熱力環(huán)流的成因及類型

摘 要： 熱力環(huán)流的成因是高中教學(xué)中的一個(gè)重要的地理原理，本文借眾多實(shí)例分析了熱力環(huán)流的成因和類型。

關(guān)鍵詞： 熱力環(huán)流 成因 類型

在人教版新課標(biāo)高中地理教材必修Ⅰ第二章第一節(jié)《冷熱不均引起的大氣運(yùn)動(dòng)》中，熱力環(huán)流是教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，理解并掌握熱力環(huán)流的形成原因，并熟練運(yùn)用，對(duì)于解決大氣運(yùn)動(dòng)、氣候形成等問題可以達(dá)到舉一反三、事半功倍的效果。

一、熱力環(huán)流的成因

熱力環(huán)流：由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，是大氣運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單的形式。

由于緯度差異、海陸熱力性質(zhì)、天氣狀況、下墊面性質(zhì)等因素的影響，地區(qū)間出現(xiàn)冷熱不均（冷熱相對(duì)而言，溫度較高的地方較熱，溫度較低的地方相對(duì)較冷）。

由于空氣熱脹冷縮的性質(zhì)明顯，在較熱的A地附近，空氣由于受熱，體積膨脹，密度減小，在浮力的作用下，空氣上升（圖1甲）；由于A處大氣由近地面流向高空，對(duì)于同一水平面，在近地面A處的空氣比相鄰地區(qū)的空氣質(zhì)點(diǎn)少，密度小，形成低氣壓；而在高空，由于近地面的空氣流向高空，使在A地上空的空氣質(zhì)點(diǎn)比相鄰地區(qū)多，密度大，形成高壓。

對(duì)于地面溫度相對(duì)較冷的B、C兩地，空氣遇冷，體積收縮，密度增大，在重力的作用下，空氣下沉（圖1乙）。由于空氣在豎直方向上由高空流向近地面，對(duì)于同一水平面，在近地面，B、C兩地的空氣質(zhì)點(diǎn)比相鄰地區(qū)多，形成高氣壓；在高空，空氣質(zhì)點(diǎn)比相鄰地區(qū)少，形成低壓。

地面的冷熱不均，使空氣產(chǎn)生上升和下沉，使同一水平面上出現(xiàn)氣壓差異，在水平氣壓梯度力的作用下，空氣由高壓向低壓流動(dòng)，從而形成水平方向的大氣運(yùn)動(dòng)。

大氣在豎直方向的上升和下沉運(yùn)動(dòng)與水平方向的水平運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，形成了熱力環(huán)流（如圖2）。

熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單的形式。其形成過程用可以簡(jiǎn)單地表示為：

二、熱力環(huán)流隱含的知識(shí)點(diǎn)

1.同一豎直面內(nèi)，海拔越低，氣壓越高；海拔越高，氣壓越低。

氣壓是由于單位面積上空氣的重力作用而產(chǎn)生的壓力，如圖3所示，在同一豎直面內(nèi)，A所在的面海拔低，大氣稠密，空氣柱長(zhǎng)（La），單位面積上空氣的壓力大，氣壓高；C所在的面海拔高，大氣稀薄，空氣柱短（Lc），單位面積上空氣的壓力小，氣壓低。故在同一豎立面內(nèi)，海拔越低，氣壓越高；海拔越高，氣壓越低。如圖2中將①②③④四處的氣壓按由高到低排序依次為④③②①。

2.同一豎直面內(nèi)，近地面的氣壓性質(zhì)與高空相反。

由熱力環(huán)流的成因可知，在同一豎直面內(nèi)，空氣質(zhì)點(diǎn)的上升和下沉，引起了同一水平面空氣質(zhì)點(diǎn)多少的變化。近地面較熱，上升的空氣質(zhì)點(diǎn)使近地面比同一水平面相鄰地區(qū)的空氣質(zhì)點(diǎn)少多，在近地面形成高壓；相應(yīng)的，在高空，空氣質(zhì)點(diǎn)就比同一水平面的空氣質(zhì)點(diǎn)多，形成高壓（如圖1中A地）。同理，近地面較冷，下沉的空氣質(zhì)點(diǎn)使近地面比同一水平面的空氣質(zhì)點(diǎn)比相鄰地區(qū)多，在近地面形成高壓；相應(yīng)的，在高空，空氣質(zhì)點(diǎn)就比同一水平面的空氣質(zhì)點(diǎn)少，形成低壓（如圖1中B、C地）。故在同一豎直面內(nèi)，近地面和高空的氣壓性質(zhì)相反。

3.空氣的上升和下沉運(yùn)動(dòng)是由熱脹冷縮引起的，不是由于水平氣壓梯度力而形成的。

成因同熱力環(huán)流的成因所述。

4.近地面在熱力性質(zhì)的影響下，溫度較高的地方形成低氣壓（熱低壓），溫度較低的地方形成高氣壓（冷高壓）。

如在圖2中的近地面，A處形成低氣壓（熱低壓），B和C處形成高氣壓（冷高壓）。

三、熱力環(huán)流的常見類型

1.城市熱島。

（1）表現(xiàn)

