“熱力環(huán)流”中的常見問題釋疑

劉立棟

老師，您好！

我在學習“熱力環(huán)流”這部分內(nèi)容時感到有些知識容易混淆，有些問題也不好理解，感覺一頭霧水，自己還不好意思問同學，懇請您能在百忙之中給我梳理一下。

[JY]山東省寧陽一中高一（2）班王偉

王偉同學，你好！

熱力環(huán)流是大氣運動部分的重點和難點知識。高一新生在學習過程中通常會遇到像你一樣的困惑，你提出的問題很重要，也很有代表性和普遍性，從你的困惑來看，歸納起來主要存在概念模糊不清、原理理解不透等問題。下面我就這部分內(nèi)容的疑難點梳理如下：

一、關于大氣運動的原因

大氣運動的原因分為根本原因和直接原因。大氣運動的根本原因是由于太陽輻射在地球表面各緯度加熱不均勻，使地表受熱不均，導致同一水平面上產(chǎn)生氣壓差異，單位距離間的氣壓差叫氣壓梯度。水平面上存在的氣壓梯度，產(chǎn)生了水平氣壓梯度力，它促使大氣由高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)，從而形成風?？梢?，大氣運動的根本原因是冷熱不均，直接原因是氣壓差異，回答時一定要看清問題設問問的是什么原因。

例1圖1為“太陽墻工作原理示意圖”。讀圖，回答問題。

圖示氣流運動的根本原因是（）

A.氣壓梯度力B.太陽輻射

C.風能D.地轉(zhuǎn)偏向力

【解析】本題考查大氣運動的根本原因。大氣運動的原因有根本原因和直接原因，本題要求回答大氣運動的根本原因，即由于太陽輻射使地球表面各緯度受熱不均勻造成的。

【答案】B

二、關于對熱力環(huán)流形成的理解

理解熱力環(huán)流的形成，一定要抓住“一個關鍵、四個步驟”?！耙粋€關鍵”即確定近地面兩點的冷熱：熱容量大的地球表面，白天氣溫較低，夜晚氣溫較高；熱容量小的地球表面，白天氣溫較高，夜晚氣溫較低?！八膫€步驟”分別是：1.熱上升、冷下降——近地面熱空氣上升，近地面冷空氣下降；2.熱低壓、冷高壓——近地面冷的地方形成高壓，近地面熱的地方形成低壓；3.近地面氣壓與高空氣壓性質(zhì)相反——近地面為高壓，其高空為低壓；近地面為低壓，其高空為高壓；4.水平氣流從高壓流向低壓。用圖示進行解讀，如圖2所示：

這里要特別注意的是：

1.氣壓的高低是相對于同一水平高度而言的，因而高壓的數(shù)值并不一定大于低壓的數(shù)值。同一水平面上，高壓區(qū)的數(shù)值大于低壓區(qū)；同一垂直方向上，近地面低壓的數(shù)值要高于對應高空高壓的數(shù)值。

2.氣流不一定由高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)。同一水平面上，氣流總是從高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)；但在垂直方向上氣流則有可能由低氣壓區(qū)流向高氣壓區(qū)。

例2閱讀下面材料，回答有關問題。

材料一風能是可再生的綠色能源，但越來越多的研究表明，全球變暖可能正一點一點地“侵蝕”著這個能源“新星”。國家氣候中心的一項最新研究顯示，近50年來，我國大部分地區(qū)的風速越來越慢——也就是說，風變小了。

材料二某海岸附近的等壓面示意圖（圖3）。

（1）圖3所示情況可能出現(xiàn)于圖4中的[CD#4]（時段）。

（2）“近50年來，我國大部分地區(qū)的風速越來越慢——也就是說，風變小了”，若材料二圖示為我國現(xiàn)在的等壓面示意圖，則圖中a、b間等壓面的彎曲程度應該比50年前[CD#4]。（填“變大”或“變小”）

