从近三年高考题盘点热力环流原理常见误区——以2020—2022年高考题为例

祝江艳

(广东省广州市第十六中学)

《中国高考评价体系》提出了“一核四层四翼”的高考评价体系,“一核四层四翼”是高考命题的理论依据和方向。从“一核四层四翼”内涵来看,高考已由传统的“知识立意”“能力立意”命题理念转向了以“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的综合评价理念。地理学科考查素养、考查能力多以一定的区域为背景,对该区域地理事物在特定情境下的现象或变化进行地理原理的考查。高中地理涉及的原理有大气的受热过程、热力环流、水循环、洋流、岩石圈物质循环、河流侵蚀与河流堆积、地质构造等。热力环流属于其中的一个高频考点,高考中常以真实情境为素材,对学生的地理学科核心素养及关键能力考查较充分。故笔者从近三年高考题考查方向盘点热力环流原理常见误区并提出相应的复习建议以供参考。

一、热力环流原理概况统计

自然地理原理是地理学科的难点,也是高考高频考点。下面就近三年来各省市高考题有关自然地理原理中热力环流这一知识点的考查情况做一统计。

表1

人教版必修第一册(2019版)第二章第二节对热力环流这一知识点进行展示的案例有城市热岛环流和海陆风。案例介绍了基本的原理与现象,而没有进一步讨论区分这些现象发生的时间尺度、空间尺度以及可能产生的效应。从这几年高考考查的内容来看,着重考查对原理进行实际的运用,既考查了一般规律,也考查了特殊现象。针对此特点笔者总结了热力环流的常见误区。

(一)热力环流原理考查——海陆风

海陆风是小范围小尺度的地理现象。近地面受海陆热力性质差异影响较大,形成海陆风。高空受海陆热力性质差异影响较小,不易出现海陆风,高空的风主要受大尺度大气环流如三圈环流、季风环流等影响,因此海陆风又属于局地环流。海陆风出现的时间尺度是小尺度,即有昼夜之分。

【例1】(2022年全国乙卷,9～11题)我国一海滨城市背靠丘陵,某日海陆风明显。下图示意当日该市不同高度的风随时间的变化。据此完成9～11题。

9.当日在观测场释放一只氦气球,观测它在1千米高度以下先向北漂,然后逐渐转向西南。释放气球的时间可能为

( )

A.1时 B.7时

C.13时 D.19时

10.据图推测,陆地大致位于海洋的

( )

A.东北方 B.东南方

C.西南方 D.西北方

11.当日该市所处的气压场的特点是

( )

A.北高南低,梯度大 B.北高南低,梯度小

C.南高北低,梯度大 D.南高北低,梯度小

【答案】9.C 10.D 11.B

【解析】第9题考查点是能通过风向标来判断风向。根据材料信息“1千米高度以下先向北漂,然后逐渐转向西南”可推出,当时近地面风向由偏南风转成东北风。从而结合图推出是13时近地面的风。故答案选C选项。

【10题误区分析】空间和时间尺度易分不清。易错选A选项。同学们根据已学的知识——热力环流原理可知此题考查海陆风,白天吹海风,夜间吹陆风。难点是不能从图中获取什么时间(时间尺度)什么高度(空间尺度)的风才能看成是海风,什么时间(时间尺度)什么高度(空间尺度)的风才能看成是陆风。

【解析】第10题,海陆风是近地面的风,具有昼夜风向变化的特征。据图可知,1千米高度的风是以北风为主,昼夜风向变化小。可推测高空的风受近地面的海陆热力性质影响小,以大尺度的风系为主,所以,海陆风在此图中空间角度主要参考海拔150米和500米高度处的风向。夜间到清晨陆地气温低,应该为高压,此时近地面风向整体自北向南,说明陆地与海洋相比位置偏北。下午时段气温较高时(约13时到19时之间),近地面风从东或南方向吹来,此时陆地升温快,为低压,水体气温低,为高压,近地面风从水体吹向陆地即从东或南的方向吹向陆地。综上推断陆地总体在水域的西北方向。故D选项正确,A,B,C选项错误。

【11题误区分析】不能将海陆风与大尺度大范围的气压场之间建立起关联,导致错选。

【解析】第11题要建立起海陆风空间尺度的观念。大范围气压场的气压梯度比较弱时,小尺度的局地环流明显。材料中显示该地某日海陆风明显,说明大尺度风弱,小尺度的风明显。由图可知在高空1千米处偏北风势力强,且风向变化小,说明当地气压场为北部气压高,南部气压低。故B选项正确,A,C,D选项错误。

