浅析“热力环流”

山东 刘香巧

热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动最简单的形式，是气候形成的基础。学习热力环流，我们会遇到哪些阻力呢？又应该如何解决阻力呢？我们通过案例来探究一下。

【例1】读某地近地面和高空四点气压图(单位：hPa)(图1)，回答1，2题。

图1

1.若近地面和高空四点构成热力环流，则流动方向为

( )

A.P→O→M→N→P B.O→P→M→N→O

C.M→N→P→O→M D.N→M→O→P→N

2.下面图2中正确表示P地在垂直方向上等温面与等压面配置的是

( )

A B C D

图2

【阻力1】图中大气运动由O→P，但P→N还是P→M呢？大气运动总是由高压到低压吗？

【解析】热力环流可以理解为“热胀冷缩环起来”，即近地面热，空气膨胀上升；近地面冷，空气收缩下沉，形成大气的垂直运动，与气压高低无关。而大气运动分为垂直运动和水平运动，大气水平运动总是由高压到低压。所以大气运动不全是由高压到低压的，只有水平运动才是。第1题，从图中可以看出，O、P两点在同一水平面上，海拔低；M、N两点在同一水平面上，海拔高。大气水平运动由O→P，M→N。垂直方向上大气怎样运动呢？近地面冷的地方气流下沉形成高压，即O处气流下沉；近地面热的地方气流上升形成低压，即P处气流上升；高空气压与近地面相反。即O→P→M→N→O，B正确。

【阻力2】地面冷热不均如何影响等压面变曲方向？

【解析】气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。同一地方由于气压总是随高度的增加而递减，地面上的气压总是高于高空的气压，所以高压中心处的等压面形状总是向上空拱起，低压中心处的等压面形状总是下凹弯向地面。近地面热的地方空气膨胀上升，空气密度减少，形成低气压，等压面下凹；近地面冷的地方空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压，等压面上凸。高空等压面的弯曲与近地面相反。如图3：即近地面热——低气压——等压面下凹；近地面冷——高气压——等压面上凸；高空与近地面相反。

图3

第2题，P地近地面热(气温高，等温面上凸)，气流上升，气压低，等压面下凹，故A正确。

【例2】图4表示的是某滨海地区陆地①和海洋②表面气温日变化的曲线图。据此回答3,4题。

图4

3.影视片中的女主角面朝大海，海风吹拂面部，让头发向后飘逸，该选择什么时间段来拍摄该情境

( )

A.14时—次日6时 B.7时—当日16时

C.16时—次日8时 D.6时—次日18时

(原创)4.海陆风与季风之间存在相互影响的关系。在晴朗而稳定的天气条件下，如果仅考虑海陆热力性质的差异，温带地区海风势力最强劲的季节是

( )

A.春季 B.夏季 C.冬季 D.四季相同

【解析】本题是热力环流表现形式的最常见的考查方式。解答这类问题，只需记住“热胀冷缩环起来”，即近地面热，空气膨胀上升；近地面冷，空气收缩下沉，水平方向上环起来即可。判断地面冷热是解答此类问题的关键，温差越大，热力环流势力越强。海陆风是海陆热力性质差异引起的，因此地面冷热有昼夜之分：白天陆热海冷，夜晚反之；山谷风强调地面是对流层大气的直接热源，同一海拔高度，距地面远近不同，冷热有差别：白天，同一海拔高度的坡面上比山谷上空热，夜晚反之；城市风强调人类生产、生活和交通工具等排放的大量人为热量导致城市比郊区热，没有昼夜之分。

第3题，当海洋温度低于陆地时，在海平面上，海洋上空空气收缩下沉，形成高气压；陆地上空空气膨胀上升，形成低气压，风从海洋(高压)吹向陆地(低压)，吹海风。

第4题，夏季的白天，温带地区正午太阳高度最大，导致白天的海陆温差最大，海风势力最强劲。

总之，解答热力环流相关问题，判断地面冷热是关键，而地面冷热与太阳辐射、人类活动密切相关。判断出地面冷热以后，按照“热胀冷缩环起来”解题：垂直方向热胀冷缩；水平方向由高压到低压(即环起来)。学习热力环流，从理论到实践，凸显“学习对生活有用的地理”(见变式训练)。

【变式训练】

1.冬季，在我国北方教室门口，经常贴有“请随手关门”的提示语，图5中能正确表达其原因的是

( )

A B C D

图5

2.根据材料和图表，结合所学知识，回答下列问题。

某地理兴趣小组对某城市四个住宅小区的环境进行观察测算,得到了白天(晴天)的温升数据并绘制了图6、图7(基准温度取某日平均温度)。

材料一几种下垫面的吸收率

下垫面道路(沥青)混凝土砖石土壤(黑土)沙漠草水吸收率0.8～0.950.65～0.90.6～0.80.65～0.80.6～0.950.55～0.850.74～0.840.9～0.97

注：下垫面不同，其热容量也不同。在上表列举的下垫面中，以水的热容量最大，草地次之，其他相对较小。

材料二图6中小区1为风速较大的小区；小区2为风速较小的小区。

图6

材料三图7中小区3为下垫面吸收率较高的小区，平均吸收率为0.74；小区4为下垫面吸收率较低的小区，平均吸收率为0.64。

图7

(1)根据材料二分析风速与热岛强度的关系与原因。

(2)根据材料一、三，分析下垫面的吸收率对小区温升的影响及原因。

(3)假如你是小区建筑的规划和设计者，该小组研究成果对你有何启发？

【答案及解析】1.B 教室内外在门口处明显形成了一个热力环流。热力环流判读原则：热胀冷缩环起来。教室热，空气膨胀上升，近地面形成低气压，等压面下凹，排除A和D；C图热力环流没有环起来，错误，且门口处形成低压意味着门口处气温最高，更是错误的；只有B图，气流运动方向与等压面的弯曲完全正确：教室近地面热——空气上升——近地面低气压——等压面下凹；教室外近地面冷——空气下沉——近地面高气压——等压面上凸；高空与近地面相反。

2.(1)风速与热岛强度(温升幅度)呈负相关。风速越大，空气流动性越强，由风带走的热量也越多。可见，风速大有助于减弱建筑群的“热岛效应”；风速小则相反。

(2)下垫面吸收率小的小区其温升幅度(作用)要小于吸收率大的小区。大气增温的热源主要来源于地面辐射，不同下垫面，吸收率不同。吸收率小的下垫面吸收的太阳辐射热量较少，因此它通过地面辐射和对流释放到空气中的热量较少，引起的温升幅度小。