运用数值模拟法突破热力环流难点

张智泉

〔关键词〕 地理教学；热力环流；

数值模拟法

〔中图分类号〕 G633.55

〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463（2012）

22—0085—01

热力环流是高中地理教学的重点和难点。学生在学习这部分内容时，往往难以正确理解高低空气压数值的绝对性和高低气压的相对性，无法把握热力环流的本质。笔者运用数值模拟法来讲解这一问题，则收到了理想的教学效果。其具体步骤如下：

一、模拟初始状态

如图1，假设在单位面积A和单位面积B上各有一延伸至大气上界的空气柱，鉴于高低空空气密度的差异，则可以用数值“800”和“200”分别来表示假定两空气柱内低空与高空的空气重量。那么，按照气压的定义，A处低空气压在数值上就等于A上部整个空气柱内空气的重量，即1000（800+200），A处高空（虚线处）气压则为虚线以上空气柱内空气的重量，即200；B处低高空气压与A一样，也分别为1000和200。此时，由于同一水平面内气压相等，所以不会产生热力环流。

二、模拟空气运动过程

如图2，如果A处空气受热，B处空气受冷，则会发生如下变化：A处空气受热膨胀上升，密度变小，假设低空有100单位重量空气上升到高空，高空空气柱因增多100单位重量空气，密度增大，其中有部分空气必然会溢出，可能会有50单位重量空气溢出。同样的道理，B处空气受冷收缩下沉，密度增大，假设高空有100单位重量空气下降到低空，高空空气柱因减少100单位重量空气，密度减小，外部必然会有空气补充进来，可能会有50单位重量空气流入。这样就形成了图2所示空气运动模式。

三、模拟热力环流的形成

如图3，空气的流动可造成空气重量的重要改变，高低空气压数值也会发生相应的变化。A、B两处低高空空气重量分别变为：A低空700（800-100），A高空250（200+100-50），B低空900（800+100），B高空150（200-100+50）。A、B两处低高空气压数值分别变为：A低空950（700+250），A高空250，B低空1050（900+150），B高空150。到此为止，气压的绝对数值关系在图中一览无余。而在同一水平面，气压的相对高低（即高低气压）也对比明显，空气由高压流向低压，热力环流自然就形成了。

?? 编辑：孟 刚