如何突破“热力环流”难点

◇云南省红河州石屏高级中学 樊伟

由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。热力环流是大气运动的一种最简单的形式。热力环流是学习其他大气运动知识的基础，对同学们来说也是大气运动知识中的重点和难点知识。只有深刻理解和掌握了热力环流的原理，才能为以后学习三圈环流、季风环流、气压带和风带、气候类型等知识奠定基础。同时，学习了热力环流知识对现实生活也具有很多指导意义。例如，在城市规划时，为了保护环境，就要研究城市风的下沉距离，将大气污染严重的工业布局在城市风下沉距离之外，以避免工厂排放的污染物流向城区。

一、知识铺垫——气压、等压线与等压面

在实际教学中，我发现有一部分学生之所以觉得热力环流原理较难，主要原因是这部分学生没有掌握气压、影响气压的因素、等压线和等压面等知识。等压线是指在一定时间内把气压相等的点连接起来的线。等压面是指气压相等的各点所组成的面。气压、影响气压的因素、等压线和等压面等知识是学习热力环流原理的基础知识。因此，在学习热力环流原理之前，同学们应先深刻理解和掌握气压、影响气压的因素、等压线和等压面等知识，为学好热力环流原理做好铺垫。

那么，什么是气压呢？这就涉及物理知识了。气压是作用在单位面积上的大气压力。影响气压的因素主要有海拔、大气温度、大气密度等。在这些因素影响下，就会使气压产生高低之分。在这里需要同学们特别注意的一点是气压的高低是对于同一水平面而言的。对不同水平面上气压高低的比较，必须以同一地点为前提。同一地点，高空气压总是低于近地面的气压，即同一地点，海拔越高，气压越低。如下图所示，图1中甲地在海拔b水平面上的气压为Pb、在海拔c水平面上的气压为Pc，则Pb>Pc。在图2中等压面与海拔b交点处的气压分别为P1、P2，则P1=P2，P3>P1(P2)。

图1

图2

二、热力环流形成过程——运用示意图突破读图难点

由于黄赤交角等影响，太阳辐射能在全球各纬度分布不均匀。这样一来，地球上有的地方获得太阳辐射能较多，有的地方获得的太阳辐射能较少，即地球上高低各纬度存在热量差异。这种热量差异是引起大气运动的根本原因。下面就来详细解释一下。

如图3所示，当地面受热情况是均匀的时候，空气没有上升和下降运动，图中平行的线表示等压面。在现实情况中由于空气的流动，所以等压面不是平行的，而是凹凸不平的。A、B、C表示三个地点。如图4所示，如果A地受热较多，B、C两地受热较少，那么A地近地面空气就会膨胀上升，到上空聚积起来，上空的空气密度增大，在海拔d的水平面上就会形成高气压。B、C两地相对A地来说受热较少，近地面的空气就会因冷却收缩下沉，上空的空气密度减小，在海拔d的水平面上就会形成低气压。等压面发生弯曲。如图5所示，在上空，在水平气压梯度力的作用下，空气便从气压高的A地流向气压低的B、C两地。在近地面，A地空气密度减小，形成低气压，B、C两地因有冷却下沉气流流入，近地面空气密度增大，形成高气压。这样一来，在水平气压梯度力的作用下，近地面的空气就会从B、C两地流回A地，补充A地因上升减少的空气，从而形成了热力环流。

图3

图4

图5

三、热力环流的灵活应用

热力环流现象在现实生活中普遍存在，如我们熟悉的海陆风、山谷风和城郊风都属于热力环流现象。

1.海陆风

因海洋和陆地受热不均匀在海岸附近形成的一种有日变化的风。如图6所示，海洋和陆地的比热容不同，导致海洋和陆地受热不均匀。白天，陆地比海洋升温快，温度较海洋高，陆地近地面空气受热膨胀上升。陆地上空空气聚积，与海洋上空相比陆地上空形成高气压，海洋上空形成低气压。在水平气压梯度力的作用下，陆地上空空气向海洋上空流动。海洋近地面受热少，空气冷却下沉，近地面形成高气压。陆地近地面由于空气垂直上升，近地面空气密度小，形成低气压。这样在水平气压梯度力的作用下，近地面空气由海洋流向陆地,形成海风。夜晚的情况正好相反，形成陆风。

图6

2.山谷风

因山坡和谷地受热不均匀而引起的局地日变化的风。如图7所示。

图7

3.城郊风

因城市和郊区受热不均匀而引起的局部风。由于城市化的快速发展，市区路面硬化和建筑越来越多，与林地和湿地较多的郊区相比，市区受热增温较快。市区空气受热膨胀上升，郊区空气下沉。在高空，市区空气流向郊区。在近地面，郊区空气流向市区。