山谷風(fēng)的“枝枝葉葉”

安徽 孫 建 楊崇廣

山谷風(fēng)的“枝枝葉葉”

熱力環(huán)流是中學(xué)地理中重要的地理原理，在自然界中普遍存在著，如：海陸風(fēng)、城市風(fēng)和山谷風(fēng)，都是熱力環(huán)流的具體表現(xiàn)。其中，山谷風(fēng)理解起來較難。下面就山谷風(fēng)形成的根由及引申做一些探究。

一、山谷風(fēng)的成因

通常我們對(duì)山谷風(fēng)的成因是這樣解釋說明的：如下左圖，在山區(qū)，山峰與谷底相比，白天由于山峰空氣增溫快，溫度高，空氣膨脹上升，氣壓低，而谷底空氣增溫慢，溫度低，空氣收縮下沉，氣壓高，因此，空氣由高壓吹向低壓，沿坡面上升，形成谷風(fēng)。如下右圖，夜間，因山峰空氣散熱降溫快，空氣收縮下沉，形成高壓，冷而重的空氣會(huì)沿坡面下滑，而谷底降溫慢，氣溫相對(duì)較高，氣流輻合上升，地表從山坡流向谷底的風(fēng)稱之為山風(fēng)。

以上的解釋，“粗略”地看，思路清晰，似乎可以理解，但是“細(xì)究”起來，仍有疑點(diǎn)，為什么白天山峰增溫快、谷底增溫慢？為什么夜晚山峰降溫快、谷底降溫慢？此處仍然需要深入探究。如下圖：

圖①中，白天，地面接收太陽輻射能增溫成為“熱源”，山峰A與同一高度自由大氣B相比，A離地面近、B離地面遠(yuǎn)，越靠近地面“熱源”增溫越快，A處溫度高，空氣膨脹上升，B處溫度相對(duì)較低，空氣收縮下沉，同理C、E處空氣上升，D、F處空氣下沉，從氣流連續(xù)性上看，山峰處氣流上升、谷底中氣流下沉，近地表空氣由谷底流向山峰，形成谷風(fēng)，高空氣流從A處上空流向B處上空，補(bǔ)償下沉的空氣，形成熱力環(huán)流。反之，如圖②所示，夜晚，無太陽輻射，地面因向外輻射散熱而成為“冷源”，山峰G處與同一海拔高度的自由大氣H處相比，G離地面近，受“冷源”影響大，溫度低，空氣收縮下沉，形成高壓，H處離地面“冷源”遠(yuǎn)，受其影響小，溫度相對(duì)較高，空氣上升，形成低壓。同理J、L處空氣下沉，K、M處空氣上升，氣流運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，夜晚，近地面氣流由山峰吹向谷底，形成山風(fēng)，高空氣流從H上空流向G上空，補(bǔ)償下沉的空氣，形成熱力環(huán)流。這樣的解釋更細(xì)致，同時(shí)，與人教版教材中“大氣受熱過程”原理相一致，或許更容易理解。

二、山谷風(fēng)的引申

1.“半山谷風(fēng)”——山頂與山麓之間的山谷風(fēng)

假想將上述的山谷“切開”，留下半個(gè)山谷，如下圖所示，山谷風(fēng)是否存在呢？按熱力環(huán)流原理，山谷風(fēng)仍然是存在的，上述的山峰與谷底可以視為下圖中的山頂與山腳或山麓，在山頂與山麓之間的熱力環(huán)流是存在的，也就是說，山頂與山麓之間的山谷風(fēng)是存在的。在我國古詩詞中有許多類似于“山腰夜半風(fēng)乍起”的描述，就是很好的證明。

2.山谷風(fēng)的推思

由山頂與山麓之間存在熱力環(huán)流、存在“半山谷風(fēng)”，可以進(jìn)一步推測，兩種地貌過渡地帶，如高原與平原的過渡地帶、我國三大階梯過渡地帶，地勢高差較為明顯的地區(qū)，都應(yīng)該有熱力環(huán)流即“半山谷風(fēng)”的存在。

