一、西风带的形成
西风带泛指行星风带中中纬度盛行的西风，近50年的大气探测资料表明西风带主要在高空表现明显，且显著存在两个风速核心，其分别位于30~40N的副热带-中纬度地区以及60N 附近的中高纬度地区，两支急流因所处的纬度特征而分别被成为副热带急流以及极锋急流，他们是西风带高空结构的重要组成部分，但想要理解他们的形成则需要对三圈环流体系有一个详尽的了解。
赤道附近，因为太阳高度角常年偏大的缘故，接受到的热量为全球之最，由于相对热的气团会上升，所以赤道附近拥有常年最为恒定的抬升气流。强烈的抬升气流降低了地面的气压，由此赤道低压带形成，而低压带对周围气流有拉扯作用，由此构成的上升气流反过来加强了抬升气流，从而构成一个循环。
反过来，极地因为常年接受到的太阳辐射异常少，空气相对于其他地方来说要冷得多，由此形成的冷气团在下沉过程中构成了极地高空的冷性低压（极涡）。低压产生的风场强迫又使得周围的空气从高空流入而后下沉并构成循环。
赤道附近，上升的气流在高空形成质量堆积高压，同时等压面的因气流的上升而抬高。而在极地地区，底层因下沉气流而形成冷性高压，不过有研究表明这种高压的强度相当弱，甚至出现气旋性旋转。
由此，赤道附近气压层的升高和极地气压层的降低导致了经向气压负梯度的出现，如果空气此时的运动是准地砖的，那么必然出现大片的西峰区。但事实上，由于科里奥利力参数f=2Ωsinφ在低纬度极小，所以赤道-低纬度地区的风是非地转的，一般高空气流以SWS的形势出现。而到了30N附近的副热带地区，地转参数量级可以与气压梯度比拟时，风向将转为地转西风，西风带即从这里开端。
但30N附近的高空仅仅存在质量堆积是不行的，必须有一个流出存在——这个流出，按照观测，几乎完全以向地面的流出体现。在副热带地区下沉的气流是近似绝热的，下沉增压的结果就是中下对流层出现异常干暖的气团，同时下沉气流在近地面的堆积会形成干暖的高压，也即副热带高压。
反过来再看中纬度地区，底层由极地向外流出的空气在高纬度地区因科里奥力的因素而呈现偏东风，这就是极地东风带，而在60N的南侧则充斥着因副热带高压而形成的偏南气流，两股气流在60N附近相会形成辐合，同时具有相当显著的经向温度梯度，于是，锋面形成——这种锋面一般统称极锋。
极锋附近上升的气流在高空形成质量堆积，辐散气流向两侧流出时，向北的一支汇入极涡环流中以填补高空辐合造成的质量流失，而向赤的一支与来自赤道的偏南风气流在副热带地区相遇从而形成高空锋区，随后下沉为副热带高压。
整个三圈环流由此形成，整个理论风场分布情况大致如下图所示，但但西风带的两支急流是如何形成的呢？
图1.1：理论三圈环流（紫色为纬向西风，绿色为纬向东风）
图1.2：全球垂直速度气候均值剖面：
两支西风急流的成因是完全不相同的。对于极锋活动地区，其地面气流的方向并不确定，但却始终具有强烈的经向温度梯度，且南暖北冷。在热胀冷缩的作用下，南侧较暖的空气会使得整个气层变厚，而北侧的气层则因为较低的气温而变薄，从而使得气压梯度随着气压的降低（高度的升高）而升高，到了上对流层（300~200hPa）附近，强烈的气压梯度会造成强烈的西风气流——这就是极锋急流的成因，如果用更学术化一点的语言，就是60N附近较强的温度梯度导致热成风产生极锋西风。
而在副热带地区高空的副热带西风急流的成因则与较强的极赤位势高度梯度以及位温面锋区特征有关，属于高空锋导致的后果。一般来说，副热带高空急流也被成为南支，而极锋急流则被成为北支，且南支基本强于北支。下两图是81~10年气候平均位势高度场与位温场剖面可以看出两个关键物理要素在30N附近有最为剧烈的变化，且出现锋面特征。
图1.3/4：300~100hPa位温、位势高度剖面（1981~2010）
但实际风场的分布并不与三圈环流的推论相同，其问题主要出现在赤道-低纬度地区上空以及Ferrel环流圈的上空。根据之前的分析，热带地区上空应该被广泛的西风所覆盖，但实际情况是热带、特别是赤道地区中对流层以上往往存在明显的东风气流，他的形成与科里奥利力有关——由于上升气流受到的科氏力指向西侧，所以赤道气流在上升过程中会逐渐出现东分量，上升的越长，向东的速度也就越大，不过在对流层内由于受到赤道纬向Walker环流的干扰，这种特征并不明显，比如下图中在对流层顶附近出现了一个弱的西风距平区，随后平流层内急转强烈东风气流，这可能与太平洋上Walker环流的高空西风支有关。
另一个疑点在于Ferrel环流的高空气流，按照三圈理论，这里应该是被东风控制，但实际上这里是西风带的核心势力范围。鄙人认为可以理解为两侧两支西风急流的西风动量向中间输送，使得原本的东风带逆转为西风，这从该范围内的西风显著弱于南北两支急流可以看出，而下图是纬向风动量的经向输送气候均值，可以看出30~60N之间有广泛的正值。
图1.5：气候平均纬向风动量的经向输送（南半球反着看便于理解）
二、西风带的波动
如果仔细观察西风带的话，可以看出这条行星风带总是以弯弯曲曲的形状向东传播，而且越是靠近极地则这种波动越是明显。实际上这是西风带内在波动的体现，一般成为斜压波结构，
他的特征是高底层的温度场相差约1/4个波长。西风带的这种波动之所以存在，是为了满足大气角动量与的热量的输送需求，而且热量的输送的需要以及不同维度科里奥利力参数的变化是波动产生的原因，角动量的输送需要则调整了波动的形态。
科里奥利力的作用在于，即使经线上的气压梯度保持一个常量，因为不同纬度所对应的科氏力作用，地转西风也将出现风速上的变化（只是纬度的函数），而经向的风速切变必然带来切变动量的传递，于是波动发展。Rossby指出，科氏力梯度在中高纬度较小（β=df/dy=）Ωcosφ，所以这种波动在中高纬度也最明显，后来就称其为Rossby波。
热量输送角度，如果西风带始终保持平直的西风，那么近地面层的低纬暖平流和高纬冷平流会将极锋温度梯度的扩大将没有一个上限值，很显然这是不切实际的。而当西风带的纬向西风上一旦叠加经向波动，那么由经向风扰动产生的锋面弯曲将在平流的作用下，使得经向风扰动两侧的波包发展——比如北半球一纬向锋面上出现经向南风扰动，那么扰动的东侧将有负涡度而西侧有正涡度，于是出现辐散和辐合以及高低压的差别，一对波动形成。近地面层的波动一旦形成，低压中心偏东侧的南风暖平流将东侧的温度升高，使得气层变厚，同时上升气流也将暖的空气向上携带，使得高空出现暖而高的脊性空气。在低压中心西侧则是北风的冷平流，情况完全相反，如此一暖一冷一高一低的配置就组成了高空西风波动的温压场特征。
从角动量传递的角度来说，赤道/极地附近的近地面东风使得地球对其上方的大气输送西风角动量，而西风带内的西风对地面有西风角动量输送，这样如果没有一个合理的输送通道，全球的纬向风都将和地面保持一样的角速度，而这明显不符合实际，所以大气中必然存在一条角动量的输送通道。在假设西风气流的速度恒定的情况下，我们知道如果西风波动中的槽脊轴线与经线垂直，那么槽脊两侧的经向风将会使得角动量的净输送等于0，但如果槽脊是倾斜的呢？如果槽脊线是西南-东北倾斜的（后倾槽/正斜槽），那么在风速恒定的情况下槽前的偏西分量要远大于槽后的偏西分量，而且槽前气流是西南偏西的，于是净角动量的输送指向北，这种区别如下图所示：
图2.1：西风槽形态对角动量的净输送的影响(鼠绘/摘录)
但西风槽脊的发展与维持必然需要能量的支持，而中纬度地区地表附近的净热通量是负值（大气向外空间输送热），那么能量从何而来？这就要从西风槽脊的结构说起了。
西风波动内的垂直结构在前面实际上已经简单提到了，他的高层通常表现为一组类似于正弦波的结构，槽脊往往为西南-东北向伸展，而他的底层是一个个冷高压与锋面低压组成的气旋包，不过高底层的系统并非垂直对应——一般来说，高底层的波列会相差1/4个波长，高度场的底层波列前置于高空波列（这是因为热成风的输送作用）（温度场底层滞后1/4个波长）。也就是说，高空槽前脊后的西南气流对应于地面的脊位，而高空槽后脊前的西北气流则与底层滞后冷高压垂直对应。下图为图示的西风槽脊垂直结构，其中黑色实线分别是理想化的300hPa位势高度场与下垫面，红/蓝色线条为高压/低压的轴线，而红/蓝色断线是高温/低温的轴线。
