熱力環(huán)流中等壓面和氣壓差的分析

山東 于見寶

熱力環(huán)流中等壓面和氣壓差的分析

山東 于見寶

熱力環(huán)流是由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，是大氣運(yùn)動(dòng)最簡單的形式。熱力環(huán)流的形成過程如下圖所示。

從熱力環(huán)流的形成過程可以看出，大氣運(yùn)動(dòng)首先是垂直運(yùn)動(dòng)，其成因是近地面的受熱不均即熱力原因；其次是水平運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)原因是同一水平面上有氣壓差即動(dòng)力原因。

一、等壓面圖的判讀與分析

等壓面圖是等值線圖的重要組成部分，而熱力環(huán)流原理的掌握必須以等壓面圖為基礎(chǔ)。對熱力環(huán)流中等壓面的分析包括以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1．明確近地面氣壓與高空氣壓間的關(guān)系

在熱力環(huán)流中，近地面的氣壓高低與高空相反，即在近地面如果存在一個(gè)低壓，則在其高空一定存在一個(gè)高壓。此外，高壓、低壓是針對同一水平面而言的，在同一個(gè)垂直空氣柱上，越往高處氣壓值越低。

2．掌握等壓面在高低空的凸向變化規(guī)律——凸高（壓）為低（壓），凸低（壓）為高（壓）

在近地面低空，如圖2中B地氣壓高于A，F(xiàn)兩地氣壓，B地（高氣壓）等壓面向高空凸出或彎曲，A地（低氣壓）向低空凸出或彎曲；同樣，在高空中，D，E兩地氣壓高于C地氣壓，D，E兩地（高氣壓）等壓面向高空凸出或彎曲，C地（低氣壓）向低空凸出或彎曲，由此可總結(jié)為：氣壓無論高低空，高壓凸向高空，低壓凸向低空，或者“高壓高彎，低壓低彎”。

3．徹底明確等壓面與等壓線的空間關(guān)系

等壓面是指在垂直方向上氣壓相等的面，反映出垂直方向上的氣壓差異（同高度相比，等壓面向高空凸出氣壓高，向低空凸出氣壓低）。等壓線是指同一水平面上氣壓相等的各點(diǎn)連線，反映出水平方向上的氣壓差異。某一高度的水平面切割等壓面而得到的交線即為等壓線。

如圖3、圖4兩圖的上部分別是10 0 8h P a、10 0 7h P a、10 0 6h P a、10 0 5h P a的幾個(gè)等壓面分布，圖3中的等壓面上凸，圖4中的等壓面下凹。氣壓的分布是用等高面上的等壓線的分布來表示的，等壓線是某一海拔高度相等的等高面與空中若干不同等壓面相割，在等高面上形成的許多交線，如圖3、圖4兩圖的下部等壓線?？梢钥闯?，等壓面上凸區(qū)對應(yīng)等壓線的高值區(qū)，即為高氣壓區(qū)；等壓面下凹處，對應(yīng)等壓線的低值區(qū)，即為低氣壓區(qū)。

【例1】下圖為北半球某地5 0 0h P a等壓面海拔（單位：m）分布圖。讀圖完成1，2題。

1．此時(shí)，A地近地面的風(fēng)向?yàn)椋?）

A．西北風(fēng)B．東北風(fēng)

C．西南風(fēng)D．東南風(fēng)

2．當(dāng)該類天氣系統(tǒng)控制亞洲大陸時(shí)（ ）

A．全球氣壓帶和風(fēng)帶位置南移

B．北京寒冷干燥

C．北極處于極晝和極夜過渡時(shí)期

D．長江三角洲地區(qū)盛行東南風(fēng)

【解析】第1題，圖中顯示越往中間海拔越高，但氣壓相同，該處的等壓面往高處凸起，即為高氣壓，且該處位于高空，則其近地面低空存在一個(gè)低壓；在根據(jù)圖中指向標(biāo)可以確定，A地的近地面位于低壓的正南方，所以此時(shí)吹的風(fēng)為西南風(fēng)。第2題，當(dāng)該類天氣系統(tǒng)控制亞洲大陸時(shí)，說明近地面存在的是一個(gè)大的低氣壓中心即亞洲低壓，此時(shí)北半球?yàn)橄募尽⒛习肭驗(yàn)槎?，所以長江三角洲地區(qū)盛行東南風(fēng)。

