山谷风的“枝枝叶叶”

安徽 孙 建 杨崇广

山谷风的“枝枝叶叶”

热力环流是中学地理中重要的地理原理，在自然界中普遍存在着，如：海陆风、城市风和山谷风，都是热力环流的具体表现。其中，山谷风理解起来较难。下面就山谷风形成的根由及引申做一些探究。

一、山谷风的成因

通常我们对山谷风的成因是这样解释说明的：如下左图，在山区，山峰与谷底相比，白天由于山峰空气增温快，温度高，空气膨胀上升，气压低，而谷底空气增温慢，温度低，空气收缩下沉，气压高，因此，空气由高压吹向低压，沿坡面上升，形成谷风。如下右图，夜间，因山峰空气散热降温快，空气收缩下沉，形成高压，冷而重的空气会沿坡面下滑，而谷底降温慢，气温相对较高，气流辐合上升，地表从山坡流向谷底的风称之为山风。

以上的解释，“粗略”地看，思路清晰，似乎可以理解，但是“细究”起来，仍有疑点，为什么白天山峰增温快、谷底增温慢？为什么夜晚山峰降温快、谷底降温慢？此处仍然需要深入探究。如下图：

图①中，白天，地面接收太阳辐射能增温成为“热源”，山峰A与同一高度自由大气B相比，A离地面近、B离地面远，越靠近地面“热源”增温越快，A处温度高，空气膨胀上升，B处温度相对较低，空气收缩下沉，同理C、E处空气上升，D、F处空气下沉，从气流连续性上看，山峰处气流上升、谷底中气流下沉，近地表空气由谷底流向山峰，形成谷风，高空气流从A处上空流向B处上空，补偿下沉的空气，形成热力环流。反之，如图②所示，夜晚，无太阳辐射，地面因向外辐射散热而成为“冷源”，山峰G处与同一海拔高度的自由大气H处相比，G离地面近，受“冷源”影响大，温度低，空气收缩下沉，形成高压，H处离地面“冷源”远，受其影响小，温度相对较高，空气上升，形成低压。同理J、L处空气下沉，K、M处空气上升，气流运动是连续的，夜晚，近地面气流由山峰吹向谷底，形成山风，高空气流从H上空流向G上空，补偿下沉的空气，形成热力环流。这样的解释更细致，同时，与人教版教材中“大气受热过程”原理相一致，或许更容易理解。

二、山谷风的引申

1.“半山谷风”——山顶与山麓之间的山谷风

假想将上述的山谷“切开”，留下半个山谷，如下图所示，山谷风是否存在呢？按热力环流原理，山谷风仍然是存在的，上述的山峰与谷底可以视为下图中的山顶与山脚或山麓，在山顶与山麓之间的热力环流是存在的，也就是说，山顶与山麓之间的山谷风是存在的。在我国古诗词中有许多类似于“山腰夜半风乍起”的描述，就是很好的证明。

2.山谷风的推思

由山顶与山麓之间存在热力环流、存在“半山谷风”，可以进一步推测，两种地貌过渡地带，如高原与平原的过渡地带、我国三大阶梯过渡地带，地势高差较为明显的地区，都应该有热力环流即“半山谷风”的存在。

三、山谷风的“再引申”与思辨

问题：下图中P处，白天的风向是什么？

按照热力环流原理，白天时，沿PA、PB、PE方向有谷风，与PA、PB方向相比，PE山谷(或山坡)由P向E的方向延伸的更远，高差更大，因而温差更大、气压梯度更大、气压梯度力更大，所以沿PE方向风速更大。再加上沿PA、PB方向坡度陡，而PE方向坡度缓，因而，白天P地的盛行风向是西南风。

四、山谷风的其他方面

山谷风的日变化：在一天中由山风转变为谷风，或由谷风转变为山风，风向的变化，其根源是温度变化。根据大气受热过程原理，其转换应在日出和日落之后：日出之后，山峰处接受太阳辐射能增温快，当其温度超过了同一高度自由大气温度时，气温高低出现了转换，气压发生了变化，风向由山风变成为谷风；同理，在日落之后，山峰处散热降温快，当其温度低于同一高度自由大气温度时，气压发生变化，风向由谷风转变为山风。

山谷风的季节变化：随着季节的变化，昼夜长短随之变化。冬季时，昼短夜长，山风时间长、势力强，谷风时间短、势力弱。相反，夏季时，昼长夜短，山风的时间短、势力弱，谷风的时间长、势力强。

山谷风存在的条件：山谷风是属于局部小区域范围内的热力环流，与大气环流相比，势力弱。因而，只有在大尺度的气流势力较弱时，热力环流即山谷风才能明显地表现出来，因而，在山区，不是每天都能清晰地感受到山风与谷风的转换。

【针对性练习】

图1示意天山天池气象站周边区域等高线分布，图2示意该气象站某日山谷风风速变化状况。据此完成1～3题。

1.该日气象站昼夜风向

( )

A.以西北风为主

B.以东南风为主

C.白天为东南风，夜晚为西北风

D.白天为西北风，夜晚为东南风

2.该日气象站山风与谷风相比较

( )

A.受天池影响，山风较快

B.受河谷地形影响，山风较谷风快

C.受积雪冰川影响，山风较谷风快

D.受昼夜长短影响，山风较谷风快

3.该气象站山谷风特点及其转换叙述正确的是

( )

A.谷风较山风更为湿润

B.冬季时，受山风影响时间更长

C.山谷风转化时间约为日出日落前后

D.山风转谷风时，当地气温显著下降

【参考答案及解析】

1.D 根据图中显示，白天以谷风为主，夜间以山风为主，所以白天谷风应从气象站吹向右下侧的山峰，为西北风；夜间山风应从山峰吹向气象站，为东南风。

2.C 据图可知，山风存在的时间比谷风长，山谷风转化的时间均发生在日出日落之后的一段时间。受图中右下侧山峰积雪冰川的影响，使山顶温度进一步降低，加强了山风。

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