图2.2：西风槽脊的垂直结构
西风带的涡度分布，如果以较为常见的反斜槽为例，正涡度最大值一般出现在槽底附近，而负涡度对应的出现在脊顶附近。由于西风平流的作用，槽前脊后会有正涡度平流，而槽后脊前则出现负涡度平流。所以槽前有抬升气流，槽后有下沉气流——很显然，这和西风带底层
结构相对应。
那么为何这样的槽脊分布会带来西风带的自我维持？作为中纬度系统，潜热的释放必然不足以维持如此行星尺度的系统。事实上西风带波动的形成和西风带的能量来源是一样的——经向温度梯度。由极地Hadley和中纬度Ferrel共同输送的温度平流形成的经向温度梯度与底层锋面波列带来的斜压位能是支持西风带发展的能量来源，斜压的解释如下。
图2.3（1）：西风带斜压示意图
假设水平面上一组与等温面相交的等压面（如图2.3），此为初始状态，且P4~P1气压一次减小，T1~T7温度依次升高。不难看出，在P4等压面上的A与B处拥有相同的气压与不同的温度，A的温度高，所以其他将膨胀，于是气压膨胀上升，将产生低压，而B处温度低，所以气体收缩下沉，将产生高压。相同的，C处的温度比D低，故C处为高压而D处为低压。同时，AD的间很明显A为高压而D为低压，所以会有气流从A向D流动，对应的将有气流从B向C流动……有人会问，那么B不是只有流出没有流入而D只有流入没有流出吗？
请注意，这仅仅是一个水平面，在他们的高空完全可以存在反向的气流以满足质量守恒条件，下图是理想状态下图2.3对应的的三维气流模式。
图2.3（2）：西风带斜压示意图-2
那么实际西风带到底是怎样一个位置？下图是上面那种“理论上存在的”示意图在实际中的位置对应：我用粉色代表上升气流，而土黄色色代表下沉气流
图2.3（3）：西风带斜压示意图-3
可以看出，只要底层锋面两侧的温度平流输送始终存在，则锋区内会因为气体内在变化而维持西风带波动。
另外提一下，Rossby在论文中提到西风带波动的相速度为波长L、背景西风速度U以及纬度φ的函数，公式如下：c=U-β*L^2/4π^2，β=2Ωcosφ，式中Ω为地球的角速度，由于西风带的西风背景速度的变化并不存在中短期波动（最小的波动一般都要季节尺度），所以西风波动的相速度基本只是纬度和波长的函数，纬度越低，波长越小，相速度则越小（甚至
出现西行波）。有波动必然有能量的传递，而西风波动能量传递的速度可以用群速度表示，它的公式如下：c g=U+β*L^2/4π^2，β=2Ωcosφ，式中Ω为地球的角速度，可见无论三个参数如何变化，西风能量的頻散总是向下游的，且波长越长、纬度越低，其能量頻散得就越快。
还有一点，西风带的波动主要出现于北支，因为南支没有那么大的经向温度梯度，其斜压性也相对较小。
三、西风带的波动分类与内在相互作用
西风带内的波动按照波长可以分为三类：
1、全球波数为1~3的一般成为超长波，他们稳定少动，通常以驻波或者后退波的形势出现，在西风带中他们对经纬向活动的中心等有着调整作用。
2、全球波数在4~6的为长波，他们是大气驻波的主体，同时也是中短期天气预测的主体，可以说是大气中最重要的一种西风波动。
3、全球波数超过8的波动为短波，他们通常与各种中尺度天气系统伴随，同时也会影响到长波的变化，但对于超长波或者类似南高、极涡之类的行星尺度系统一般无能为力。
这里首先要解释驻波的概念。从波动学（我也不知道是算物理还是数学……）中得知，相对参考系相速度为0的波动为驻波，一般实际应用的时候只要波动的速度接近与0就行了。以这个定义，大气的驻波可以用气候平均值的方式表达（有相速度的波动全都被平均掉了），下图是应用NCEP/NCAR再分析资料得到的气候平均300hPa位势高度场，以及海平面气压场，可以看出在东亚沿海-鄂霍次克海地区为一个明显的大槽（东亚大槽），而另一个大槽则位于北美东北部地区（北美大槽）。相对应的，阿拉斯加地区与北大西洋地区有显著的脊位（东北太平洋脊位/北大西洋脊），另外为了保持长波槽的稳定性，东欧与北亚也有一堆槽脊组合（东欧槽./乌山脊）。
有趣的是，可以发现在东亚大陆以及北美大陆上为一个高压系统，而两大洋高纬度地区为低压系统，这正好和高空的槽脊相差1/4个波长。
顺便提一下夏季，夏季驻波相对于冬季，东亚大槽东移到勘察加半岛-白令海峡附近，而北美大槽和北大西洋脊没有明显的变化。但西欧、以及东乌拉尔山出现槽区，而东欧和贝湖一带为一个弱脊位。总得来说夏季的西风带以及其长波活动要比冬季更不稳定且更弱。
图3.1/2：驻波-冬季
驻波的形成与半球海陆分布有关，以驻波较明显的冬季来举例（因南北热力梯度大而明显），
中纬度大陆较低的比热容使得大陆上的降温幅度远胜于海洋，所以两篇大陆——亚欧大陆和北美大陆就形成了两个比较明显的高压系统，且由于亚欧大陆更冷，所以这里的西伯利亚也更寒冷，冷高压也就越强。而对应的，大洋上因为海水较大的比热容（以及洋流输送的大量热），在冬季有比大陆高得多的温度，故形成大片的低压区暖区，这里也是锋面气旋存在并且活跃的地区。大气和海洋的热力特征差异导致了底层锋面上的驻波，从而影响到高空气流形成气候驻波——注意相差1/4个波长。
但亚欧大槽与北美大槽并非对极点对称，其波长也没有能够覆盖到整个半球——东欧槽和乌山脊就是为了保持长波的稳定性而出现的一组槽脊，它的存在使得西风带三波形势能够继续维持。相似的还有夏季的四波环流，多了一波的原因是东亚槽的东移使得长波的稳定性更差了。
顺便再说一句，东亚槽在夏季的东移的原因，是夏季大陆上变成了相对热区，东亚大槽的相对冷极则存在于鄂霍次克海地区——来自白令海峡的千岛寒流可以支持这个槽区的存在。
西风带中波动的相互作用一般以叠加形势出现，且很多情况下都是线性的，但在一些情况下线性的叠加会最终导致非线性的结果……通常来说，波动的相互作用可以分为以下几类：
1、长波的上下游作用
由于长波有能量的頻散，所以当一个地区有长波槽发展或维持时，其下游一个波长处必然也会出现负变高（槽的发展），如果作为頻散源的长波没有外源的能量输送，向下游頻散的最终结果是能量以波包的形势在西风中流转耗散，而在作为頻散源的长波有足够的能量供应的情况下，这种頻散将造成驻波的异常改变，从而引起全球性的气候异常。
前者，比如因为西退的超长波与驻波叠加时产生的頻散，后者，比如ENSO事件引起的异常海温在高纬度地区对应产生的异常能量分布激发的Rossby波动。
但这仅仅是下上效应（上游影响下游），那么下游效应呢？由于长波的波长不足以使其頻散点能够绕地球一圈到其近似的“上游”，所以下游效应必然没有頻散的参与——事实上，下游效应只在下游因为某种外源异常产生长波异常扰动时才会出现，主要使上游出现与异常槽脊相对应的异常波列结构，与頻散有些类似。
比如说，当ENSO事件通过洋流将巨量的异常暖水传播到被太平洋高纬度地区时，异常加热的作用会使得阿拉斯加脊（驻波）异常偏西，此时就激发了一个异常Rossby波列。这种波列在北太平洋产生的异常长波脊不仅仅会向下游頻散能量，其引起的波列结构调整也会在整个半球内传播，首先就是使上下游一个波长处出现脊位（乌山脊、偏西北大西洋脊）。
2、南北支西风槽脊的共振
西风带有两支，它们上面的波动不总是同向的……由于纬度的差异以及背景流速，斜压性质的差异，南支西风带波动东传的速度总要比北支小很多，而且其波动的振幅也要小很多，而且南支上基本很少有短波出现。由此造成南北支的波动相位可以大致分为两种情况——其一当然是同相叠加。
顾名思义，同相叠加就是南北支在一个经度附近处于同一个相位，由于北支的速度通常比南支略快且通常以反斜槽形势出现，所以北支槽可以略滞后于南支槽。通常同相叠加的出现预示着南北支都将有所发展，并且往往会形成闭合等高线的出现。