三、山谷風(fēng)的“再引申”與思辨

問題：下圖中P處，白天的風(fēng)向是什么？

按照熱力環(huán)流原理，白天時(shí)，沿PA、PB、PE方向有谷風(fēng)，與PA、PB方向相比，PE山谷(或山坡)由P向E的方向延伸的更遠(yuǎn)，高差更大，因而溫差更大、氣壓梯度更大、氣壓梯度力更大，所以沿PE方向風(fēng)速更大。再加上沿PA、PB方向坡度陡，而PE方向坡度緩，因而，白天P地的盛行風(fēng)向是西南風(fēng)。

四、山谷風(fēng)的其他方面

山谷風(fēng)的日變化：在一天中由山風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣蕊L(fēng)，或由谷風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯斤L(fēng)，風(fēng)向的變化，其根源是溫度變化。根據(jù)大氣受熱過程原理，其轉(zhuǎn)換應(yīng)在日出和日落之后：日出之后，山峰處接受太陽輻射能增溫快，當(dāng)其溫度超過了同一高度自由大氣溫度時(shí)，氣溫高低出現(xiàn)了轉(zhuǎn)換，氣壓發(fā)生了變化，風(fēng)向由山風(fēng)變成為谷風(fēng)；同理，在日落之后，山峰處散熱降溫快，當(dāng)其溫度低于同一高度自由大氣溫度時(shí)，氣壓發(fā)生變化，風(fēng)向由谷風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯斤L(fēng)。

山谷風(fēng)的季節(jié)變化：隨著季節(jié)的變化，晝夜長短隨之變化。冬季時(shí)，晝短夜長，山風(fēng)時(shí)間長、勢力強(qiáng)，谷風(fēng)時(shí)間短、勢力弱。相反，夏季時(shí)，晝長夜短，山風(fēng)的時(shí)間短、勢力弱，谷風(fēng)的時(shí)間長、勢力強(qiáng)。

山谷風(fēng)存在的條件：山谷風(fēng)是屬于局部小區(qū)域范圍內(nèi)的熱力環(huán)流，與大氣環(huán)流相比，勢力弱。因而，只有在大尺度的氣流勢力較弱時(shí)，熱力環(huán)流即山谷風(fēng)才能明顯地表現(xiàn)出來，因而，在山區(qū)，不是每天都能清晰地感受到山風(fēng)與谷風(fēng)的轉(zhuǎn)換。

【針對(duì)性練習(xí)】

圖1示意天山天池氣象站周邊區(qū)域等高線分布，圖2示意該氣象站某日山谷風(fēng)風(fēng)速變化狀況。據(jù)此完成1～3題。

1.該日氣象站晝夜風(fēng)向

( )

A.以西北風(fēng)為主

B.以東南風(fēng)為主

C.白天為東南風(fēng)，夜晚為西北風(fēng)

D.白天為西北風(fēng)，夜晚為東南風(fēng)

2.該日氣象站山風(fēng)與谷風(fēng)相比較

( )

A.受天池影響，山風(fēng)較快

B.受河谷地形影響，山風(fēng)較谷風(fēng)快

C.受積雪冰川影響，山風(fēng)較谷風(fēng)快

D.受晝夜長短影響，山風(fēng)較谷風(fēng)快

3.該氣象站山谷風(fēng)特點(diǎn)及其轉(zhuǎn)換敘述正確的是

( )

A.谷風(fēng)較山風(fēng)更為濕潤

B.冬季時(shí)，受山風(fēng)影響時(shí)間更長

C.山谷風(fēng)轉(zhuǎn)化時(shí)間約為日出日落前后

D.山風(fēng)轉(zhuǎn)谷風(fēng)時(shí)，當(dāng)?shù)貧鉁仫@著下降

【參考答案及解析】

1.D 根據(jù)圖中顯示，白天以谷風(fēng)為主，夜間以山風(fēng)為主，所以白天谷風(fēng)應(yīng)從氣象站吹向右下側(cè)的山峰，為西北風(fēng)；夜間山風(fēng)應(yīng)從山峰吹向氣象站，為東南風(fēng)。

2.C 據(jù)圖可知，山風(fēng)存在的時(shí)間比谷風(fēng)長，山谷風(fēng)轉(zhuǎn)化的時(shí)間均發(fā)生在日出日落之后的一段時(shí)間。受圖中右下側(cè)山峰積雪冰川的影響，使山頂溫度進(jìn)一步降低，加強(qiáng)了山風(fēng)。

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