热力环流原理在《大气环境》章节中的掌握与应用

王妙萍

摘要：热力环流原理在这一章节是理论基础，是理解其他相关内容的钥匙。在以往的学生学习过程中学生只是被动、机械的掌握，不能够从本质上加以理解，更谈不上融会贯通。所以教师在教学过程整合教材，将本章相关内容应用热力环流原理从不同尺度上加以分析，让学生从实例中掌握、理解，进而从更深的层次上把握。

关键词：热力环流；尺度；掌握与应用

【分类号】G633.55

热力环流原理在《大气环境》这一章节是理论基础，是理解其他相关内容的钥匙。热力环流是大气运动的一种最简单的形式，理解这一过程是学生理解大气运动这部分内容的最基础知识和最佳切入口，对于理解由于热力原因而引起的大气运动，学习三圈环流等知识要点具有很大的推动作用。因此，掌握这部分内容是掌握大气运动原理的基础，对后面知识内容的学习至关重要。同时，热力环流原理贯穿《大气环境》章节始末 ，关于这一原理的形成原因、应用一直是学生们学习过程中掌握的难点内容之一。为了使学生对这一原理有一个明确的认识，教师应在教学过程中遵循循循善诱的原则，慢慢将这一原理的应用渗透在整个章节的教学过程中，让学生明确认识，加深学生们对其的理解。

热力环流基本成因如下：

由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。 其形成过程为：受热地区大气膨胀上升，近地面形成低气压，而高空形成高气压；受冷地区相反，从而在近地面和高空的水平面上形成了气压差，促使大气的水平运动，形成高低空的热力环流。 简言之：冷热不均→空气垂直运动→同一水平面上气压差→空气水平运动。

机械掌握原理对学生来说难度不大，但掌握其实质并加以运用对学生来说十分困难。通过整章知识内容的学习，教师就是要逐渐引导学生建立系统概念，充分认识热力环流原理是贯穿本章节始末的理论基础，而相关知识是热力环流原理的具体应用。具体表现如下：

一、 小尺度的热力环流

（1）城市风

城市风是指城市热岛而引起的城市与郊区之间的大气环流。空气在城区上升，在郊区下沉，而四周较冷的空气又流向市区，在城市和郊区之间形成一个小型的局地环流，称为城市风。由于城市风的存在，城区的污染物随热空气上升，往往在城市上空笼罩着一层烟尘等形成的穹形尘盖，使上升的气流受阻，污染物不易扩散，所以上升的气流转向水平运动，到了郊区下沉，下沉气流又流向城市的中心。这种系统风在微弱的夜间尤为明显。它对城市风场、对流性天气、降水和干湿分布都有影响，形成市区许多特有的气候特征，并可把郊区工厂排出的大气污染物汇集到市区而使浓度增高。

（2）海陆风

白天，陆地上空气因受热膨胀，海洋上的空气冷收缩下沉，在水平气压梯度力的作用下，上空的空气从陆地流向海洋，然后下沉至低空，又由海面流向陆地，再度上升，遂形成低层海风和铅直剖面上的海风环流。 日落以后，陆地降温比海洋快，到了夜间，海上气温高于陆地，就出现与白天相反的热力环流而形成低层陆风和铅直剖面上的陆风环流。

（3）山谷风

山谷风的形成原理跟海陆风类似。白天，山坡接受太阳光热较多，成为一只小小的“加热炉”；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，称为谷风。这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，“加热炉”变成了“冷却器”；而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较少。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，称为山风。谷底的空气因汇合而上升，形成与白天相反的热力环流。

这三种风的形成都与近地面冷热不均有关，在局部小范围内形成热力环流圈。

二、中尺度的热力环流——季风

在亚洲东部，世界最大的大洋太平洋和世界最大的大陆亚欧大陆，海陆的气温对比和季节变化比其它任何地区都要显著。所以，海陆热力性质差异引起的季风，在东亚最为典型，范围大致包括我国东部、朝鲜半岛和日本等地区。冬季，陆地比海洋冷，大陆气压高于海洋，气压梯度力自大陆指向海洋，风从大陆吹向海洋；夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，气压陆地低于海洋，气压梯度力由海洋指向大陆，风从海洋吹向大陆。海陆热力性质的差异是形成季风的主要原因，但不是惟一的原因。气压带和风带的季节移动等也是形成季风的原因。例如，我国西南地区及印度半岛一带的西南季风，就是南半球的东南信风夏季北移越过赤道，在地转偏向力影响下向右偏转而成的。教师在讲解的过程中，要给学生传递一种思想：季风就是一种热力环流模式，只是具体应用过程中强调了近地面的风，重点掌握风向的季节变化及成因分析，过程中忽略了大气的垂直运动和高空的大气水平运动。

三、大尺度的热力环流——三圈环流

三圈环流分为低纬环流、中纬环流和高纬环流（以北半球为例）

为了简化研究，地理学中假设大气均匀的在地表运动，将大气运动分为三圈环流（指一个半球）。A、低纬环流 由于赤道地区气温高，气流膨胀上升，高空气压较高，受水平气压梯度力的影响，气流向极地方向流动。又受地转偏向力的影响，气流运动至北纬30度时便堆积下沉，使该地区地表气压较高，又该地区位于副热带，故形成副热带高压。赤道地区地表气压较低，于是形成赤道低气压带。在地表，气流从高压流向低压，形成低纬环流。B、 中纬环流和高纬环流 在地表，副热带高压地区的气压较高，因此气流向极地方向流动。在极地地区，由于气温低，气流收缩下沉，气压高，气流向赤道方向流动。来自极地的气流和来自副热带的气流在60度附近相遇，形成了锋面，称作极锋。此地区气流被迫抬升，因此形成附极地低气压带。气流抬升后，在高空分流，向副热带以及极地流动，形成中纬环流和高纬环流。

三圈环流实质上就是在三个环流圈上形成的三个热力环流系统，成因稍复杂于基本原理叙述。

通过对上述知识内容的学习，教师应立足于热力环流原理的具体运用，通过课堂授课让学生深刻地认识到：以上知识内容都是对热力环流原理的具体应用，只是各種地理现象、地理原理发生的领域不同，具备的发生条件不同而已。从而让学生对该原理加深认识，上升一个高度，以便更好的掌握和应用，并充分认识各种现象发生的本质。让热力环流原理不再是学生们在解决问题过程中攻克不了的一个难题。