建立地理地带理想模式的关键,首先在于建立相同地带的能量联系及其空间分布组合关系,进而探讨其函数表达形式。此种函数形式可以通过纯粹的数理解析得出,亦可从统计关系得出,如图12-10、图12-14这一类关系即是如此。据此,可以论证一族函数形式所具有的同源性和同型性。如果得到了确切的结论,则可在规定的条件下,在地球表面上的任何一点,不管其海拔高度和纬度位置如何,均可预知从该点向上各地理带界线的高度数值以及
在水平方向上各地理带所对应的数值。如果所建立的数量关系足够精确,则一定可以从数值上预测出或模拟出地理地带的出现位置或相应变化。
已有证据说明,可以把基本函数关系按照方程12.21所给定的函数型,写成:
H1=eb1φ α1
H2=Eb2φ α2
Hi=ehiφ α4
因此:
fi(φ)=Hi=exp(biφ αi) (12.25)
i=1,2,…,n
上式表征了地理地带在高度与纬度二维空间内的基础谱系,i表示不同的地理地带。
这种基础谱系揭示了地理地带性空间分布的基本关系,其中隐含着能量分布的同型表达。此种同型表达的系列化,将成为全部地理地带性空间分布域的基础。只有在此基础上,再通过不同等级、不同层次、不同步骤的订正,才能真正认识地理空间的区域分异,也才能真正刻划现实的地理地带性。很明显,我们不承认在地带性表现不明确的地理区域不受地带性规律的约束,也不承认地带性规律的形成有多种原因。我们只是确信:那些被干扰和被破坏了的区域分异表现,只不过是理想地带性规律被各类、各级原因干扰后的结果,它们一点也不应被排除在地理地带性规律之外,相反它却是在统一的能量制约下,对于理想状态下地理地带性规律的丰富、深化和复杂化。
依照方程12.25,某一特定的地理地带在二维空间中所占据的“面积”Si,可表示为:
公式12.26表达了二维空间内不同的纬度上,相同自然带所包含的面的空间域。倘若推广到三维空间,则须知此函数(连续的)在第三个方向即经向上的表现特征,该特征通常为物质分布差异以及由此引起的能量分布差异所制约。从概念上推导,地理地带性还应在第三个方向上实行又一次的积分,藉以得到相同地理地带所包含的“体”的空间域。其一般表达式为:
φ表示纬向,L表示经向,fi(φ)表示垂直高度。L0到L360表示由物质差异引起的能量差异所致的地带性畸变,是沿着某个范围(φ0~φi)的经向围绕地球一周的总括。其中L0为起始点,L360为与起始点相重合的终结点。
至此,初步阐明了地理地带性在三维空间内理想分布的理论推导。在实际调查资料的基础上,完成了基本模式即函数关系的一般表达谱型。从方程12.26和12.27当中,可以清晰地显现出它们的内在联系和统一基础,并说明该统一基础均隐含于太阳辐射收支(或由温度加以标志)的空间分布规律之中。不过,此种理想的模式基础,只有加上对物质非均一性分布所致畸变的订正,才能应用到更广泛的实际研究当中,这正是宏观空间分布规律研究的重要内容之一。
进而考虑物质差异的影响,首先是水分状况对于方程12.26和12.27的影响时,问题立即变得异常复杂起来。举例来说,在图12-10中树线高度随着纬度的变化以及所表达的函数关系,并不与公式12.21呈严格对应的确定关系,而只能是一种统计关系,因此具有不同程度的偏离。除了观测上的误差外,主要还是由于水分状况在各处表现不一所致。物质差异引起能量空间分布规律的畸变,是地带性规律被破坏的主要原因,而它的“矫正”和在数量上的说明,将能进一步完善对地理地带性的理论认识。只有到了这一时刻,理论的地带性分析工作才算达到了完整表达的境地。因为此时,地理面中任何空间范围的地理区域分异和地理现象表达,均具有坚实的可解释性,并可用数理方法直接解出。截止目前,这项工作尚未得出完美的结果。但是这个更加符合真实情况的复杂订正,迟早总是要实现的。例如中国喜马拉雅山的东段,山的南侧和北侧,二者在垂直带分布上相差就很悬殊。如森林线和雪线的高度,南侧比较低,北侧比较高,相差竟达数百米;在其它相近纬度的地区,亦发现有类似的现象,如天山(约北纬43°)与白头山(约北纬42°30′)相比,天山的树线为2700米,白头山仅为2100米,日本的富士山(约北纬35度多)与中国的太白山(约北纬34°)相比,富士山的树线为2500米,而太白山的树线高达3500米,每个相同纬度上的雪线也有最高和最低的差异(见表12-2),看来这种差异是普遍存在的。但是这种差异的表现,如果采用其所处位置的水分状况进行比较和订正时,即可得出近乎实际的结论。由此也就显示出水分对于地带性畸变的强大作用来。我们已经述及,详尽推导水分状况对于地带性的变换,及其对垂直地带性与水平地带性空间联系的影响,需要专门进行研讨,本书只在此提出,目前尚无可能作深入的叙述。