（3）試在圖3中畫出此時的熱力環(huán)流方向。

（4）圖5為圖3所示地區(qū)的水平氣壓分布圖，圖中箭頭表示所處位置的最終風向。

①該圖所示地區(qū)位于（）

A.北半球B.南半球

C.東半球D.西半球

②在圖中箭頭處畫出風所受的力，用F1表示水平氣壓梯度力、F2表示地轉(zhuǎn)偏向力、F3表示摩擦力。

【解析】第（1）題，圖3中海洋上等壓面上凸，為高壓，海洋氣溫低于陸地，讀圖4可知只有8～16時海洋氣溫低于陸地。第（2）題，“風變小了”說明水平氣壓梯度力變小，單位距離間的氣壓差變小，故甲、乙間的等壓面彎曲程度也變小。第（3）題，根據(jù)近地面氣壓高低即可畫圖。第（4）題，依據(jù)圖示最終風向相對于水平氣壓梯度力右偏，可確定該地區(qū)位于北半球。

【答案】（1）8～16時（2）變?。?）如圖6。（4）①A②如圖7。

三、關于氣溫和氣壓的關系

氣溫與氣壓的關系可以這樣理解：

1.若只考慮熱力因素，在近地面，氣溫高的地方氣壓就低，氣溫低的地方氣壓就高。

2.在同一地點上空的不同高度，海拔越高氣壓越低，海拔越低氣壓越高。

3.在同一地點上空的不同高度，海拔越高氣溫越低，海拔越低氣溫越高。（逆溫現(xiàn)象除外）

4.在同一地點，低空是高壓，高空就是低壓；低空是低壓，高空就是高壓。

5.在等壓面分布圖上，等壓面向高處凸出的地方，氣壓偏高；等壓面向低處凸出的地方，氣壓偏低。

6.在等溫面分布圖上，等溫面向高處凸出的地方，氣溫偏高；等溫面向低處凸出的地方，氣溫偏低。

例3圖8示意某地近地面與高空氣壓狀況（熱力原因形成），讀圖，回答（1）～（2）題。

（1）與M地相比，N地（）

A.氣溫高、氣壓低

B.氣溫低、氣壓高

C.氣溫高、氣壓高

D.氣溫低、氣壓低

（2）若圖示地區(qū)位于北半球，則M、N兩地間的風向是（）

A.東南風B.西北風

C.西南風D.東北風

【解析】第（1）題，圖中M地等壓面向下凹為低壓，則N處氣壓較M地高；根據(jù)題意，圖中氣壓是由熱力原因形成的，故近地面M地是由于氣溫高，氣體膨脹上升形成的低壓，則M地的氣溫高于N地。第（2）題，水平方向的氣流是從高壓流向低壓，在北半球向右偏，故水平方向的氣流由N地流向M地，向右偏轉(zhuǎn)為東南風。

【答案】（1）B（2）A

四、常見熱力環(huán)流及影響

現(xiàn)實生活中熱力環(huán)流的形式比較多，主要由以下幾種形式：

1.海陸風

（1）成因分析——海陸熱力性質(zhì)差異是海陸風形成的前提和關鍵。

（2）影響與應用：

海陸風使海濱地區(qū)氣溫日較差減小，夏季氣溫低，空氣較濕潤，是避暑的好地方。

2.山谷風[HJ1.8mm]

（1）成因分析——山坡的熱力變化是關鍵。

（2）影響與應用。

山谷和盆地常因夜間冷的山風吹向谷底，使谷底和盆地內(nèi)形成逆溫層，大氣穩(wěn)定，易造成大氣污染。所以，山谷地區(qū)不宜布局有污染的工業(yè)。

3.市區(qū)與郊區(qū)之間的熱力環(huán)流

（1）成因分析——“城市熱島”的形成：

（2）影響與應用。

一般將綠化帶布置在氣流下降處以及下降距離以內(nèi)，而將衛(wèi)星城或污染較重的工廠布置在下降距離之外。

例4城市熱島效應是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象，熱島強度用城市和郊區(qū)兩個代表性觀測點的氣溫差值來表示。圖12為北京熱島強度四季平均日變化示意圖，讀圖回答（1）～（3）題。

