生物小循环是生物现象在适宜的条件下出现于地球面后才逐渐发展起来的，其中植物的生长起了十分重要的作用。植物的根系吸收岩石中释放出来的可溶性养料，又借光合作用吸收二氧化碳，形成有机质。动物以植物的有机质作为食料。动物和植物在其新陈代谢过程中和死后受到微生物的分解，把大量有机质留在土壤内，使土壤的成分和结构都发生重大变化，最后形成了肥沃的土壤。
生物小循环也受着气候的各种影响。只有在植物能够生长的气候条件较优越的地区，肥沃的土壤才能逐渐形成。在沙漠里和高山上，植物无法生长，因为那里没有肥沃的土壤。
因此，地球上丰富多彩的生物世界，包括它赖以生长的土壤在内，都是气候在亿万年中逐渐精雕细琢而成的。此外，气候还给地球塑造出多层次的绚丽风光，美不胜收。
高纬度地区的冰雪，石灰岩区的溶洞，风蚀所造成的雅丹地形，以及天上的云彩、雷电等构成了地球的天然胜景。
各种植物和动物随着气候而异，形成各具特色的生物世界。各种树林、草原与荒漠，使美丽的地球更显得生机勃勃，增添了无限的生气。
在人类文化的发展中，增加了大量文化遗迹、精美建筑，使地球各地的自然风光有了人文风光相衬托。应当看到，人类文化的发展也同气候密切相关。在优良的气候条件下产生了人类，人类为适应气候而进行生产与建设。因此，所有的人类建设，如爱斯基摩人的雪屋、西双版纳的竹楼、成都平原的都江堰等，都反映了当地气候的特色，这是“工艺师”借助于人类的手，扩大它对地球的加工。
还应提到的是，人类虽美化了地球，但却也在破坏着地球。人类无限地利用土地，破坏着丰富多彩的生物世界；人类将大量烟雾排入大气，污染明亮的天空，改变着大气中的物理过程与化学过程。这些严重的破坏，都是在人类尚未认识到地球气候的珍贵和不了解它在塑造地球过程中的工艺师的作用的情况下发生的。现在人类已经开始认识到这一问题的严重性，气候已成为全球关心的一个科学问题、社会问题。
尽管涉及的问题极为复杂，气候最后必将为人类所认识。我们不但还要继续让气候充分发挥“工艺师”塑造地球的作用，还将会提出完美的设计，以指导这一工艺的实施，或根据其原理而加以强化和辅助，以便把我们居住地地球塑造得更美丽、更舒适和更富裕。
§§§第5节特殊天气与农业
寒潮对农业的影响
活动于我国境内的冷性反气旋，几乎都是由高纬大陆沿西北、北、西和东北4 条路径移来的，主要影响我国西北、华北和东北地区，势力较强者可以直至长江流域以南地区。强烈的冷高压活动带来强冷空气的侵袭，给我国广大地区带来剧烈降温、霜冻、大风等灾害性天气。根据我国中央气象台规定，长江流域及其以北区48 小时以内最低气温下降10℃以上，长江中下游地区最低气温达4℃以下，并且陆上伴有5—7 级大风，海上伴有6—8 级大风，称为寒潮。
寒潮是大规模的冷空气活动，因此寒潮侵袭时，天气发生剧烈的变化。但由于季节、地理条件以及寒潮的强度不同。各地天气变化也不一样。一般来说，冬季最突出的是冷锋过境时温度下降，风向剧变，锋后往往有强大的偏北风，在西北和内蒙古地区有风沙现象，淮河以北，偶有降雪。冷锋一过天气便转晴朗。冷锋过淮河以后，降水机会增多，尤其当冷锋速度缓慢或在江南静止时，降水时间将会持久。
寒潮是一种灾害性天气。由于它强度大、影响范围广、时间长，所以对农业生产影响相当严重。寒潮过境后，气温骤然下降，降温可持续一天至数天。西北、华北地区降温幅度大，中部、南部降温幅度小，但可以出现冰冻和霜冻现象。如在1955 年1 月，由于寒潮连续暴发性的南下，武汉出现了- 14．6℃，上海出现了-19．2℃，南宁出现为-2．1℃的极端最低气温，海南岛也出现了罕见的霜冻现象。其中苏、皖、鄂、湘、赣等省不少地区连续出现10—15 天一大雪和冻雨，导致了交通、电讯受阻，农牧业生产遭受重大损失。春秋时节，寒潮天气除大风和降温外，在长江流域以南常有雨雪。有时还会出现雷暴和冰雹等灾害性天气，特别是由寒潮引起的终霜、初霜和霜冻对华北、华中地区农作物的威胁更大，往往造成严重减产。
寒潮冷锋之前常有一个低气压作为它的向导，所以当寒潮前锋迫近时，首先刮起的并不是强烈的西北风，而是微弱的南风或西南风。因此在寒冷的冬天，如果天气反常地暖起来并有偏南风，就是寒潮到来的预兆。我国气象部门能够较为准确预报寒潮，可以提前做好防冻准备工作，这对确保农业丰收有着重要意义。
梅雨对农业的影响
