热力环流中等压面和气压差的分析

山东 于见宝

热力环流中等压面和气压差的分析

山东 于见宝

热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流，是大气运动最简单的形式。热力环流的形成过程如下图所示。

从热力环流的形成过程可以看出，大气运动首先是垂直运动，其成因是近地面的受热不均即热力原因；其次是水平运动，其运动原因是同一水平面上有气压差即动力原因。

一、等压面图的判读与分析

等压面图是等值线图的重要组成部分，而热力环流原理的掌握必须以等压面图为基础。对热力环流中等压面的分析包括以下几个关键点：

1．明确近地面气压与高空气压间的关系

在热力环流中，近地面的气压高低与高空相反，即在近地面如果存在一个低压，则在其高空一定存在一个高压。此外，高压、低压是针对同一水平面而言的，在同一个垂直空气柱上，越往高处气压值越低。

2．掌握等压面在高低空的凸向变化规律——凸高（压）为低（压），凸低（压）为高（压）

在近地面低空，如图2中B地气压高于A，F两地气压，B地（高气压）等压面向高空凸出或弯曲，A地（低气压）向低空凸出或弯曲；同样，在高空中，D，E两地气压高于C地气压，D，E两地（高气压）等压面向高空凸出或弯曲，C地（低气压）向低空凸出或弯曲，由此可总结为：气压无论高低空，高压凸向高空，低压凸向低空，或者“高压高弯，低压低弯”。

3．彻底明确等压面与等压线的空间关系

等压面是指在垂直方向上气压相等的面，反映出垂直方向上的气压差异（同高度相比，等压面向高空凸出气压高，向低空凸出气压低）。等压线是指同一水平面上气压相等的各点连线，反映出水平方向上的气压差异。某一高度的水平面切割等压面而得到的交线即为等压线。

如图3、图4两图的上部分别是10 0 8h P a、10 0 7h P a、10 0 6h P a、10 0 5h P a的几个等压面分布，图3中的等压面上凸，图4中的等压面下凹。气压的分布是用等高面上的等压线的分布来表示的，等压线是某一海拔高度相等的等高面与空中若干不同等压面相割，在等高面上形成的许多交线，如图3、图4两图的下部等压线。可以看出，等压面上凸区对应等压线的高值区，即为高气压区；等压面下凹处，对应等压线的低值区，即为低气压区。

【例1】下图为北半球某地5 0 0h P a等压面海拔（单位：m）分布图。读图完成1，2题。

1．此时，A地近地面的风向为（ ）

A．西北风B．东北风

C．西南风D．东南风

2．当该类天气系统控制亚洲大陆时（ ）

A．全球气压带和风带位置南移

B．北京寒冷干燥

C．北极处于极昼和极夜过渡时期

D．长江三角洲地区盛行东南风

【解析】第1题，图中显示越往中间海拔越高，但气压相同，该处的等压面往高处凸起，即为高气压，且该处位于高空，则其近地面低空存在一个低压；在根据图中指向标可以确定，A地的近地面位于低压的正南方，所以此时吹的风为西南风。第2题，当该类天气系统控制亚洲大陆时，说明近地面存在的是一个大的低气压中心即亚洲低压，此时北半球为夏季、南半球为冬季，所以长江三角洲地区盛行东南风。

【答案】1．C 2．D

二、气压差的分析与应用

热力环流中气压分布的大小可从水平方向和垂直方向上判断。

同一水平面上，气温高的地方气压低，气温低的地方气压高，这主要取决于空气密度的大小。气温高的地方空气膨胀上升，该处空气密度小，气压低；气温低的地方正好相反。在垂直方向上，随着海拔升高，气压降低。如图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两地的气压大小的比较是PB＞PA，而在高空，C，D两地的气压大小的比较是PD＞PC；在垂直方向上比较，A，B两地的气压值要大于C，D两地的气压值。所以，图2中A，B，C，D四地气压值高低的排序为PB＞PA＞PD＞PC。

接下来，我们再比较A，D两地与B，C两地间的垂直气压差的大小。从上面的分析可知，近地面的气压值是PB＞PA，高空的气压值是PD＞PC，所以A，D两地间的垂直气压差肯定小于B，C两地间的垂直气压差，即垂直气压差的大小为PAD＜PBC。由此，我们可以得出这样一个结论：在垂直方向上，近地面和高空的垂直气压差大，则近地面对应的地方为高压；近地面和高空的垂直气压差小，近地面对应的地方为低压。

【例2】下图为近地面与3 0 0 0m高空垂直气压差示意图。读图完成3，4题。

3．若a、b、c位于同一纬度，则下列情形可能出现的是（ ）

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

A．①③B．②③

C．①④D．②④

4．若a、b、c位于同一条经线，且a、b、c三地之间形成的环流属于三圈环流的一部分。则下列叙述正确的是（ ）

A．a、c之间的距离接近6 6 6 0k m

B．近地面大气可能由b向a、c流动

C．a、b和b、c之间一定盛行信风

D．a、c所代表的气压带移动方向一定相反

【解析】第3题，分析图中信息可知，a、b、c三地与3 0 0 0m高空的垂直气压差是a、c地大，b地小，即a、c地为高压、b地为低压。在结合热力环流形成的过程可知，a、c地气温低、b地气温高，所以a、c可代表夏季的海洋，b可代表白天的陆地。第4题，a、b、c三地之间形成的环流是三圈环流的一部分，则a、c为两个高压带，它们之间相距6 0°即6 6 6 0k m，近地面大气是由高压流向低压，即由a、c向b流动；选项中C、D两个选项的说法过于绝对。

【答案】3．B 4．A

气压高低取决于单位体积空气柱的重量，一般而言，空气密度越大，单位空气柱重量越重，产生的大气压强越大。热力环流示意图中的高低气压是以同一水平面（或说同一海拔）来比较的，如近地面受热的地方形成低压，遇冷的地方形成高压，这里一低一高都是指近地面的气压高低。从近地面往高空，空气越来越稀薄，因此气压越来越低，到了高空分别形成高压和低压，这里一高一低，都是指同海拔的高空气压值。

综上所述，尽管热力环流是大气运动中最简单的一种形式，但其原理和内涵还是比较丰富的，掌握热力环流的形成过程，并分析其等压面的绘制、水平和垂直方向上气压差的大小变化，对于平时解题有很大帮助。在复习备考中，只有不断地积累和深入研究问题，才能不断提升综合解题能力和个人的地理素养。

（作者单位：山东省东营市第二中学）