与同相对应的即反相，可以分为南支槽对北支脊以及北支槽对南支脊两种情况。当北槽南脊时，两者一般都不会有很好的发展，如果北支落后与南支，北支槽前暖平流将使得南支脊与北支槽前脊合并，甚至建立阻高，对应的北支脊将在阻高后侧加深为长波槽，由此转化为同相叠加。当形势是北脊南槽时，南槽出现切断低涡的概率相当大，并且往往北支脊也会顺势形成切断——不过这种情况出现的概率是极小的。
3、长波与短波的相互作用
长波与短波的区分仅仅在于波长，但就是这种波长的不同，使得他们在大气中扮演的角色有明显的区分。在很多情况下，长波可以看作是大气大型气团运动的一个指标参数，比如槽前的温带气旋与槽后的冷性高压都是介于大尺度与中尺度之间的系统。而短波则可以认为是中尺度系统的代表性参数，一般来说短波可以为中尺度的雨团、切变带以及台风等施加明显的影响。
在实际大气的运动中，长波与短波常常是同时出现并且共同影响的。前面已经说过了他们的线性叠加特征，这里说一下较常出现的集中异常情况。
1、短波多次叠加发展/北支短波与南支同相
这是指在西风短波波动上因为上游或下游的槽脊发展而出现异常加深的情况，有的时候也可以是因为南支槽脊的同相叠加或者地面系统的锋生强迫。一般当短波槽出现这种以异常加深的过程时，它往往会发展为一个长波系统——特别是当短波实在同相驻波的位置加深时。发展为长波槽脊的短波对上下游施加的影响类似于一个异常Rossby波源，只不过这种波源通常是孤立的，不久后就会消散在漫漫西风中。不过这种过程还是能引起局地天气特征的变化的，比如我国冬季寒潮中就有一类是因短波东移叠加近地面锋面而使得寒潮爆发。
2、短波叠加于同相长波，使得长波出现强烈发展并形成闭合环流
这种例子一般出现在冬季长波振幅较大时。以槽为例，当短波槽进入一个原本已经逐渐衰亡的长波槽槽后时，其携带的正涡度通过西北风气流向长波槽槽底平流，从而使得槽底涡度异常高，并最后由涡度强迫出气旋性环流，由此构建出闭合切断系统。
该形势很容易造成切断低压或者阻塞高压的出现，当然这并不是这两个系统出现的唯一方式，后文将详述。
3、短波叠加于异相长波，使得长波减弱并出现闭合环流。
该形势一般与已经出现的准阻塞／切断形势（指发展极深且已经有闭合环流出现迹象的长波）伴随，当短波槽脊运动到准阻塞／切断的上游时，由于长波被锁定，所以短波往往会在准阻塞／切断的南／北侧通过，在通过的过程中将准阻塞/切断系统的冷暖输送带隔断，使其出现闭合环流，这也是阻塞高压和切断低压出现的一种情况。
四、西风带槽脊的内在发展方式与锋面气旋的关系
西风带波动既可以先出现底层系统也可以先有高空波动，这里以先存在高空波动为例。
假定西风带中存在一西风槽，且以稳定的速度东传，同时温度场落后于高度场，且波动成正斜状态。此时，槽区正涡度中心存在于槽底上游的西北风气流中，所以槽底会有正涡度平流，这会使槽加深。另一个方面，气块在槽后向南运动的过程中，地转涡度不断减小，为了保持绝对涡度守恒，相对涡度势必不断增大，而相对涡度增大的后果是使更偏南的气块拥有更强烈的气旋性曲率，这同样也会导致槽的加深。
在槽不断加深的过程中，槽后正涡度中心向槽前平流，当正涡度中心达到槽底位置，槽后为大面积负涡度平流控制，而槽前依然保持正涡度平流，槽底附近则不再存在涡度平流。故此时涡度平流的作用将不再使得槽加强，而仅仅导致其东移。而当正涡度中心移动到槽前时，槽底附近也出现大面积负涡度平流，于是从此开始槽区逐渐减弱。
由于高空风一般是近似于地转风的，所以相对涡度大致可以用等高线曲率来代表，于是上述的过程就可以用下面的图来表示——很显然，加强、最强以及减弱过程分别于正斜槽/标准西风槽/反斜槽的模式，这也说明在很多情况下西风槽发展与否可以用其形态来判断。
图4.1：西风槽三个阶段
（红色为最大正相对涡度区，橙色为正涡度平流区，蓝色为负涡度平流区）
通常西风带中波动的发展都带有底层锋面波的出现，一般以锋面气旋（温带气旋）为代表。当西风槽为反斜槽模式时，槽底、槽前有强烈的正涡度平流，对应的有上升气流发展，而槽后的正涡度中心将大量的上层寒冷空气向下拖拽，同时波动动量向底层传递，这三者一起引发地面的锋面波包出现。下图是锋面波动刚出现时常见的高底层气压场配置，可以看出底层的低压中心往往集中于系统的东南侧急流轴的下方——这里我顺便标出了底层的气流方向。
图4.2（1）：锋面波的发展-1
初始扰动出现后会通过斜压能量的释放而获得能源，期间中心附近的气压快速降低，同时风速增大。在气旋发展的过程中，其中心附近底层为负变高正变涡结构，同时底层较大的涡度将由上升气流平流到高层槽的东南侧，使得这里出现正变涡，从而导致槽由正斜向反斜发展。
一般来说，发展中的温带气旋有显著的锋面特征，气旋西侧和北侧冷的涡旋中及后方的下沉气流在地面形成冷性的高压，高压东南侧的偏北风与锋区南侧来自副热带高压带的偏西南风相会往往形成一条显著的冷锋，而对应的，在东侧的抬升区，西南季风在这里形成一条暖锋。
图4.2（2）：锋面波的发展-2
气旋进入成熟期的标志是囚锢锋（一说锢囚锋）的出现，所谓囚锢锋就是当冷锋追上暖锋后，
原暖锋后侧的暖气团被迫抬升到高空，此时近地面后冷锋的锋面就可以被成为囚锢锋——当然严格意义上囚锢锋是“一块”区域，并非典型理想化锋面所指的“一条”。
气旋最早在气旋中心出现囚锢，而后冷暖峰的囚锢点不断向冷锋另一端靠拢，在此过程中，中心附近较暖的气团被抬升到更冷的气团之上，近地面的温度梯度逐渐减弱，对应的斜压位能也将逐渐减小，所以囚锢阶段将是气旋发展的零界点，在这之后，气旋就进入了衰退。
囚锢阶段，气旋的上升气流和底层涡度都处于最强阶段，强烈的正涡度平流使得高空槽的最大正涡度中心逐渐与底层低压中心重合。此后高空气旋中心及中心后方的下沉气流直接覆盖底层低压中心并使其填塞，所以高空低值中心与底层中心的重合也能用以判别系统究竟处于何阶段。
图4.2（3）：锋面波的发展-3
由于对我们生活的地面产生实质性影响的是位于底层的锋面气旋，所以这里我简介一下一个简单锋面气旋的气流与云雨模式。首先我要给出一个成熟期（囚锢期）锋面气旋的理论气流模型。
图4.3：囚锢期锋面气旋的理论气流模型
首先说明各种标示的意思三根相交的局地笛卡尔系坐标轴，中心定位于温带气旋的低压中心——需要注意，向左下的指向南而非动力气象中常用的北，之所以如此为了便于理解和定位。线条中，蓝色/粉色带箭头的细线分别代表冷/暖气流的走向，而图上高空中粉色的粗线条则是高空槽的气流分布。而剩下的蓝色/红色圈圈分别代表下沉/上升气流区，紫色、蓝色、橙色较粗线条分别代表囚锢/冷/暖锋的锋线。
可以看出，囚锢期温带气旋的冷暖中心分别来自于其南侧的副热带高压与西北侧的槽后下沉气流，在冷锋的后侧有强烈的下沉气流，而在暖锋附近则是一片暖的上升气流，囚锢锋包围的区域则一般是气旋的中心区，内部充斥着冷暖气流混合的上升气流。
温带气旋主要集中于暖湿气流的上升区，也即中西西北侧-东北侧以及暖锋的附近，当然冷锋上也会有冷锋切变云系出现，这里一般具有整个风暴最强的降水率，但雨带宽度也差不多是全气旋最小。而在冷锋前暖锋后的写片地区被成为气旋暖区，其内部一般盛行西南风，且常出现倒槽，是积状云团发展的好地方，也常常会有飑线之类的强烈中小尺度系统出现。
图4.4：摘录的极端简化的温带气旋生命史。
温带气旋的特例：暖锋气旋、副热带气旋
一般情况下温带气旋发展到最后都会由于冷气团抬升暖气团并致使底层充斥着较冷气团而进入衰退，但也有那么一部分温带气旋，他们的冷气团供应极弱而暖供应较强，在合适的条件下暖气团会在冷气团抬升他们之前完全占据中心附近，这样冷气团就不能在短期内充斥系统中心，衰退也就不会很快来临。
暖锋气旋在云图上的特征一般是螺旋云系绕中心的圈数远大于常规温带气旋的3/4~1圈，极端情况下可以达到3~4圈左右，不过其外侧的云系特征与典型温气几乎一致，下图是暖锋气旋的典型结构示意图。