我国江淮流域（宜昌以东，北纬29°—34°之间）到日本东南部，每年到春末夏初时节，常是降水量大，降水次数频繁，出现阴雨连绵的天气。此时，正值江南梅子黄熟季节，故称为“梅雨”。又因梅雨期间天气闷热，雨天多，空气湿度大，风力小，光照少，衣服物品易受潮霉烂，故人们又称“霉雨”。
梅雨是大范围的大型降水过程，正常年份，一般是在6 月中旬“入梅”，7 月上旬“出梅”，梅雨期平均24 天左右。梅雨期降水量要占6—7 月份降水量的70％，个别年份的降水量特别多，约占全年降水量的一半，为“丰梅” 年。也有些年份梅雨不明显，成了“空梅”或“少梅”年份，例如 1954 年的“丰梅”年，梅雨期比正常年份延长了1 个多月，仅7 月份的降水量各地都超过了40 毫米，鄂、豫，皖3 省交界处大于800 毫米，降雨中心地区达1200 毫米，从而出现了洪涝灾害，同年北方出现了严重的干旱。1959 年情况正好相反，长江中下游地区，出现了“空梅”，雨量锐减，所以在长江与黄河之间的广大地区出现了百年未有的旱灾。
极锋、阻塞高压、西风南支急流、西太平洋副热带高压等主要天气系统是影响梅雨自始至终的天气过程，暖湿的太平洋气团（热带海洋气团和赤道海洋气团）对梅雨的形成起着重要作用，它不仅为梅雨提供了大量的水汽，而且也是梅雨形成的必要条件。阻塞高压的存在，致使南北冷暖气团势均力敌，则是梅雨形成的决定因素。
梅雨与我国东部广大地区农业生产关系甚为密切。梅雨期间，正是我国长江中下游一带小麦、油菜、蚕豆收割，水稻播种、插秧季节。梅雨来得过早，影响夏收；梅雨来得过晚，又影响夏种；梅雨期过长，降雨量过多，往往造成洪涝灾害；反之，出现旱灾。因而，适时适量的梅雨是农业增产的重要条件。人们只有在生产实践中，逐步掌握梅雨形成、发展和移动规律，才能夺取农业生产丰收。
台风对农业的影响
北太平洋西部和南海一带（北纬10°—15°）的洋面，夏季气温达到28 °—30°时，出现大规模高温、高湿的垂直不稳定空气，对流旺盛发展，开始形成暖性热带低压，有利于台风的发生，尤其是西南季风与东南季风相汇合的辐射带（即赤道辐射带）上，出现了强烈上升气流，容易产生涡旋。台风是指发展到一定程度（平均风力超过8 级）时的热带气旋。风力达到12 级时称强台风。如果风力在6—7 级则称为热带低气压。台风在不同的地区称呼不一样：它在西太平洋地区称为台风，在东太平洋地区和大西洋地区称为飓风，在印度洋地区称为风暴。
台风移动的途径受太平洋副热带高压位置和强度变化的控制。到了夏、秋季节，赤道辐射带移到南海和菲律宾一带，副热带高压也向北推移到北纬25°附近，所以台风对我国东南沿海影响最大，这个时期的台风占全年的70 ％，称为台风季。据多年统计，台风移动有3 条主要路径。第1 条是从源地一直向西，经我国南海在海南岛和越南沿海一带登陆，对我国海南省，广东、广西南部影响较大；第2 条是从源地向西北，横穿我国台湾，在闽、浙、沪、苏沿海一带登陆，对我国东海海区和东海影响最大；第3 条是从源地直向西北，后转向东北朝日本移去，这条路径活动的台风若登陆对我国影响也较大。台风在我国登陆最多的地区是汕头一温州之间，约占全部登陆台风的90％，汕头以南登陆的占36％，温州以北登陆的占15％。
我国北京—宜昌—河口连线以东地区都可直接受到台风的影响。台风过境一般历时两小时。台风过境时天气恶劣，狂风暴雨，风速可达50—100 米/秒，日降雨量可达 200 毫米—300 毫米。我国东南沿海地区降水量中，台风雨占很大比重。台湾是我国台风雨最多的地区，1963 年9 月9 日—12 日一次台风侵袭，台北附近山区4 天降雨量达1684 毫米，24 小时，最大降雨量为1247．9 毫米。台风挟带的狂风暴雨，不仅对沿海渔业生产和海运交通有很大影响，而且对农作物和人民生命财产都有严重威胁。但当极锋雨带北上，它带来丰富的降水可以解除长江中下游地区出现的伏旱，有利于农作物的生长。
关于台风的形成和发展规律，现在还没有一致的解释，但大多数学者认为台风是热带弱小扰动发展起来的。随着科学技术的发展，人类一定会更清楚地了解其成因掌握其活动规律，更准确地做出台风的预报，为发展农业生产，保护人民生命财产安全作出更大贡献。
§§§第6节气候与人体健康
气候与生命有着极其密切的关系。地球上能产生如此丰富多彩的生物世界，这与地球上优良的气候条件是分不开的。至今为止，天文界还没有发现任何其他一个有生命的天体，说明了地球这样优良的气候条件在宇宙中是极为罕见的。