【海陆风复习建议】建立尺度思想,区分空间尺度和时间尺度。大尺度的气压场较弱时,小尺度的局地环流明显。海陆风是小尺度的风。时间尺度上,注意区分白天与夜晚,白天因陆地比海洋增温快,近地面出现海风,夜晚产生与白天相反的热力环流,故夜晚转成陆风。

(二)热力环流原理考查——城市热岛环流

城市热岛环流同样是小尺度的热力环流案例,当大尺度的环流弱即静风或微风时,城市中心气温一般比郊区高;该热岛环流发生的条件是地表的冷热差异,冷热差异越大,环流越强盛。从时间尺度上看没有明显的昼夜或季节差异。

【例2】(2021年全国甲卷,7题)增加屋顶的太阳辐射反射率可以减小建筑物增温幅度,降低城市气温,从而在一定程度上缓解城市热岛效应。据此完成7题。

7.下列功能区中,安装高反射率屋顶对城市热环境影响最大的是

( )

A.高密度居住区 B.文教区

C.低密度居住区 D.工业区

【答案】7.A

【7题误区分析】学生易错选D选项。认为工业区的城市热岛效果最强,原因是对热力环流原理产生的条件没有很好地理解。

【解析】第7题考查热力环流原理——城市热岛环流。题目的设问是安装高反射率屋顶对城市热环境影响最大的地区,即寻找城市热岛效果最显著的地区。热力环流是由冷热差异引起的,某地与周边的冷热差异大则热岛效应明显,热力环流强盛,因此此题需要找出哪个地区的冷热差异更大。工业区虽有废弃物的排放,但由于工业区占地广、楼层较低,易散热,而高密度居住区人口密度大,排放的人为热量多,不易散热,所以,热岛效果最明显的是高密度住宅区。答案选A选项。

【城市热岛环流复习建议】复习城市热岛环流时,注意引领学生明确热岛产生的条件、区分城市热岛空间尺度和时间尺度。城市热岛环流是由城市的热和郊区的冷之间的气温差异引起的,城市与郊区的冷热差异大则热岛现象明显,热力环流强盛。因城市热岛环流主要受人为因素影响,所以,在时间尺度上没有昼夜之分。空间尺度上,城市热岛环流依然属于是小尺度的现象。

(三)热力环流原理考查——绿洲风

绿洲风是小区域背景下的热力环流现象,此热力环流产生的条件是沙漠和绿洲之间存在冷热差异。一般情况下,沙漠和绿洲之间的冷热差异呈现昼夜变化,因此,沙漠与绿洲之间会出现昼夜不同,风向不同的特征。从季节上来看,在特殊的季节特殊的地区,沙漠与绿洲之间的冷热差异不会出现昼夜的差异。

【例3】(2020年全国卷Ⅱ)对我国甘肃某绿洲观测发现,在天气稳定的状态下,会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成7,8题。

7.导致绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲

( )

①白天温度低 ②蒸发(腾)多

③空气湿度大 ④大气逆辐射强

A.①② B.②③

C.③④ D.①④

8.这种现象最可能发生在

( )

A.1—2月 B.4—5月

C.7—8月 D.10—11月

【答案】7.A 8.C

【7,8题误区分析】在沙漠和绿洲之间的过渡带,由于沙漠和绿洲地表水热差异,形成了沙漠和绿洲之间的局地环流,出现了“绿洲风”。白天,沙漠气温高于绿洲,风由绿洲吹向沙漠。夜晚,沙漠气温低于绿洲,风由沙漠吹向绿洲,具有昼夜风向不同的特征。而此题,不符合绿洲风的一般规律,因此会产生疑惑从而陷入误区。

【解析】第7题需要从图获取到信息,探究沙漠气温全天高于绿洲的原因。

图中横坐标和纵坐标显示,由于沙漠白天温度较绿洲高很多,夜间虽然沙漠降温幅度快于绿洲,但还是会出现绿洲夜间地表温度低于沙漠的现象,①正确;绿洲地表较湿润,蒸发(腾)多,吸收热量多,会使绿洲夜间降温较快,②正确。