图4.4：暖锋气旋结构
副热带气旋，通常是由于温带气旋中心附近出现CISK机制而成型，其特点是中心附近被暖湿的气团所充斥，甚至出现类似热带气旋的风眼结构，而外侧则具有典型的锋面气旋结构。从能量的角度来说，副热带气旋既有CISK机制运作为其提供能量，也有斜压位能在外侧的释放，所以较之于同等水平的温带气旋与热带气旋，其拥有更强烈的风力、更大的降水和更低的低压。
副热带气旋和暖锋气旋的区别在于暖锋气旋虽然说中心附近同样有大量的暖气团，但暖锋风暴一般不会出现CISK运作或者通常运转的不好，同时副热带气旋中心也不出现暖锋气旋中那种暖锋结构，甚至在很多情况下，副热带气旋只有一条冷锋而没有暖锋。
由于CISK机制几乎只能在热带洋区构建，而这里很少有足够的斜压位能，所以副热带气旋通常是由北上的热带气旋因中纬度西风斜压的入侵而形成，当然有些时候转暖的冷涡也可以形成副热带气旋。下图是副热带气旋的典型结构与云图。
图4.5：副热带气旋
补充一句，有的书上将对流层中层气旋称为副热带气旋，但我认为这是不合理的——例如，我在百度百科中就看到这种解释。
五、西风槽脊的变异：切断低涡与阻塞高压
在实际天气图分析时，我们常常会看到西风带所处的纬度出现闭合的等高线，这些等高线或是高压或是低压，与周围的西风波动有些显得格格不入。事实上这些闭合等高线一般都是西风波动强烈发展的产物——切断低压与阻塞高压。
阻塞高压一般首先出现在60E附近，通常先期特征是一个强烈发展脊位，其振幅可以达到10~20个纬距。阻塞高压发展可以用猥琐的四个字形容：勃起，阉割。
勃起，指的是强烈暖平流或者动力作用下（比如极涡南下），西风槽脊位强烈发展，并几乎占据了整条西风带，使得槽顶附近的西风急流速度过大（流管质量守恒）以致于破坏了热成风的平衡，而后上游西风急流在脊的上游槽区槽底向东扩展，当槽逐渐入侵脊的南侧时，阉割开始。
阉割，其代表是槽区开始入侵脊的南侧，这会导致脊的暖平流供应被阻断，当西风气流在脊的南侧重新打通时，脊通常就被孤立起来了，由于其内部依然保持有大量的暖气团，所以通常可以存在5天以上的闭合等高线。
相似的，切断低压的发展也就是“下垂，掉落”的过程，西风带槽发展强烈，槽后侧的冷平流被发展的脊位阻断，使得南部剩余的寒冷空气形成切断低压。
一般阻塞高压与切断低压是一起出现的，而且切断低压的出现会比阻塞高压更频繁，下图是网络上找到的教材里关于阻塞高压与切断低压在正常情况下出现的示意图，以一组对称波为起点。不过和我说的略有一点点区别。
图5.1：阻塞高压与切断低压的发展
但也有很多的切断低压是独立出现的，他们的形成与绝对涡度守恒有关——当西风带中有滞后于高度场的温度场槽出现时，或者底层有切变锋面波出现时，温度槽引起的斜压或者底层波动的强迫会使得高空原本平直西风中的槽区出现，槽后的气块在向南运动的过程中由于绝对涡度守恒而地砖涡度减小，故相对涡度会增加。而后，涡度的改变通过改变运动场来强迫
文化景观的保护和管理——以吐鲁番为例 地理科学学院09级地理教育
文化景观的规划与管理 ——以吐鲁番文化景观为例 吐鲁番市是吐鲁番地区所在市，是全地区政治、经济、文化中心。位于新疆维吾尔自治区东部，地处天山中东部主峰博格达山南麓，吐鲁番盆地中心。东西宽90公里，南北长262公里，地势南北高，中间低。地理坐标；东经88 °51′—89°54′，北纬42°20′—43 °35′。土地总面积1.57万平方公里。东临哈密，西、南与巴音郭楞蒙古自治州的和静、和硕、尉犁、若羌县毗连，北隔天山与乌鲁木齐市及昌吉回族自治州的奇台、吉木萨尔、木垒县相接。距新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市183公里。 吐鲁番属于典型的大陆性暖温带荒漠气候，日照充足，热量丰富但又极端干燥，降雨稀少且大风频繁，故有“火洲”、“风库”之称。这里全年日照时数为3000-3200小时左右，比我国东部同纬度地区多1000小时左右全年平均气温13.9℃，高于35℃的炎热日在100天以上。夏季极端高气温为49.6℃，地表温度多在70℃以上，有过82.3℃的纪录。当地素有“沙窝里烤熟鸡蛋”、“石头上烤熟面饼”之说。 因为这些特殊的地理位置和气候条件在这里历史以来形成了许多大小规模不一的文化景观，都是不仅仅是全国有名而且有的是世界级景观，现在这些景观是当地的主要旅游收入来源。现在简单介绍一下几个重要的景观： 高昌故城 高昌故城呈长方形，周长5.4公里，分外城、城、宫城三部份。外墙基宽12米，墙高11.5米，夯士筑成。全城有九个城门，西面北边的城门保存最好。高昌城在13世纪末的战乱中废弃，大部分建筑物消失无存，目前保留较好的外城西南和东南角保存两处寺院遗址。城北 部正中有一座不规则的方形小城堡，当地人称“可汗堡”。1961年，高昌故城被列为国家 重点文物保护单位。
坎儿井 各位游客朋友大家好！ 接下来我们将要参观的景点是号称古代中国“三大工程”之一的坎儿井。 坎儿井位于吐鲁番市亚尔乡亚尔村，地理位置十分便利，离312国道不到一公里，离吐鲁番市中心仅5公里。 坎儿井在中国各省叫法不一，新疆汉语称为“坎儿井”或简称“坎”，陕西叫作“井渠”，山西叫作“水巷”，甘肃叫作“百眼串井”，也有的地方称为“地下渠道。” 坎儿井2004年被评为国家AAA级旅游景区，2006年被评为全国十里风景区。 坎儿井，早在《史记》中便有记载，当时称之为“井渠”，是我国各族劳动人民在长期生活中，为适应干旱地区的生活而造的一种地下水利工程。新疆的坎儿井主要分布在吐鲁番盆地、哈密和禾垒地区，以吐鲁番地区最多，总共有千余条，如果连接起来，其长度可长达5000公里，有人称之为"地下运河"。因此它与万里长城、京杭大运河并称为古代中国“三大工程”。 坎儿井是开发利用地下水的一种古老式的水平集水建筑物，适用于山麓、冲积扇缘地带，主要是用于截取地下潜水来进行农田灌溉和居民用水。新疆坎儿井按其成井的水文地质条件来分，可分为三种类型：一种是山前潜水补给型，这类坎儿井直接截取山前侧渗的地下水，集水段较短。第二种是山前河流河谷潜水补给型，这类坎儿井集水段较长，出水量较大。第三种是平原潜水补给型，这类坎儿井主要分布在灌区域内，地层多为土质、水文地质较差，出水量较小。 如今，吐鲁番市郊五道林坎儿井、五星乡坎儿井，均可供参观游览。名气最大的坎儿井是米衣木·阿吉坎儿井，它全长5公里，最深处为80米，日水量可浇地70亩，已有200年的历史，它是维吾尔人米衣木·阿吉开掘而成的，故以此而命名。 坎儿井形成的条件主要有两个，一自然条件的可能性。 吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的喀拉乌成山，春夏时节有大量融化的积雪和雨水流下山谷，潜入戈壁滩下。人们利用山的坡度，巧妙地创造了坎儿井，引地下潜流灌溉农田。坎儿井不因炎热、狂风而使水分大量蒸发，因而流量稳定，