（1）熱島效應最強的季節(jié)是（）

A.春季B.夏季

C.秋季D.冬季

（2）夏季一天中熱島效應最強的時間段是（）

A.6：00～8：00B.10：00～12：00

C.12：00～16：00D.22：00～4：00

（3）減弱北京市熱島效應的主要措施有（）

①增加綠化面積②機動車限行③冬季利用地熱采暖④道路鋪設滲水磚

A.①②B.③④

C.①③D.②④

【解析】第（1）題，熱島強度用城市和郊區(qū)兩個代表性觀測點的氣溫差值來表示，氣溫差越大，則熱島效應越強，從圖中看出，冬季的城市與郊區(qū)的氣溫差最大。第（2）題，熱島效應最強的時間段就是城市與郊區(qū)溫差最大的時間段，讀圖可知夏季一天中22：00～4：00的溫差最大。第（3）題，用地熱采暖不符合北京實際情況，應排除③，鋪設滲水磚與減弱城市熱島效應無關，應排除④。

【答案】（1）D（2）D（3）A

五、關于等壓面的判讀及應用

關于對等壓面的判讀及其在現(xiàn)實中的應用問題，我們可以借助以下圖示：

1.判讀氣壓

（1）由于大氣密度隨高度增加而降低，不同高度的大氣所承擔的空氣柱高度不同，導致在垂直方向上隨著高度增加氣壓降低，即PA>PC，PB>PD。

（2）因地面冷熱不均，導致同一水平面上出現(xiàn)氣壓差異，進而等壓面發(fā)生彎曲，同一水平面上，等壓面上凸處氣壓高，下凹處氣壓低，即PC>PD，PB>PA。

（3）同一垂直方向上，近地面和高空的氣壓區(qū)類型相反，若近地面為高壓，高空則為低壓。

2.應用

（1）判斷氣壓高低：如圖13中比較同一地點不同高度氣壓值和同一水平面上不同點的氣壓值可得：PB>PA>PC>PD。

（2）判斷下墊面的性質(zhì)和冷熱：

①判斷陸地與海洋（湖泊）：

夏季：等壓面下凹者為陸地，氣溫較高；上凸者為海洋（湖泊），氣溫較低。

冬季：等壓面下凹者為海洋（湖泊），氣溫較高；上凸者為陸地，氣溫較低。

②判斷裸地與綠地：裸地同陸地，綠地同海洋。

③判斷城區(qū)與郊區(qū)：等壓面下凹者為城區(qū)，氣溫較高；上凸者為郊區(qū)，氣溫較低。

（3）判斷近地面天氣狀況和氣溫日較差：

等壓面下凹處，多陰雨天氣，氣溫日較差較小，如圖13中的A地；

等壓面上凸處，多晴朗天氣，氣溫日較差較大，如圖13中的B地。

例5讀“北半球某地近地面與高空氣壓狀況（熱力原因形成）示意圖”（圖14），回答（1）～（2）題。

（1）關于圖示甲、乙、丙、丁四地的說法，正確的是（）

A.氣溫：甲>乙>丁>丙

B.海拔：丙>丁>甲>乙

C.密度：乙>甲>丁>丙

D.氣壓：甲>乙>丙>丁

（2）此時，圖中M地吹（）

A.東北風B.東南風

C.西北風D.西南風

【解析】第（1）題，同一水平面上等壓面上凸為高壓，下凹為低壓，甲處氣壓高于乙處，丙處氣壓高于丁處；同一垂直面上，海拔高氣壓低，故氣壓甲>乙>丙>丁。第（2）題，同一水平面上空氣從氣壓高的地方流向氣壓低的地方，近地面最終形成的風向向右偏轉(zhuǎn)且與等壓線成一定的夾角，故M處為東北風。

【答案】（1）D（2）A

六、關于季風環(huán)流的相關知識

1.季風的概念

由于大陸和海洋在一年之中增熱和冷卻程度不同，在大陸和海洋之間大范圍的、風向隨季節(jié)有規(guī)律改變的風，稱為季風。形成季風最根本的原因是地球表面性質(zhì)不同，熱力反映的差異。它是由海陸分布、大氣環(huán)流、大陸地形等因素造成的，以一年為周期的大范圍的冬夏季節(jié)盛行風向相反的現(xiàn)象，一般分為夏季風和冬季風。