地球气候的优越性首先表现在温度适宜，水汽充足。地球表层附近的温度一般在±40℃之间。温度在0℃以下不太低时，生物还有适应这种寒冷活动的保护措施，以维持体内的生命活动。
人是最高级的生物，对气候的要求更严格，但人类有强大生产力，能生产良好装备，适应各种气候。但是这种装备的能力毕竟是有限的。因此人类的生、老、病、死的一定范围内，是受到气候条件约束的。
温度是主要的气候要素之一，对人类的繁衍生息起到重要作用。人类靠饮食的营养进行新陈代谢过程，同时也供给人体热量。人属于恒温动物，其体内温度或直肠温度37℃，皮肤温度33℃，这就有利于把新陈代谢多余的热量排放到外界。据研究，人体是通过辐射、热量对流、汗液蒸发及呼吸4 种途径排出热量的。当环境温度为10℃，相对湿度为50％时，在失去的热量中有42％是通过辐射过程，26％通过对流热量交换，汗液蒸发占18％。呼吸过程中人体呼出潮湿温暖的空气，其中既有热量，也有水汽蒸发热。
人体通过新陈代谢过程产生热量，供给人体活动能力。所需热量决定于人的劳动强度与外界温度两个因素。人们曾研究了人体在各种气候条件下产生热量的数量。例如，在-30℃条件下，每个人每天需产生2．1 万焦热量，而在30℃时，只需1．3 万焦热量。
但当外界很冷与很热的条件下，就会使人体与外界的热交换处于不正常状态，轻者可引起活动力下降或局部肌体损伤，重者可危及生命。
据研究，当人的直肠温度下降到31℃—32℃时，就会丧失知觉，下降到26℃时就会死亡。但是各种人及个人的抗寒能力有所不同。据达尔文观察合恩角的雅克印第安人的结果，他们可以在近乎裸体的条件下忍受晚上3℃与白天7℃无雨条件下的寒冷。20 世纪人们发现澳大利亚人在无衣着的条件下可以在-2℃—10℃的冬日生存。
一般情况下，全裸人体在理论上可忍受6℃寒冷。当外界温度在10℃以下裸体及衣着单薄时，身体可能受到冻害。为抵御冻害，身体就会发生颤抖，使新陈代谢率提高，但能提高的数值是很有限的。寒冷使表层微血管血液循环受阻，堆积而生冻疮，以致肌体坏死。
在寒冷时，风能带走热量，加强寒冷的危害。一般说来，在气温0℃时，只要每秒6 米的风速，就相当于无风时-10℃的寒冷。
当人体无法正常排出新陈代谢所产生的热量时，就感觉热。有效温度是衡量热的一个常用的指标，它比温度更有代表性，这是由于它除了温度外，还包含了湿度的作用在内。有效温度Te=0．4（Td＋Tw）＋4．8。这里Td 就是一般温度表所测出的温度，称干球温度； Tw 则是温度表球部包了一层有水分不断供给的湿纱布后所测量到的温度。由于纱布的蒸发吸热，湿球温度比干球温度低。如果空气饱和，蒸发也就停止，Td 与Tw 就相等了。空气越干燥，二者相差越大。
当人作轻微劳动时，Te 为28℃时，能使人的直肠温度保持正常。劳动加重，新陈代谢过程加速。例如在重体力劳动条件下，Te 为25℃时，直肠温度就开始上升了。
汗具有调剂体温的重要功能。人只能每小时出汗2 升（相当于每平方米皮肤面积散热292．9 万焦），体温也只下降0．7℃左右。
据研究，当直肠温度超过39℃时，人体机能就开始混乱了，超过40．5 ℃时，循环系统失去效用，而超过42℃就会发生死亡。
在强辐射区全身暴露时，辐射每小时能增加104．6 万焦的热负荷。皮肤对辐射还有保护性反映，长期暴露在阳光下，皮肤角质层就会增厚，引起皮肤发皱。其中紫外辐射还能引起皮肤癌。据美国资料报道，皮肤癌的发病率在南方多于北方，户外工作者多于室内工作者，这与暴露在阳光下的时间长短与辐射强度大小有关。
氧气是人体新陈代谢不可缺少的气体。氧气在大气中占21％，在海平面气压约1000 百帕，氧的分压约210 百帕。但随着高度上升，气压下降，氧的分压也随之下降。一般人可以适应氧分压减少20％的情况，即海拔2000 米高度。再升高就会出现高山病。表现为呼吸加速，因呼出气体中有大量的二氧化碳，血液失碳，发生成分变化。同时还发生头痛、疲倦，甚至恶心的感觉。6000 米以上高度，大脑严重缺氧，甚至会失去知觉。只有经过良好锻炼，体质又好的登山运动员才在这种条件下具有活动能力。
空气湿度对人体也有重要影响。因为空气湿度的大小，直接影响人体各种生理机能。据研究，当人体失去体重2％的水分时，生理机能就开始受到影响，感觉十分干渴。失去体重5％的水分时，体温与脉搏都会上升。失水达体重的7％以上时，血液变得浓稠，影响循环，甚至导致死亡。
