团的移动方向
来回摆动
锋前锋后
暖气团在前,冷气团在后
冷气团在前,暖气团在后
锋面力度
较大
较小
小
雨区位置
锋前锋后均有,以锋后为主
锋前
延伸到锋后很大范围
雨区范围
小
中
大
图示
锋图
简图
天气图
雨区
天气特征
过境前
单一暖气团控制,温暖晴朗
单一冷气团控制,低温晴朗
单—气团控制,天气晴朗
过境时
暖气团被冷气团抬升,常出现阴天、下雨、刮风、降温等天气现象
暖气团沿冷气团徐徐爬
升,冷却凝结产生连续性云雨
暖气团平衡抬升或爬升,形
成持续性降水
过境后
冷气团替代了原来暖气团的位置,气压升高,气温和湿度骤降,天气晴朗
暖气团占据了原来冷气团的位置,气温上升、气压下降、天气转晴
单一气团控制,天气晴朗
天气实例
我国大多数降水天气,北方夏季的暴雨,冬春季节的大风、
沙暴、寒潮
一场秋雨一场寒
我国东北地区和长江中下游地区活动较频繁.
一场春雨一场暖
华南“清明时节雨纷纷”; 江淮地区的梅雨季节; 贵阳冬半年“天无三日晴”
(二)低压(气旋)、高压(反气旋)与天气
低压(气旋)
高压(反气旋)
气流方向
垂直方向
上升
下沉
水平方向
北半球--逆时针辐合
南半球—顺时针辐合
北半球--顺时针辐散
南半球--逆时针辐散
天气
中心
云层增厚,形成阴雨天气
天气晴朗
对我国的影响
夏秋季节,影响我国东南沿
海地区的台风就是热带气旋强烈发展的一种形式
夏季:
长江流域的炎热干燥的伏旱
天气—西太平洋副热带高压脊
冬季:
寒冷干燥的天气—蒙古高压
示意图
(北半球)
(三)锋面气旋
概念:
地面气旋一般与锋面联系,称为锋面气旋。
它是由冷暖空气共同组成的具有锋面的气旋,主要活动在中纬度地区,尤其是温带地区,因而也称为温带气旋,它是影响我国的常见天气系统之一,我国全年都受锋面气旋的影响,春秋季更为常见。
天气:
北半球的锋面气旋水平气流是一个呈逆时针辐合旋转的漩涡,中心气压最低,自中心向前方伸展一条暖锋(如图甲中A),向后方伸展一条冷锋(如图甲中的B)(气旋的前进方向为前方,反之为后方)。
南半球的锋面气旋呈顺时针辐合旋转。
图乙
图甲
锋面气旋往往产生云、雨,甚至是造成暴雨、雷雨、大风天气。
这是因为气旋是气流辐合上升系统,再加上锋面上更为强烈的上升气流,水汽急剧冷却凝结,形成强烈天气变化。
锋面气旋的不同部位天气状况不同:
气旋的前方是宽阔的暖锋云系及相伴的连续性降水天气;气旋后方是比较狭窄的冷锋云系和降水天气;气旋中部(如图甲中的C)是暖气团控制的天气。
判读方法(以北半球为例)
1)确定锋面位置:
锋面一般形成于地面气旋的低压槽中,锋线与槽线重合。
在等压线图中,低压中心等压线向外弯曲最大地方的连线就是槽线所在的位置(一般有两条),也即锋面所在位置(见图乙)。
2)确定气旋前后方向:
图中一个箭头表示气流的前进方向,箭头指向北逆南顺,气流的前进方向为前方,反之为后方。
3)判断锋面性质:
气旋东部气流来自较低的纬度,气温较高,当它向高纬移动时,遇到较高纬度的冷空气就形成了暖锋。
同样的,气旋西部气流是来自高纬度地区,向低纬运动时会遇到较低纬度的暖空气而形成冷锋。
即“东暖西冷”,南北半球都一样。
4)判断雨区位置:
雨区总位于冷气团一侧,故暖锋雨区在锋前,冷锋雨区在锋后。
“东暖西冷”——气旋东侧为暖锋,西侧为冷锋;
“前暖后冷”——暖锋雨区在锋前;冷锋雨区在锋后。
(四)锋面雨带的推移规律及对中国天气的影响
(1)移动规律:
五月,雨带徘徊于南岭一带。
六月,雨带推移到长江流域,在江淮之间摆动一个月左右,形成阴雨连绵的梅雨天气。
直到七月上旬,雨带才继续向北、向西推移,七、八月份到达华北、东北等地区。
九月,受冬季风的逼迫,迅速撤回到长江以南,雨带也随着南移。
十月,夏季风在大陆上消失,各地雨季先后结束。
如下图:
2)移动结果
①正常年份,锋面雨带的移动是北进慢、南撤快,所以造成:
a.我国南方雨季开始的早,结束的晚,雨季长,降水多而且比较均匀;北方雨季开始的晚,结束的早,雨季短,降水少而且集中。
b.我国东部地区各大河流自南往北相继入汛,而且汛期一般也越往北越短。