中国古代水利工程 古代最重要的生产部门是农业，农业受自然因素的影响极大。这在古代科学技术不发达，人们抵御自然灾害能力低下的情况下更是如此。因此中国历代王朝都十分重视农业基础建设，兴建公共水利工程。同时，兴修水利不仅直接关系到农业生产的发展，而且还可以扩大运输，加快物资流转，发展商业，推动整个社会经济繁荣。（另外水和土一样又是作物生长的条件，在今天水又是最为重要的资源。）正是由于兴修水利具有如此的重要性，所以古代不仅在平定安世时期，就是在纷争动乱岁月，国家也往往不放弃水利事业的兴办。 郑国渠 公元前246年，韩桓王在走投无路的情况下，采取了一个非常拙劣的所谓“疲秦”的策略。在施工过程中，韩国“疲秦”的阴谋败露，秦王大怒，要杀郑国。郑国说：“始臣为间，然渠成亦秦之利也。臣为韩延数岁之命，而为秦建万世之功。”《汉书·沟洫志》秦王政是位很有远见卓识的政治家，认为郑国说得很有道理，同时，秦国的水工技术还比较落后，在技术上也需要郑国，所以一如既往，仍然加以重用。经过十多年的努力，全渠完工，人称郑国渠。郑国渠的修成，为充实秦的经济力量，统一全国制造了雄厚的物质条件。 新中国成立以来，按照边运用、边改善、边发展的原则，对新老渠系进行了3次规模较大的改善调整与挖潜扩灌。 都江堰 都江堰位于岷江由山谷河道进入冲积平原的地方，它灌溉着灌县以东成都平原上的万顷农田。原来岷江上游流经地势陡峻的万山丛中，一到成都平原，水速突然减慢，因而夹带的大量泥沙和岩石随即沉积下来，淤塞了河道。 每年雨季到来时，岷江和其它支流水势骤涨，往往泛滥成灾；雨水不足时，又会造成干旱.远在都江堰修成之前的二、三百年，古蜀国杜宇王以开明为相，在岷江出山处开一条人工河流，分岷江水流入沱江，以除水害。 秦昭襄王五十一年（公元前256年），李冰为蜀郡守。李冰在前人治水的基础上，依靠当地人民群众，在岷江出山流入平原的灌县，建成了都江堰。 都江堰是一个防洪、灌溉、航运综合水利工程。 李冰采用中流作堰的方法，在岷江峡内用石块砌成石埂，叫都江鱼嘴，也叫分水鱼嘴。鱼嘴是一个分水的建筑工程，把岷江水流一分为二。东边的叫内江，供灌溉渠用水；西边的叫外江，是岷江的正流。又在灌县城附近的岷江南岸筑了离碓（同堆），离碓就是开凿岩石后被隔开的石堆，夹在内外江之间。离碓的东侧是内江的水口，称宝瓶口，具有节制水流的功用。夏季岷江水涨，都江鱼嘴淹没了，离碓就成为第二道分水处。内江自宝瓶口以下进入密布于川西平原之上的灌溉系统，旱则引水浸润，雨则杜塞水门（《华阳国志·蜀志》），保证了大约300万亩良田的灌溉，使成都平原成为旱涝保收的天府之国。 1、都江堰的创建，开创了中国古代水利史上的新纪元 2、都江堰是一个科学、完整、极富发展潜力的庞大的水利工程体系
■ 胡文康 地下人工长河 “坎儿井的流水清，葡萄园里歌儿多……”坎儿井和葡萄，是吐鲁番吸引广大游客的两大特色。 何为坎儿井？ 亚洲大陆腹地为亚非荒漠区组成部分，多山地、盆地；气候十分干旱，但山地承接了较多的降水，成为干旱大地上的一座座“湿岛”，为盆地绿洲提供了生命之水。这些水源，因干旱区的高温蒸发而大量丧失。为了保护这些宝贵的水源，在古代水利工程不发达又缺乏能源的条件下，新疆各族劳动人民在长期的生产实践中，创造出了“坎儿井”这种利用地下水的巧妙方式。 坎儿井，其实是一种井、渠结合，在地下引用地下水进行灌溉的水资源利用方式。它依据山势坡度，按引水路线在地面挖出许多竖井，并在地下将这些竖井连通成渠道，使深层地下水逐渐转变成浅层地下水，在需要水的地方引出至涝坝（蓄水池），然后引至农田灌溉。这种灌溉方式，在新疆和邻近的中亚国家被称为“坎儿孜”，因其独特的井、渠结合方式，翻译为汉语就成了“坎儿井”。这一称呼，也形象地表述了坎儿井的竖井因高低参差形成的一道道“坎儿”。 山区地下水埋藏较深，而坎儿井通过竖井依山势开出的水平渠道将深水变为浅水，并且水在地下 运行，不受地面高温蒸发的影响，保持了水量常年稳定；经过地下地层过滤远行，井水清澈香甜，在炎热的夏天喝上一口，沁人心脾。 起源之谜 长久以来，人们对坎儿井究竟从何而来莫衷一是，比较流行的说法有三种： “井渠说”。认为坎儿井源自汉代，代表人物为清末学者王国维。在其所著的《西域井渠考》中，王国维认为是“汉武帝刘彻令兵士引洛水到大荔县北商 颜山，因渠岸常坍塌，遂凿竖井在地下引水，即‘大井六通渠’（书中论证依据为《史记·河渠书》的有关记载）”的引水方法传到新疆后有了坎儿井。 “西来说”。依古代波斯（今伊朗）是拥有坎儿井最多的国家（使用历史已超过2000年）推断，坎儿井是随伊斯兰教的东传，到了中国新疆。不过，伊朗的坎儿井叫“昆那特”，与中国新疆、前苏联中亚、巴基斯坦、阿富汗所称的“坎儿孜”不同。由于名称的差异，使人们对“西来说”存在疑虑。 “本地说”。在现存的坎儿井中，吐鲁番市恰特喀勒乡庄子村的吐尔坎儿孜，通水时间为1520年，距今已有486年的历史，比它更早的坎儿井也一定还有。因此，坎儿井很可能是新疆吐鲁番地区的原产物。 暂不论坎儿井究竟起源何时何地，可以肯定的是，它是干旱、高温、多山盆地区古代劳动人民的智慧创造，有了坎儿井，他们才有了生存的基础。 新疆有上千的坎儿井，命名方式多种多样，也很有趣味。其中以掘井人姓名命名的居多数。如，杨西成坎儿孜、尼牙孜坎儿孜等。也有以动植物命名的，如，尤勒滚坎儿孜（“尤勒滚”即维吾尔语的“红柳”）；又如，提开坎儿孜（“提开”即维吾尔语“公山羊”）。还有以地理方位命名的，如，吐尔坎孜（“吐尔”是维吾尔语“烽火台”之意），表明这道“坎”古时在烽火台的附近。更有以水的品质命名的，如，西坎力克坎儿孜（“西坎力克”意为“甘甜”），表明井水甘甜，而 ―坎儿井 坎儿井内景 LüSEGUANCHA
浙江省名校新高考研究联盟2017届第三次联考 地理试题卷 命题：鲁迅中学耿夫相、赵兴利平阳中学金开任、刘达全校稿： 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分l00分，考试时间90分钟。其中加试题部分为30分，用【加试题】标出。 考生注意： l．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字体的签字名或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 选择题部分 一、选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分。每小題列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 天文学家发现一颗热木星EPIC 220504338b，距离地球约1800光年。热木星是指公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星，其特点类似于太阳系的木星。完成第1、2题 1. 热木星位于 A. 地月系 B. 太阳系 C. 银河系 D. 河外星系 2．热木星的特点有 A. 体积和质量较大 B. 由岩石组成 C. 公转轨道为正圆 D. 存在生命物体 “黄金有价，玉无价。”翡翠历来被誉为“玉中之王”，其价值更是不言而喻。翡翠是在中低温、高压条件下由含钠长石去硅作用而形成的。据此完成第3、4题。 3. 下列岩石中与翡翠成因类似的是 A. 石灰岩 B. 玄武岩 C. 片麻岩 D. 花岗岩 4．翡翠、珠宝等首饰多分布在大型商场的一楼，主要原因之一是这些商品 A．市场需求量大 B．消费者喜爱 C．付租能力强 D．造价成本高 热喀斯特地貌是指在多年冻土和冰川区,由于气温和地温升高,部 分冰块融化,产生类似石灰岩区的岩溶现象，如冰洞、冰塔、热融 滑塌、热融洼地等。据此完成第5、6题。 5. 如图所示，因温度周期性变化而引起的冻结与融化过程交替出 现，造成地面岩层破碎松解的作用属于 A. 风化作用 B. 侵蚀作用 C. 搬运作用 D. 沉积作用 6. 大兴安岭北、祁连山东的热融滑塌主要发生在 A. 春季 B. 夏季 C. 秋季 D. 冬季 下图为2004年至2014年中国人口增长幅度示意图（港澳台资料缺失）。完成7～9题。7. 图示时间内，新疆人口增长状况产生的主要原因是 ①少数民族人口出生率高 ②环境优美，人口迁入 ③资源开发，人口迁入 ④医疗水平高，死亡率低 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④ 8. 四川省的人口变化状况，将会