【解析】第8题通过读该图的纵坐标得知,绿洲地表温度全天低于周边沙漠,纵坐标中沙漠15时左右的地表最高温已达40℃左右,故最可能发生在北半球夏季7—8月,C选项正确。

【绿洲风复习建议】注意区分空间尺度和时间尺度。绿洲风是局部地区出现的小尺度现象。时间尺度上变化较大,一般情况下,昼夜不同,风向不同。但是在特殊的时间即夏季,沙漠白天温度较高,夜间绿洲蒸发(腾)较多,沙漠与绿洲之间的冷热差异不易出现昼夜交替的现象。

(四)热力环流原理考查——山谷风

人教版必修第一册(2019版)第36页,对大气热力环流的定义是“由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为大气热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式”教材给出的案例有城市热岛环流和海陆间大气热力环流。常用的教辅资料一般会拓展热力环流的案例——山谷风。虽然教材中没有涉及此内容,但在近几年的高考题中考查的较多。

【例4】(2021年广东卷,12题)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地,平均海拔4 000多米,冬季辐射逆温现象多发。据此完成12题。

12.冬季易加强辐射逆温的地形是

( )

A.山峰 B.平原

C.谷地 D.丘陵

【答案】12.C

【12题误区分析】学生易根据材料所给辐射逆温的概念误认为地面辐射冷却快的地方易加强地面辐射逆温而误选A选项。甚至有同学会提出如谷地会有山谷风,有环流存在会减弱逆温这样不准确的理解。

【解析】此题主要考查地形对辐射逆温的影响。教辅资料对山谷风的介绍一般为白天吹谷风,夜晚吹山风,而对时间尺度上的季节差异少有深入研究。《气象学与气候学》(第二版)第197页,对山谷风发生的时间有详细分析:就季节而言,冬季山风比谷风强。冬季由于坡地近地面空气冷却,冷空气沿斜坡地形沉入谷底或盆地,对谷地而言,底部气温低易形成逆温,冬季的山风强,会增强辐射冷却作用而加强谷地逆温效应,故C选项正确。

山峰被周围大气包围,山峰与大气的接触面小,山峰地面温度降低,对周围大气影响较小,不易形成逆温,A选项错误。平原地形平坦开阔,冬季易受冷空气影响而多大风,大气流动性强,不易形成逆温,B选项错误。丘陵海拔较低,地形起伏平缓,空气流动性也较强,不易形成逆温,D选项错误。

【例5】下图示意我国太行山某谷地的山风。据此完成第1题。

1.此时

( )

A.山谷气流稳定 B.山顶气压较山谷高

C.山坡升温较快 D.谷地可能有降水

【答案】1.D

【1题误区分析】学生易错选B选项,错认为山谷风就等同于热力环流,山顶气流下沉,形成高压,山谷气流上升,形成低压,山风由高压吹向低压,所以,山顶气压较山谷高。

【解析】此题的考点是山谷风。热力环流是气流运动最简单的形式,山谷风是在热力环流叠加地形的共同影响下形成的。所以,在解释这道题的时候,需要用上大学教材《气象学与气候学》(第二版)第197页所介绍到的山谷风的形成原理“夜间,由于山坡辐射冷却降温,反使山坡气温比谷中同高度自由大气的温度低,密度较大,上空出现自谷地指向坡地的气压梯度力,低层出现自坡地指向谷地的气压梯度力,因而,上层空气自谷地流向坡地,低层山坡上的冷空气沿坡下滑,流入谷地,形成山风。”

同一水平面才有高压、低压之分,所以,山顶气压较山谷低。谷地垂直方向上气流上升,可能有降水,故D选项正确。

【山谷风复习建议】将大学教材与中学教材有机融合。

热力环流是一种最简单的理论概念,仅有这点概念难以解决考试中出现的真实情景问题。山谷风是局地出现的在热力环流的基础上叠加地形的影响而出现的风。在时间尺度上山谷风还具有昼夜差异和季节差异,比如,冬季山风比谷风强,易加强辐射逆温。因此,我们在案例选取过程中建议将大学教材与中学教材进行有机融合。

笔者查询了两本大学教材分别是《自然地理学》第三版,刘南威主编,科学出版社和《气象学与气候学》第二版,姜世中主编,科学出版社。这两本对热力环流没有给出独立的概念。前者《自然地理学》第140页,把海陆风、山谷风和焚风归纳为小范围的局地环流。后者对山谷风的概念有详细的解析,特别从空间尺度和时间尺度对山谷风的产生进行了详细地解析。山谷风的时间尺度分为一天和一年,山风和谷风的强弱有差异。

