熱力環(huán)流中氣壓、氣溫與海拔高度的關(guān)系

吳艷

大氣不僅可以支持燃燒、供給呼吸，還能通過過濾紫外線、阻擋流星體等方式保護(hù)地球生命的安全。大氣是地球自然地理環(huán)境的重要組成部分，它在地理環(huán)境的發(fā)展演化中扮演著重要的角色，同時(shí)也對(duì)人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)產(chǎn)生重要影響。

《地球上的大氣》一直是學(xué)業(yè)水平考試乃至高考的重中之重。而熱力環(huán)流作為大氣運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單的形式，是學(xué)習(xí)大氣部分必須掌握的基礎(chǔ)地理原理。熱力環(huán)流中最具代表性的例子有海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng)等，它們不僅影響地理環(huán)境的發(fā)展，也關(guān)乎人類活動(dòng)，如熱島環(huán)流帶來的城市風(fēng)，下沉氣流的位置是城市規(guī)劃中布局功能區(qū)的參考因素之一。所以，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)務(wù)必理解、掌握這些環(huán)流形成的機(jī)制和過程。

在熱力環(huán)流中，熱量分布的差異如何形成高、低氣壓進(jìn)而導(dǎo)致空氣的環(huán)流運(yùn)動(dòng)，是不少學(xué)生學(xué)習(xí)中的障礙。他們不能正確完成熱力環(huán)流的過程示意圖，分析不清楚熱力環(huán)流中氣溫、氣壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，甚至簡(jiǎn)單地記成：氣溫低則氣壓高，氣溫高則氣壓低。事實(shí)果真如此嗎？影響氣溫、氣壓高低差異的因素有很多，在熱力環(huán)流中，除了要考慮冷熱狀況差異，還要分析高空與近地面的差異，即海拔高度對(duì)氣溫、氣壓的影響。現(xiàn)在我們通過一道常見例題來分析探究一下突破熱力環(huán)流慣性思維的簡(jiǎn)單方法：

【例】 讀圖1“某區(qū)域等高面與等壓面關(guān)系示意圖”，回答下列問題。

（1）圖1中第①～第⑤點(diǎn)，氣壓最高的是 ，氣壓最低的是 。

（2）在圖1中用“→”畫出熱力環(huán)流。

同學(xué)們的錯(cuò)誤普遍集中在把第④點(diǎn)判斷成氣壓最低，而第⑤點(diǎn)氣壓最高。只要這個(gè)判斷出錯(cuò)，答案就不會(huì)正確。究其原因，是有些同學(xué)沒有真正理解近地面受熱不均后熱力環(huán)流的形成過程，空氣的運(yùn)動(dòng)如何影響等高面上氣壓的變化，影響了判斷。

此問題的突破點(diǎn)在于明確兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即海拔與氣溫的關(guān)系、海拔與氣壓的關(guān)系。

任一地點(diǎn)的氣壓值均隨海拔高度的升高而降低——?dú)鈮菏亲饔迷趩挝幻娣e上的大氣壓力，在數(shù)值上等于單位面積上的垂直空氣柱所受到的重力（海拔越高，空氣柱越短）（如圖2）。正常情況下，一個(gè)地點(diǎn)的近地面大氣（對(duì)流層）氣溫均隨海拔高度的升高而降低——熱源是地面。

理想狀態(tài)下，同一海拔高度氣壓值應(yīng)相等，等壓面分布應(yīng)表現(xiàn)為自地面向高空平行分布且氣壓值隨海拔遞減（如圖3）。

而當(dāng)太陽輻射分布不均時(shí)，即各地有冷熱差異，會(huì)導(dǎo)致空氣產(chǎn)生垂直方向的升降運(yùn)動(dòng)（如圖4）。

空氣一旦有了升降運(yùn)動(dòng)，必然影響到不同海拔高度上的氣壓值，于是，原理想狀態(tài)下（如圖3）同一海拔高度值相等、平行分布的等壓面，因A、B兩地空氣冷熱不均產(chǎn)生的升降運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，同一等高面上的氣壓值將不再相等，原水平存在的等壓面因?yàn)闅鈮褐档淖兓l(fā)生了彎曲（如圖5）。由于同一等高面上氣壓值有高低差異，水平方向上產(chǎn)生了從高壓區(qū)流向低壓區(qū)的空氣運(yùn)動(dòng)，形成熱力環(huán)流。

在此環(huán)流中，必須明確：

（1）氣壓與海拔的關(guān)系：任一地點(diǎn)，海拔越高，氣壓越低。A、B兩地的高空，無論氣壓值如何變化，均比其對(duì)應(yīng)的近地面氣壓值低（如圖5）。圖中所標(biāo)注的氣壓高、低差異，僅局限在同一水平面上比較。

（2）氣溫與氣壓的關(guān)系：熱力環(huán)流中并非冷的地方氣壓就高，熱的地方氣壓就低。實(shí)際情況應(yīng)該是近地面受熱多的地方氣壓低，受熱少的地方氣壓高；高空的高、低氣壓值差異是由空氣的垂直升降導(dǎo)致的，因此不能斷定高空的低壓處氣溫高，高壓處氣溫低。

（3）氣壓與空氣運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：氣流從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。此規(guī)律僅局限在同一水平面上，空氣由高壓流向低壓。圖5中空氣的垂直升降運(yùn)動(dòng)是由于受熱不均而致，非受水平氣壓梯度力的緣故。

同學(xué)們明確以上關(guān)系，即可掌握熱力環(huán)流運(yùn)動(dòng)形成中的基本原理。例題中圖1所示氣壓高低為：A>B>④>③=②=①>⑤，氣流運(yùn)動(dòng)狀況如圖6所示：