2.季風的成因分析

季風形成的原因，主要是海陸間熱力環(huán)流的季節(jié)變化。夏季大陸增熱比海洋劇烈，氣壓隨高度變化慢于海洋上空，所以到一定高度，就產(chǎn)生從大陸指向海洋的水平氣壓梯度，空氣由大陸指向海洋，海洋上形成高壓，大陸形成低壓，空氣從海洋流向大陸，形成了與高空方向相反的氣流，構(gòu)成了夏季的季風環(huán)流。在我國表現(xiàn)為東南季風和西南季風。夏季風溫暖而濕潤。

冬季大陸迅速冷卻，海洋上溫度比陸地要高些，因此大陸為高壓，海洋上為低壓，低層氣流由大陸流向海洋，高層氣流由海洋流向大陸，形成冬季的季風環(huán)流。在我國表現(xiàn)為西北季風和東北季風。冬季風十分干冷。

不過，海陸影響的程度，與緯度和季節(jié)都有關系。冬季中、高緯度海陸影響大，陸地的冷高壓中心位置在較高的緯度上，海洋上為低壓。夏季低緯度海陸影響大，陸地上的熱低壓中心位置偏南，海洋上的副熱帶高壓位置向北移動。

當然，行星風帶的季節(jié)移動，也可以使季風加強或削弱，但不是基本影響因素。至于季風現(xiàn)象是否明顯，則與大陸面積大小、形狀和所在緯度位置有關系。大陸面積大，由于海陸間熱力差異形成的季節(jié)性高、低壓就強，氣壓梯度季節(jié)變化也就大，季風也就越明顯。北美大陸面積遠遠小于歐亞大陸，冬季的冷高壓和夏季的熱低壓都不明顯，所以季風也不明顯。大陸形狀呈臥長方形，從西歐進入大陸的溫暖氣流很難到達大陸東部，所以大陸東部季風明顯。北美大陸呈豎長方形，從西岸進入大陸的氣流可以到達東部，所以大陸東部也無明顯季風。大陸緯度低，無論從海陸熱力差異，還是行星風帶的季節(jié)移動，都有利于季風形成，在歐亞大陸的緯度位置達到較低緯度，在北美大陸則主要分布在緯度30°以北，所以歐亞大陸季風比北美大陸明顯。

3.東亞季風和南亞季風的比較

強調(diào)：海陸熱力性質(zhì)差異并非季風形成的唯一原因。

氣壓帶和風帶的季節(jié)移動也是形成季風的重要原因。南亞夏季的西南季風是由于東南信風帶北移，越過赤道，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下向右偏轉(zhuǎn)而形成的；與之類似的是澳大利亞北部1月份的西北季風，是由于東北信風帶南移，越過赤道，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下向左偏而形成的。

方法技巧：圖示法記憶季風環(huán)流

4.季風和海陸風的區(qū)別與聯(lián)系

相同之處：都是由于海陸熱容量差異所導致的海陸熱力差異引起風向隨時間的變化。

不同之處：

季風：風向是隨季節(jié)而改變的。夏季大陸地面升溫快于海洋，大陸溫度高于海洋，從而導致了大陸上氣流上升，海洋上氣流下沉，近地面氣流由海洋流向陸地；而冬季正好相反，由于陸地降溫快于海洋，海洋溫度高于陸地，所以海洋上氣流上升，而陸地上氣流下沉，近地面盛行由陸地吹向海洋的風。

海陸風：風向是隨晝夜而改變的。白天大陸地面升溫快于海洋，大陸溫度高于海洋，從而導致了大陸上氣流上升，海洋上氣流下沉，近地面盛行由海洋吹向陸地的風——海風；而夜晚正好相反，由于陸地降溫快于海洋，海洋溫度高于陸地，形成了海洋上氣流上升，而陸地上氣流下沉，近地面盛行由陸地吹向海洋的風——陸風。

5.世界主要季風氣候類型

（1）溫帶季風氣候

分布：出現(xiàn)在北緯35°～55°左右的亞歐大陸東岸，包括中國東部秦嶺-淮河一線以北地區(qū)、朝鮮半島、日本的北部以及俄羅斯遠東地區(qū)的南部。

特點：夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。年降水量1000毫米左右，約有三分之二集中于夏季（夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥）。四季分明，冬夏季風方向變化顯著。