c.我国长江中下游地区,六月中旬至七月上、中旬,因锋面雨带的徘徊而停留,出现梅雨;七、八月份盛夏时节又因雨带北进出现伏旱。
②我国东部地区,在夏季风强的年份,则会出现北涝南旱;若在夏季风弱的年份,又会出现南涝北旱。
(五)我国的常见天气现象及影响因素
典型天气
时间
地区
成因
天气特点
春旱
春季
华北
春季雨带在南方,华北降水少,而气温回升快,蒸发旺盛
干旱少雨
梅雨
夏初
江淮流域
准静止锋(冷暖气团势均力敌)
阴雨绵绵
沙尘暴
春季
我国北方
快行冷锋
沙尘暴
伏旱
盛夏
长江中下游
反气旋(副高或夏威夷高压)
炎热干燥
台风
夏秋
东南沿海
强热带气旋
狂风暴雨
寒潮
冬春
全国大部分
快行冷锋
大幅降温
例(2011天津)图6的四幅天气图反映了一次寒潮的天气过程。
结合图文材料,回答10~11题
10.按照此次寒潮天气发生的过程,四幅天气图由先到后的排序应为
A.a→c→b→dB.b→c→d→aC.c→b→d→aD.d→a→c→b
11.据图6的四幅天气图判断,下列城市的天气状况接近实际的是
A.a—武汉地区晴朗温暖B.b—天津地区大风降温
C.c—北京地区雷雨交加D.d—杭州地区阴雨连绵
10.答案:
C点拨:
寒潮是冷锋天气过程,冷锋是从北向南移动的,故选C。
11.答案:
B点拨:
a图中武汉处于冷锋的锋后,处于雨区范围;b图天津处于冷锋的锋后,故B对;c和d图中北京和杭州都位于冷锋锋前,且位置很远,天气晴朗。
例(10年北京卷文综第7题)
图3是某日08时和20时海平面气压分布图(单位:
百帕)。
读图,回答第7题
7.由08时到20时,图中
A.①地风向偏北,风力逐渐减弱
B.②地受高压脊控制,天气持续晴朗
C.低气压中心向东北方向移动并增强
D.气旋中心附近暖锋移动快于冷锋
7、【答案】C
【命题立意】本题主要考查锋面、低压、高压等天气系统的特点,以及读图判读分析问题的能力。
难度中等。
【解题思路】由题图,由08时到20时的过程中,我们很容易发现,①地的海平面等压线密度增大,表明该地的水平气压梯度力大,风力应该逐渐增强,选项A错误。
而②地在08时左右时,处于单一的暖气团控制下,为晴朗天气,但是在20时,②地已经位于冷锋锋后,“冷锋降水在锋后”,②地为阴雨天气,选项B错误。
从两图中的低压中心所处的经纬度位置可以明显看出,低气压中心向东北方向移动并且呈增强趋势。
08时时,图中低压中心气压值为1000百帕,并且等压线相对较稀疏,而在20时,低压中心的气压值为995百帕,并且相邻的等压线相对密度较大,水平气压梯度力增强,风力大,选项C正确。
从两图动态变化中很容易看出,图中的冷锋移动速度快于暖锋,选项D错误
六、世界主要气候类型及其判断
(一)影响气候分布的主要因素
太阳辐射强度(纬度位置)。
影响气温:
纬度低,气温高;纬度高,气温低。
大气环流。
影响降水:
低压带、西风带与季风区多雨。
地形。
地势高,气温低;地势低,气温高。
山地迎风坡多雨,背风坡少雨。
海陆位置。
距海近,降水多;距海远,降水少。
洋流。
暖流增温增湿,寒流降温减湿。
冰面、雪地因反射率强而温度低;水面和植被繁茂的地方因水面蒸发或叶面蒸腾而显温和湿润。
人类活动等
(二)世界的气候类型
气候类型
主要成因
气候特点
分布规律
主要分布区
热带
热带雨林气候
终年受赤道低压带控制
全年高温多雨
南、北纬10°之间
刚果盆地、马来群岛、亚马孙平原
热带草原气候
赤道低压带和信风带交替控制
终年高温,分干、湿两季
南、北纬10°~20°之间
非洲、南美洲、大洋洲
热带季风气候
海陆热力性质差异、气压带风带季节移动
终年高温,分旱、雨两季
北纬10°~25°亚洲大陆东岸
中南半岛、印度半岛、海南岛
热带沙漠气候
副热带高气压带或信风带控制
终年高温少雨(炎热干燥)
南北纬20°~30°大陆内部、西岸
北非、阿拉伯半岛、澳大利亚中西部
亚热带
亚热带季风气候
海陆热力性质差异,冬、夏季风交替控制
夏季高温多雨,
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