收稿日期:2008-07-29 作者简介:邓正新(1974-),男,湖南岳阳人,助理工程师,大专,主要从事环境监测与管理工作。 吐鲁番盆地坎儿井的利用与保护探讨 邓正新,胡居红 (吐鲁番地区环境监测站,新疆吐鲁番 838000) 摘 要:对吐鲁番盆地坎儿井的特点、价值、现状、衰减的原因以及对当地农业生产、生态环境的影响等进行了较详尽的论述,并对坎儿井的保护提出了科学、合理的对策与建议。关键词:坎儿井;利用;保护 中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1007-1504(2008)03-0165-04 Discussion on Utilization and Protection o f Kariz in Turpan Prefecture DENG Zheng-xin,HU Ju-hong(Turpan Environ mental Monitoring Stati on,Turpan Xinjiang 838000,China) Abstract :The present situati on of Kariz in turpan and its characteris tic,value and change reason were discussed in this paper.Sci entific and reasonable suggestions were put forward for protection and utilization of Kariz in turpan.Key words :kariz;utilization;protection 坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程,古称 井渠 。新疆的坎儿井主要分布在吐鲁番盆地、哈密和木垒地区,尤以吐鲁番地区最多,有人称之为 地下运河 。它是干旱区利用地下水资源的有效方式,是用暗渠引取地下潜流进行自流灌溉的一种特殊水利工程。吐鲁番盆地北有博格达山,西有喀拉乌成山,每当夏季大量融雪和雨水流向盆地,渗入戈壁,汇成潜流,为坎儿井提供了丰富的地下水源。吐鲁番土质为砂砾和粘土胶结,质地坚实,井壁及暗渠不易坍塌,这又为大量开挖坎儿井提供了良好的地质条件。从天山脚下到艾丁湖畔,水平距离仅60km,高差竟有1400多米,地面坡度平均约四十分之一,地下水的坡降与地面坡变相差不大,这就为开挖坎儿井提供了有利的地形条件。其独特的构造特点决定了其利用价值。 1 坎儿井的特点和利用价值1.1 利用地下深层潜水自流灌溉 坎儿井的水源,是高山雪水经山麓透入砾石层里的伏流或潜水。坎儿井由竖井、暗渠、明渠和涝坝(一种小型蓄水池)四部分组成。竖井的深度和井与井之间的距离,一般都是愈向上游竖井愈深,间距愈长,约30~70m,愈往下游竖井愈浅,间距也愈短,约10~20m 。暗渠的出水口和地面的明渠联接,可以把几十米深处的地下水引到地面上来。这种自高向低的暗渠输水,不受季节、风沙影响,可以常年自流灌溉。1.2 减少水量蒸发损失,维持生态平衡 吐鲁番盆地地势低洼,夏日气温经常在40 以上,蒸发强烈,而坎儿井水全在暗渠里流淌,避免阳光照射,蒸发损失也就减少。坎儿井一路 第22卷 第3期 2008年9月 干旱环境监测 Arid Environmental Monitoring Vol .22 No .3Se p ..2008
坎儿井开挖施工工艺 1坎儿井的布置及其构造 新疆坎儿井主要由暗渠、竖井、明渠、涝坝等组成，其布局一般顺地下潜流流向，与地下潜流平行或斜交。暗渠是坎儿井的主要组成部分，暗渠长度一般为3～5 km，本项目长度0.5km，具体视潜水位埋藏深度、暗渠纵坡和地面坡降而定，最长的超过10 km,。暗渠纵坡在冲积扇上部砂砾土层纵坡较大，一般为1/200～1/60；灌区内部细土土层内纵坡较小，一般为1/1 200～1/500，比地面坡降平缓得多，所以暗渠经一段距离后，可逐渐延伸至地面，将坎儿井水引出到地面进行自流灌溉。 暗渠可分为集水段和输水段：①集水段在潜水位以下部分开挖，主要截取和汇集地下水。位于冲积扇上部的坎儿井，其集水段较短，一般情况下为1个源头，个别坎儿井由2～3个源头（水源）汇集组成，集水段长度一般在50～100 m。②输水段是暗渠输水通道，把集水段汇集的地下水引出地面，在潜水位上干土层内开挖。暗渠的纵坡比当地潜水位纵坡要平缓，所以集水段下游一定距离后，就可高出潜水位。 竖井主要供开挖暗渠时定位、下井、排土和通风等，便于在后期运行管理过程中检查、岁修和维护。开挖时的砂土，由各个竖井垂吊至地面堆积在竖井口周围，具有防洪或防止地面水进入暗渠的作用。2个竖井之间的间距控制在50m左右；竖井深度，上游段为40～70 m，有的可达100 m，中游段20～40 m，下游段3～15 m，本项目
竖井深度10.0米。其断面一般为圆形，直径控制在2.0m。 暗渠的出口称为龙口，其下接明渠，其作用是将暗渠流出来的地下水引入储水涝坝，明渠长度视龙口至灌区距离不同，一般在100～2 000 m，间或达到5 000 m；其流量一般为2～215 L/s。 明渠末端一般都建有涝坝，即小水池，主要用以夜蓄昼放，以提高水温，并便于集中轮灌。涝坝主要作用是调配坎儿井水，使坎儿井水得到充分利用。一般涝坝库容300～15 000 m3，现状基本上未进行防渗处理。 2坎儿井主要施工方法 目前，坎儿井施工基本上仍保留传统工艺，主体工程包括暗渠的放线、开挖、延伸和竖井间疏通等工程。 （1）放线。本项目按照设计在灌区上游0.5 km选择了一处水源，估算潜流水位埋深约在10.0m左右。根据确定的坎儿井位置，并根据可能穿过的土层岩性，考虑暗渠的纵坡控制在1/200左右。 （2）竖井定位及凿井。从下游开始挖掘暗渠，先挖渠首段和龙口，逐步向上布置竖井。每挖好1个竖井，即从竖井底部向上游或下游单向或双向逐段挖通暗渠，然后修正暗渠纵坡。此外，为了防止风沙和碎石从竖井口落入坎儿井，并避免由于气温周期性波动产生反复冻结和融化导致竖井口坍塌，当前竖井口处冬季常用树梢或木板及土料分层封盖。目前，竖井定位可借助GPS卫星定位完成，竖井采用1m3挖掘机和人工辅助开挖，G10风镐配合，人工装土，竖井提升机提运土。本项目总长0.5 km，按照50m一个竖井，总计需开挖11
坎儿井作文范文 坎儿井作文范文 我们来到了吐鲁番参观坎儿井。 坎儿井、万里长城和京杭大运河被称为中国古代三大工程。 坎儿井是井穴的意思。它是我国伟大的地下水利灌溉工程，是引用地下水的一种独特的地下水利工程。它是利用地面坡度把盆地丰富的地下潜流水，通过人工开凿的地下渠道，引上地灌溉、使用。吐鲁番的坎儿井总数近千条，全长约5000公里。是全世界最大的地下水利灌溉系统。 我们先参观了坎儿井民俗园，对它怎么修建的有一个大概的了解。 坎儿井由竖井、地下渠道、地面渠道和“涝坝”（小型蓄水池）四部分组成。在盆地边缘由高向低打若干口竖井，再将竖井逐次从地下挖通边境成串，水便从地下引出到地面上来了。竖井是保持水的干净，竖井口是通风和防止水蒸发用的，假如从高空俯视，那些土堆宛如珍珠项链上的珍珠就是竖井口。明渠是汇集的水流出来的地方，暗
渠是水流汇集中在地下的'部分，也起到了洁净水和防止水分蒸发的 作用，涝坝是储存水用的。 我们参观了坎儿井的竖井，导游姐姐介绍怎样利用油灯定方向 的原理。坎儿井真像个大迷宫，如果不留神定会在迷宫里走丢的。我们走在暗渠上透明的玻璃上，玻璃边的彩灯变换这不同颜色的灯。暗渠的水在玻璃下缓缓地流淌着。我低头往下看，哇，真深啊！这么深的暗渠在古代得花费多少人力才能挖成的啊。一道光从竖井口照进来，在这里闪烁着光芒，像一片金灿灿的树叶在空中飘啊飘；还像一只金色的蝴蝶在黑暗的坎儿并扑闪着它明亮的翅膀。 坎儿井里并不热，走到坎儿井的暗渠边，我用手摸了摸清澈的水，凉凉的。我忍不住尝了一下，甜甜的。 坎儿井是古代劳动人民为了提高自身的生存能力，根据本地气候、地理特点等创造出来的一种特别的水利工程，是劳动人民智慧的结晶。 【坎儿井作文范文】相关文章： 1.