（2）亞熱帶季風氣候

亞熱帶季風氣候分布在北緯25°～35°左右的亞熱帶大陸東岸，它是熱帶海洋氣團和極地大陸氣團交替控制和互相角逐交綏的地帶。主要分布在中國東部秦嶺—淮河一線以南、熱帶季風氣候型以北的地帶，以及日本南部和朝鮮半島南部等地。該氣候區(qū)域冬季不冷，1月平均溫普遍在0℃以上，夏季較熱，7月平均溫度一般為25℃左右，冬夏風向有明顯變化，年降水量一般在1000毫米以上，且主要集中在夏季，冬季較少。這類氣候以中國東南部最為典型，其他地區(qū)由于冬季也有相當數(shù)量的降水，冬夏干濕差別不大，因此被稱為亞熱帶季風性濕潤氣候。

（3）熱帶季風氣候

分布于北緯10°至25°之間的大陸東岸。主要分布在中南半島、印度半島的大部分地區(qū)，零星分布于中國臺灣南部、廣東南部、廣西南部、海南島、云南西雙版納，以及菲律賓群島北部；此外，在澳大利亞大陸北部沿海地帶也有分布。總體分布在東南亞、中南半島等地。

例6鄱陽湖地區(qū)夏季的風向、降水等受西太平洋副熱帶高壓脊位置變化的影響。鄱陽湖汛期水位上升，湖面遼闊；枯水期水位下降，水流歸槽成為“贛江”（圖17）。圖中的沙嶺沙山（29.5°N附近）形成于2萬年前，由松散沙粒組成。沙山臨湖一側(cè)發(fā)育了一系列壟（脊）槽（谷）相間的地形。受大氣環(huán)流和地形分布（圖16）的影響，圖17所示地區(qū)（）

A.全年以偏北風為主，冬半年風速較大

B.夏半年以西南風為主，風速較大

C.全年以偏南風為主，夏半年風速較小

D.冬半年以東北風為主，風速較小

【解析】東亞冬季風的勢力強于夏季風，冬半年的風速較大；冬季該地盛行偏北風；夏季7、8月份西太平洋副熱帶高壓脊位于我國30°N附近的長江中下游地區(qū)，該地位于29.5°N附近，副高控制下氣流下沉，為無風區(qū)，故該地區(qū)盛行偏南風的時間要短于盛行偏北風的時間，全年以偏北風為主。

【答案】A

例7讀全球某月等壓線（單位：hPa）分布圖（圖18），回答下列問題。

（1）圖中表示的季節(jié)是[CD#4]，理由是[CD#4]。

（2）此時控制冰島的大氣活動中心是[CD#4]，冰島的風向是[CD#4]，北印度洋海區(qū)洋流呈[CD#4]方向流動。

（3）某月干燥的東北風與潮濕的西南風相會于甲地，試從氣壓帶風帶季節(jié)性移動的角度分析其形成過程。

（4）簡述亞歐大陸氣壓中心的季節(jié)變化特征及對東亞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

【解析】第（1）題，從圖中數(shù)據(jù)可以判斷，此時亞歐大陸受高壓控制，風由大陸吹向海洋，北半球為冬季。第（2）題，在北半球冬季，冰島受低壓控制，刮偏南風；北印度洋受東北季風影響，洋流呈逆時針方向流動。第（3）題，甲地為非洲赤道以北地區(qū)，北半球夏季時，受太陽直射點北移的影響，兩支氣流在此相會。第（4）題，由于海陸熱力性質(zhì)差異顯著，亞歐大陸在冬、夏季節(jié)氣壓中心變化明顯，使得東亞地區(qū)形成全球最典型的季風氣候，非常利于水稻種植業(yè)的發(fā)展。

【答案】（1）北半球冬季（南半球夏季）北半球陸地出現(xiàn)高壓中心，南半球陸地出現(xiàn)低壓中心（或者赤道低氣壓帶南移）

（2）（冰島）低壓偏南風逆時針

（3）夏季，隨著太陽直射點北移，赤道低氣壓帶北移至甲地附近，南半球的東南信風向北越過赤道后右偏為西南季風，從而與東北信風在此會合。

（4）夏季，亞歐大陸被低壓控制，冬季則被高壓控制。由于氣壓中心的季節(jié)變化明顯，東亞形成了全球最典型的季風氣候，該氣候區(qū)雨熱同期，使東亞地區(qū)成為典型的水稻種植區(qū)。