在城市的市區(qū)和郊區(qū)之間，近地面的風(fēng)由郊區(qū)吹向市區(qū)，高空的風(fēng)由市區(qū)吹向郊區(qū)（如圖4）。

（2）形成原因

由于城市中的下墊面受到人類大規(guī)模的改造，在受到相同太陽輻射下，城市升溫比周圍郊區(qū)快；同時(shí)，由于城市中人類活動(dòng)集中，并且頻繁，城市中消耗的能源多，排放的廢熱也多。因此，在近地面，市區(qū)的溫度比郊區(qū)的高，在市區(qū)形成低壓，在郊區(qū)形成高壓，風(fēng)從郊區(qū)吹向市區(qū)；在高空，風(fēng)則由高空吹向郊區(qū)。

（3）影響

①有利影響。在近地面，風(fēng)從郊區(qū)吹向市區(qū)；在高空，風(fēng)由市區(qū)吹向郊區(qū)。熱力環(huán)流將市區(qū)的大氣污染物帶到郊區(qū)，凈化了市區(qū)的空氣。

②不利影響。如果城市排放的大氣污染物濃度過大，雖然城市熱力環(huán)流減小了污染物的濃度，但仍然超過環(huán)境的自凈能力，使污染的范圍擴(kuò)大。同時(shí)，如果在城市熱力環(huán)流的影響范圍之內(nèi)有嚴(yán)重的大氣污染企業(yè)，在熱力環(huán)流的作用下，會(huì)使城市的大氣污染更加嚴(yán)重。因此，有大氣污染的企業(yè)需建設(shè)在城市熱力環(huán)流的范圍之外；城市規(guī)模越大，其熱力環(huán)流的范圍也越廣，有嚴(yán)重大氣污染的企業(yè)距離城市也應(yīng)該越遠(yuǎn)。

2.海陸風(fēng)

（1）表現(xiàn)

在一天之中，白天風(fēng)由海洋吹向陸地，而在夜晚則由陸地吹向海洋的現(xiàn)象（如圖5）。

（2）形成原因

由于海洋和陸地的熱力性質(zhì)不一樣，海水的比熱比陸地的大。白天，海洋和陸地獲得相同的太陽輻射，海水的升溫幅度較小，溫度較低，對(duì)大氣的加熱作用弱，在海洋的近洋面形成高壓；在陸地上，陸地的比熱小，升溫快，溫度高，對(duì)大氣的加熱作用強(qiáng)，在近地面形成低壓。在近地面，白天風(fēng)由海洋吹向陸地，形成海風(fēng)（如圖5左圖，白天）。

同理，在夜晚，由于海洋和陸地都散失熱量，如果失去相等的熱量，陸地的降溫幅度比海洋大，陸地上形成高壓，海洋上形成低壓，在近地面，風(fēng)由陸地吹向海洋。（如圖5右圖，夜晚）

（3）影響

風(fēng)在海洋陸地之間運(yùn)動(dòng)，將海洋上空的水汽輸向陸地，使陸地的降水增加，同時(shí)也調(diào)節(jié)海洋和陸地之間的熱量的差異，使海洋和陸地之間的溫差減小，使沿海地區(qū)的氣溫日較差和年較差較小，具有海洋性的特征。

3.季風(fēng)

（1）表現(xiàn)

在一年之中，夏季風(fēng)由海洋吹向陸地，冬季風(fēng)由陸地吹向海洋的現(xiàn)象（如圖6）。

（2）形成原因

與海陸風(fēng)的成因相似（如圖6）。

（3）影響

同海陸風(fēng)。

（4）分布

①東亞。東亞是世界上季風(fēng)分布最典型的地區(qū)，其處于世界最大的大洋——太平洋和最大的大陸——亞歐大陸之間，海陸熱力性質(zhì)十分明顯，季風(fēng)也最顯著。在該地區(qū)，冬季吹西北季風(fēng)，寒冷干燥；夏季吹東南季風(fēng)，高溫多雨。其主要影響中國(guó)東部與南部沿海，朝鮮半島和日本。

②南亞。南亞季風(fēng)主要影響印度半島、中南半島和中國(guó)西南地區(qū)，該地區(qū)冬季吹東北季風(fēng)，溫和（因緯度低，氣流南下過程中溫度逐漸升高）少雨；夏季吹西南季風(fēng)，高溫多雨。

4.山谷風(fēng)

（1）表現(xiàn)

在一天中，白天風(fēng)由山谷吹向山坡，夜晚風(fēng)由山坡吹向山谷的現(xiàn)象（如圖7）。

（2）形成原因

由于山谷的植被一般比山坡良好，同時(shí)山谷的水分（如溪水、池塘、河流、地面潮濕等）也往往比山坡多，因此，山谷的比熱一般比山坡大。在白天，山坡日照時(shí)間一般比山谷長(zhǎng)，獲得的太陽輻射比山谷多，故山坡增溫快，形成低壓，而山谷形成高壓，近地面風(fēng)由山谷吹向山坡，形成谷風(fēng)（如圖7左圖）；在夜晚，山坡降溫快，形成高壓，而山谷形成低壓，近地面風(fēng)由山坡吹向山谷，形成山風(fēng)（如圖7右圖）。

總之，熱力環(huán)流的成因是高中教學(xué)中的一個(gè)重要的地理原理，理解并熟練運(yùn)用，可以解釋日常生活中許多天氣現(xiàn)象，并對(duì)許多天氣及氣候的相關(guān)知識(shí)起到提綱挈領(lǐng)的作用。