坎儿井 ⑴亚洲大陆腹地为亚非荒漠区组成部分，多山地、盆地；气候十分干旱，但山地承接了较多的降水，成为干旱大地上的一座座“湿岛”，为盆地绿洲提供了生命之水。而这些水源，因干旱区的高温蒸发而大量丧失。为了保护这些宝贵的水源，在古代水利工程不发达又缺乏能源的条件下，新疆各族劳动人民在长期的生产实践中，创造出了“坎儿井”这种利用地下水的巧妙方式。 ⑵坎儿井，其实是一种井、渠结合，在地下引用地下水进行灌溉的水资源利用方式。它依据山势坡度，按引水路线在地面挖出许多竖井，并在地下将这些竖井连通成渠道，使深层地下水逐渐转变成浅层地下水，在需要水的地方引出至涝坝（蓄水池），然后引至农田灌溉。这种灌溉方式，在新疆和邻近的中亚国家被称为“坎儿孜”，因其独特的井、渠结合方式，翻译为汉语就成了“坎儿井”。这一称呼，也形象地表述了坎儿井的竖井因高低参差形成的一道道“坎儿”。 ⑶山区地下水埋藏较深，而坎儿井通过竖井依山势开出的水平渠道将深水变为浅水，并且水在地下运行，不受地面高温蒸发的影响，保持了水量常年稳定；经过地下地层过滤远行，井水清澈香甜，在炎热的夏天喝上一口，沁人心脾。 ⑷长久以来，人们对坎儿井究竟从何而来莫衷一是，比较流行的说法有两种： ⑸“西来说”。依古代波斯（今伊朗）是拥有坎儿井最多的国家推断，坎儿井是随伊斯兰教的东传，到了中国新疆。不过，伊朗的坎儿井叫“昆那特”。由于名称的差异，使人们对“西来说”存在疑虑。 ⑹“本地说”。在现存的坎儿井中，吐鲁番市恰特咯勒乡庄子村的吐尔坎儿孜，通水时间为1520年，距今已有486年的历史，比它更早的坎儿井也一定还有。因此，坎儿井很可能是新疆吐鲁番地区的原产物。 ⑺暂不论坎儿井究竟起源何时何地，可以肯定的是，它是干旱、高温、多山盆地区古代劳动人民的智慧创造，有了坎儿井，他们才有了生存的基础。 ⑻坎儿井起挖在山地，出水在盆地绿洲，平均长度达3千米以上，最长的鄯善县的红土坎儿孜，长25千米；也有一些短小的坎儿井，如吐鲁番市的尼牙孜坎儿孜，只有150米长，创了最短坎儿井的记录。吐鲁番盆地坎儿井的总长度超过5000千米，可与京杭大运河相媲美。所以，有人将坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为“中国古代三大工程”。 ⑼坎儿井的开凿是十分艰苦的。在开挖线上，每数十米就要挖一口竖井，竖井愈多，其头道竖井就要愈深。如，开凿于1900年的鄯善县的努尔买提主任坎儿孜，长度达20.7千米，其首个竖井深度达98米，将98米深的土一轱辘一轱辘提至地面，工程量可想而知！而20余千米路线的竖井数量多达数百个，井下渠道开挖靠点油灯作业，非常艰苦，总工程量也十分巨大。而且，并不是付出了力气就能挖成坎儿井，还需要知道什么地方地下有水，从开端到出水处沿程要挖多少竖井，每个竖井需挖多深，这都是学问，需要有丰富的经验。 ⑽由此，在新疆形成了一种专门的职业——坎儿匠，他们依靠这种职业谋生。过去，在吐鲁番地区，拥有土地并不一定能成为“巴依”（财主）老爷，只有拥有坎儿井，才是真正的巴依。因此，坎儿匠人受到人们尊重，他们的手艺代代相传，逐渐形成家族性产业。 ⑾然而，自20世纪下半叶以来，坎儿井的地位不断旁落，许多坎儿井水量枯竭，还有很多因内部缺乏维修而坍塌、废弃。2003年的相关普查发现，新疆全区的坎儿井数量已锐减至614条，比20世纪50年代时减少了1170条，其中有963条已不可恢复；年出水量减少56%，灌溉面积减少了52%。昔日兴盛的坎儿井为何走向衰竭？笔者认为主要存在两大因素：首先，地面引水工程的发展和机井的无限制发展抢夺了坎儿井的水源。近半个世纪以来，吐鲁番建设了许多来自山区的直接引水工程，减少了水资源的下潜和二次利用，使许多坎儿井断流、
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵关于坎儿井保护维修的思考 盛春寿 檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵 内容提要：坎儿井是干旱地区独特环境下的发明创造，是当地民众世代赖以生存的重要水源地，承载着悠久的文化传统和历史内涵，坎儿井的保护维修面临许多问题，本文拟在调查材料的基础上探讨坎儿井这一特殊文化遗产的保护对策。 关键词：坎儿井地下水利工程文物保护世界文化遗产吐鲁番 中图分类号：K878.4文献标识码：A文章编号：1002—4743（2011）02—0138—04 坎儿井历史悠久，是干旱地区的先民根据自然条件和水文地质特点创造的地下水利设施，它利用地面坡度引取地下潜水来提供农田灌溉和居民用水，由竖井、地下暗渠、地面明渠和涝坝几个部分组成。作为干旱地区绿洲的主要水源之一，坎儿井不仅在历史上曾经对新疆地区的绿洲经济发展和绿洲文明孕育起过巨大作用，而且至今它还是吐鲁番、哈密地区生产生活的重要水源保证。2006年5月25日，吐鲁番坎儿井地下水利工程被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单，同年12月被列入中国世界文化遗产预备名单。 坎儿井在吐鲁番地区的形成有其独特的自然地理优势和历史人文条件。吐鲁番盆地位于欧亚大陆腹地，是一个典型封闭式内陆盆地，属极端干旱的温带内陆荒漠气候。当地干旱少雨，地面水源缺乏，地下水因有高山积雪溶水补给，储量丰富，地下水的开发利用成为社会生产活动所需水源的重要途径。历史上吐鲁番地区在政治、经济和军事上有着特殊的地位，东西文化交流活动频繁，社会生产活动的发展需要进一步增大地下水的开采量，推动引水结构的改良，逐步形成了坎儿井，利用地势坡度淘挖坎儿井，开采出丰富的地下水源自流灌溉农田。在当时的经济技术条件下，坎儿井的取水方式是比较理想的，淘挖维护技术简易实用，易为当地民众掌握，也为坎儿井的普及使用打下基础。 目前，新疆坎儿井主要分布在吐鲁番、哈密两个地区，一直是吐哈地区发展农牧业生产和解决人畜安全引水问题的主要水源，依然在当地工农业生产、社会经济发展和生态环境维护中发挥着极其重要的作用。近年来坎儿井水利工程的保护利用得到各级政府的重视，水资源规划和管理利用得到加强。国家文物局局长单霁翔对坎儿井的保护尤为关注，2008年11月、2009年3月先后两次赴吐鲁番调研坎儿井保护工作。指出坎儿井作为古代干旱地区人民的伟大创造，蕴涵着深厚的文化底蕴。坎儿井作为文化遗产的保护工作已经提到各级文物部门的工作日程上，开始对其历史文化价值进行评估，按照文化遗产保护的准则编制保护方案。同时要兼顾坎儿井最基本的水· · 831
坎儿井 坎儿井是我国与长城、大运河同等的中国古代三大工程之一。坎儿井是因为与长城或灵渠水利工程同等的巨大工程，之所以它不仅是著名的水利工程，而且它载藏了长久的历史背景，创造了灿烂的西部干旱地区的绿洲文明，并且它是吐鲁番—哈密人民的名副其实的“地下母河”。 最近几年以来，人们对坎儿井研究的兴趣日益增加了。这些研究资料虽然并不多，可是能够证明坎儿井几千年以来养育了这干旱地区的人民。位于中亚的吐鲁番-哈密地区地表下有像人脉一样相连通叉的坎儿井，这些坎儿井地下部分的总长度是5272公里，长城的总长度是五千多公里，大运河的总长度是1800公里。这三个中国古代三大工程的共同点是这三个巨大工程都是由人类靠两只手创造的。 当研究坎儿井的时候，我们不仅要重视坎儿井的文化遗产价值，而且加注重视坎儿井的长久以来不停地给这干旱地区的人类奉献着自己的纯清无染的水。当争辩坎儿井是属于文化遗产还是水利工程的时候我们要记得坎儿井是直到现在给人类供应水的水利工程又是历史长久的在工作的文化遗产。每当听到坎儿井是劳动力密集，危险，技术落后，存不存在无所谓的时候我们千万不要忘记当时坎儿井应用的技术算当时的先进技术，现在坎儿井是人类灿烂的文化遗产之一。当我们看坎儿井水一年四季不停地流着想冬天坎儿井的水会白白浪费掉的时候，我们不要忘记坎儿井保持生态环境的平衡，灌溉绿洲与沙漠之间的植被，防止这地区日益扩大的沙漠，最重要的是坎儿井合