【答案】1．C 2．D

二、氣壓差的分析與應(yīng)用

熱力環(huán)流中氣壓分布的大小可從水平方向和垂直方向上判斷。

同一水平面上，氣溫高的地方氣壓低，氣溫低的地方氣壓高，這主要取決于空氣密度的大小。氣溫高的地方空氣膨脹上升，該處空氣密度小，氣壓低；氣溫低的地方正好相反。在垂直方向上，隨著海拔升高，氣壓降低。如圖2中A，B，C，D四地，A地和B地位于近地面，C地和D地位于高空，所以在近地面A，B兩地的氣壓大小的比較是PB＞PA，而在高空，C，D兩地的氣壓大小的比較是PD＞PC；在垂直方向上比較，A，B兩地的氣壓值要大于C，D兩地的氣壓值。所以，圖2中A，B，C，D四地氣壓值高低的排序?yàn)镻B＞PA＞PD＞PC。

接下來，我們再比較A，D兩地與B，C兩地間的垂直氣壓差的大小。從上面的分析可知，近地面的氣壓值是PB＞PA，高空的氣壓值是PD＞PC，所以A，D兩地間的垂直氣壓差肯定小于B，C兩地間的垂直氣壓差，即垂直氣壓差的大小為PAD＜PBC。由此，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：在垂直方向上，近地面和高空的垂直氣壓差大，則近地面對應(yīng)的地方為高壓；近地面和高空的垂直氣壓差小，近地面對應(yīng)的地方為低壓。

【例2】下圖為近地面與3 0 0 0m高空垂直氣壓差示意圖。讀圖完成3，4題。

3．若a、b、c位于同一緯度，則下列情形可能出現(xiàn)的是（ ）

①a、c代表冬季的海洋 ②a、c代表夏季的海洋 ③b代表白天的陸地 ④b代表晚上的陸地

A．①③B．②③

C．①④D．②④

4．若a、b、c位于同一條經(jīng)線，且a、b、c三地之間形成的環(huán)流屬于三圈環(huán)流的一部分。則下列敘述正確的是（ ）

A．a(chǎn)、c之間的距離接近6 6 6 0k m

B．近地面大氣可能由b向a、c流動(dòng)

C．a(chǎn)、b和b、c之間一定盛行信風(fēng)

D．a(chǎn)、c所代表的氣壓帶移動(dòng)方向一定相反

【解析】第3題，分析圖中信息可知，a、b、c三地與3 0 0 0m高空的垂直氣壓差是a、c地大，b地小，即a、c地為高壓、b地為低壓。在結(jié)合熱力環(huán)流形成的過程可知，a、c地氣溫低、b地氣溫高，所以a、c可代表夏季的海洋，b可代表白天的陸地。第4題，a、b、c三地之間形成的環(huán)流是三圈環(huán)流的一部分，則a、c為兩個(gè)高壓帶，它們之間相距6 0°即6 6 6 0k m，近地面大氣是由高壓流向低壓，即由a、c向b流動(dòng)；選項(xiàng)中C、D兩個(gè)選項(xiàng)的說法過于絕對。

【答案】3．B 4．A

氣壓高低取決于單位體積空氣柱的重量，一般而言，空氣密度越大，單位空氣柱重量越重，產(chǎn)生的大氣壓強(qiáng)越大。熱力環(huán)流示意圖中的高低氣壓是以同一水平面（或說同一海拔）來比較的，如近地面受熱的地方形成低壓，遇冷的地方形成高壓，這里一低一高都是指近地面的氣壓高低。從近地面往高空，空氣越來越稀薄，因此氣壓越來越低，到了高空分別形成高壓和低壓，這里一高一低，都是指同海拔的高空氣壓值。

綜上所述，盡管熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)中最簡單的一種形式，但其原理和內(nèi)涵還是比較豐富的，掌握熱力環(huán)流的形成過程，并分析其等壓面的繪制、水平和垂直方向上氣壓差的大小變化，對于平時(shí)解題有很大幫助。在復(fù)習(xí)備考中，只有不斷地積累和深入研究問題，才能不斷提升綜合解題能力和個(gè)人的地理素養(yǎng)。

（作者單位：山東省東營市第二中學(xué)）