适持续发展理论和人类与自然的和谐生活。当我们强调水库，不渗水的溪和井应用先进技术的时候，我们要记住坎儿井是上辈智慧的精华，要记住现在留下的坎儿井是上辈给我们留下的遗产，要记住坎儿井水是无污染的，不会蒸发消耗的，无需能量就自动流出地表。 坎儿井的结构 坎儿井是由垂井、暗渠、明渠、坎儿井湖组成的，趁着地势地貌把地下水不用任何能量从地下流出地表面的古代水利工程。 坎儿井到底什么样的水利工程我们要想象的时候由单独的一个垂井或由单独的一条明渠来想象的话那我们想错了。单独的一个垂井或着暗渠不能代表一个完整的坎儿井。当明渠，暗渠，垂井和坎儿井湖组成一个水利系统的时候才能表达一个完整的坎儿井。坎儿井的几何图是一下。。。 从吐鲁番空中往下看，我们发现从天山东南绿洲的近处和火焰山的南边开始往南北方向通往绿洲的，还有从鄯善县南部的沙山开始东南方向通往绿洲的，从托克逊县的阿勒桂山脉开始东西方向通往绿洲的一堆一堆凸出来的坎儿井的垂井口。从这个地区整的地势地貌来讲，这些坎儿井垂井口证明坎儿井是根据这地区的地表坡度而发明的。因为布局坎儿井坡度的高处是坎儿井的水源，坡度的低处是流水口。这些一堆堆凸出来的垂井口是从坎儿井暗渠挖出来的泥土圆形地堆在垂井口而形成的。在整个新疆坎儿井的垂井数量是172367个，每条坎儿井平均有97个垂井。若再仔细地观察，我们发现每条一对一对的凸出来的垂井下边有一片蓝色点，这就是坎儿井湖。
地下万里长城——坎儿井 “坎儿井”是“井穴”的意思，其结构是由竖井、暗渠、明渠、蓄水池四部分组成。（具体介绍见P15坎儿井）
新疆大地上的美丽串珠——竖井口 顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包，形如小火山锥，坐落有序地伸向绿洲 坎儿井的主体——暗渠 暗渠的作用是把地下含水层中的水会聚到它的身上来
坎儿井的形成条件 1.为什么用暗渠输水？ 吐鲁番是中国极端干旱地区之一，年降水量只有16毫米，而蒸发量可达到3000毫米，可称得上是中国的“干极”。【资料：根据1952—1958年7年的资料统计，吐鲁番盆地多年的平均降水量仅有19.5毫米，最大为42.4毫米，最小为5.2毫米；多年平均蒸发量为3608.2毫米；多年平均气温为14℃，最热的七月份平均为33.6℃，最冷的一月份平均为一9.8℃；年内最高气温为47.6℃，1953年7月曾达到48℃，最高地面温度可达75℃。】 该盆地常年多风，最大风力一般为7-8级。【资料：1961年产生了吐鲁番罕见的大风灾，全年仅8级以上的大风就有56次，其中5月31日的那场大风，风力曾达12级以上，延续了17个小时之久，造成田园破坏、林木折损，使得那片美丽的绿洲一时黯然失色，其惨状令人触目惊心。】 坎儿井不因炎热、狂风而使水分大量蒸发，因而流量稳定，保证了自流灌溉。 2. 坎儿井的水从何来？ 吐鲁番是中国极端干旱地区之一，年降水量只有16毫米，而蒸发量可达到3000毫米，可称得上是中国的“干极”。 吐鲁番虽然酷热少雨，但盆地北靠天山，每当夏季大量融雪和雨水流向盆地，渗入戈壁，汇成潜流，为坎儿井提供了丰富的地下水源。 3.坎儿井为何自流？ 盆地北部的博格达峰高达5445米，而盆地中心的艾丁湖，却低于海平面154米，从天山脚下到艾丁湖畔，水平距离仅60公里，高差竟有5400多米，地面
【题目】：第五课坎儿井 【教学内容】：串讲课文（第三课时） 【教学目标】：1.加以理解课文中一些疑难词句的意思 2.掌握课文中的句型的用法并联系实际活用 3.深刻理解课文内容并能独立完成课后题 4.能够顺利地、简单地复述课文主要内容 【重难点】：1.理解课文意思，并能够独立完成练习 2.理解疑难词句，掌握句型用法 【过程】： 一、课前测评（检查课文预习情况） 1）给加下划线的字正确读音 （享誉、干旱、坎儿井、毁坏、干涸、庞然大物、灌溉、流传、勉强） 2）点名朗读课文 二、设问导入 师：要保持生命，我们最需要的是什么？ 生：… 师：平时，我们用的水从哪儿来的？你知道在吐鲁番的水又从哪儿来？ 生：… 师：今天我们就学习《坎儿井》一课，去了解坎儿井的相关知识。三、串讲课文
速读第一段（1、2自然段）回答下列问题 1.坎儿井在什么地方？ 答：位于新疆吐鲁番。 2.介绍一下坎儿井的结构？ 答：主要由直井、地下渠道（暗渠）、地面渠道（明渠）等几个部分构成。 句型提示： ○…是…之一。 吐鲁番是新疆最干旱的地区之一。 吐鲁番成为新疆富饶的绿洲之一。 ○之所以…，是因为…。 他之所以迟到上课，是因为没注意铃响声。 他之所以考试不及格，是因为没有准备。 ○…由…构成。 坎儿井主要由直井、暗渠、明渠等及部分构成。 电脑主要由显示器、鼠标、主机等及部分构成的。 速读第二段（3、4自然段）回答下列问题 1．天神为什么生气？ 答：山中住着一条巨龙，非常凶恶。它给村庄带来无穷的灾难，人们怨声载道，叫苦连天。 2.吐鲁番盆地和火焰山怎样形成的？ 答：天神发脾气后，下了一场沙暴，把龙窝淹没了，还挖了很多石
题目：坎儿井的功用、历史及其起源 姓名：黄志祥 学号：2009040931 隶属单位：石河子大学文学艺术学院汉语言文学专业2009级1班
坎儿井的功用、历史及其起源 坎儿，意井穴，为荒漠地区一特殊灌溉系统；普遍于中国新疆吐鲁番地区。坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程。吐鲁番的坎儿井总数近千条，全长约5000公里。坎儿井的结构，大体上是由竖井、地下渠道、地面渠道和“涝坝”（小型蓄水池）四部分组成，吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的喀拉乌成山，春夏时节有大量积雪和雨水流下山谷，潜入戈壁滩下。人们利用山的坡度，巧妙地创造了坎儿井，引地下潜流灌溉农田。坎儿并不因炎热、狂风而使水分大量蒸发，因而流量稳定，保证了自流灌溉。 坎儿井，早在《史记》中便有记载，时称“井渠”。吐鲁番现存的坎儿井，多为清代以来陆续修建。如今，仍浇灌着大片绿洲良田。吐鲁番市郊五道林坎儿井、五星乡坎儿井，可供参观游览。坎儿井的名称，新疆维吾尔语称为“坎儿孜”。伊朗波斯语称为“坎纳孜”(Kanatz)。苏联俄语称为“坎亚力孜”(k,lplItK)。从语音上来看，彼此虽有区分，但差别不大。新疆汉语称为“坎儿井”或简称“坎”。内地各省叫法不一；如陕西叫作“井渠”，山西叫作“水巷”，甘肃叫作“百眼串井”，也有的地方称为“地下渠道。” 坎儿井是开发利用地下水的一种很古老式的水平集水建筑物，适用于山麓、冲积扇缘地带，主要是用于截取地下潜水来进行农田灌溉和居民用水。 根据1962年统计资料中国新疆共有坎儿井约1700多条，总流量约为26米3／秒，灌溉面积约50多万亩。其中大多数坎儿井分布在吐鲁番和哈密盆地，如吐鲁番盆地共有坎儿井约1100多条，总流量达l8米3／秒，灌溉面积47万亩，占该盆地总耕地面积70万亩的67％，对发展当地农业生产和满足居民生活需要