中学教学任务重,课时紧张,一线中学教师在教学过程中需要将时间合理分配。地理学科核心原理易多讲深讲,使得学生能融会贯通,将原理运用到不同地理情境下解决不同的地理问题,若原理没有学通透,则学生容易出现“学了就会,再做题还是不会”的场景。高中教材展示了地理最基本的原理,若地理作为选择性学科科目,则高考对学生的能力要求比较高,一线老师可以选择性地参考大学教材对地理原理的概念进行适当地拓展,以便学生能更好地理解原理、明确原理产生的条件、产生的影响以及最后能运用原理解决实际地理问题。

(五)多种中小尺度热力环流叠加及其影响

【例6】(2022年广东卷,5题)汞是一种易挥发的重金属元素,大气汞主要以气态形式存在。南岭周边省区是我国重要的有色金属冶炼企业分布区。在南岭国家森林公园某山顶附近监测得知,该地大气汞含量日变化明显,最高值在午后出现;秋冬季比夏春季大气汞含量高且变幅大。据此完成5题。

5.导致该地大气汞含量在午后出现最高值的原因是午后

( )

①对流雨多发 ②谷风环流较强

③植被蒸腾较弱 ④地面蒸发旺盛

A.①② B.①③

C.②④ D.③④

【答案】C

【5题误区分析】学生在复习中对热力环流的原理进行了一定程度的掌握,不能从山谷风的时间尺度上,如一天中山风与谷风的差异,甚至一年中,不同季节谷风与山风的强弱差异上来进行区分。

【解析】山谷风与上升气流叠加,午后谷风强,上升气流强,将汞金属带上山顶,午后含量最大。从时间尺度上看,谷风在午后风力最强,把山谷底地的污染物带到南岭山顶。

【例7】(广州市2022届高三12月调研)(节选)阅读图文材料,完成下列要求。

北京市密云水库西、北、东三面环山,面积约为180 km2,对周边地区的气候影响显著。在山谷风和湖陆风的共同作用下,水库南北两侧风速存在差异。随着南水北调的实施,密云水库蓄水量增大。下图示意密云水库位置。

分析白天密云水库北侧风速大于南侧的原因。

【误区分析】分不清山谷风,不清楚白天的湖陆风是怎样的风向,不清楚该地的山谷风是如何分布。不会建立空间思维并绘制出在该区域的山谷风的具体时空分布。两个不同尺度热力环流的叠加更不能很好建立区域特征认知。

【参考答案】白天,库区吹谷风和湖风。在水库北侧,谷风与湖风方向一致,自南向北,相互叠加,风速大。在水库南侧,谷风与湖风方向相反,部分相互抵消,风速小。

【解析】此问是考查山谷风与湖陆风叠加对风速的影响。学生应先绘制出相应的图(如图),搞清楚该区域的相应的时间上对应的事物。水库的北侧吹湖风,与谷风方向一致,叠加,导致风速大;水库的南侧吹湖风,但与谷风的方向相反,相互抵消,风速小。

【复习建议】遇到多种不同时空尺度热力环流叠加的情况,首先把该区域的不同尺度的热力环流情况绘制出来,再分别讨论叠加的情况以及叠加的效果。热力环流在实际的生活中产生的现象较复杂,所以,需要同学们“具体问题、具体分析”,依据实际地点和实际问题展开原理的运用。

二、备考建议

(一)明确目标,找准方向

根据《普通高中地理课程标准(2017年版2020年修订)》及高考考查强度,清晰列出热力环流部分的具体学习目标:(1)理解掌握热力环流的形成原理;(2)运用热力环流的相关原理,产生的现象及产生的影响。

(二)回顾知识,夯实基础

在讲述原理时需要明确原理成立的前提条件,借鉴参考大学教材,适当进行原理的拓展与丰富。

(三)温故知新

温习旧知识、旧习题。借助绘制图形,善于对相关知识点题型进行总结梳理。

(四)精心挑选题目,精讲精练,讲练结合

题目的挑选以经典题目和近3年的高考题目为指向标。精练的过程中指导学生找出关键信息,明确考点,再调用教材知识,注意区分时间尺度和空间尺度,注意区分一种现象还是多种现象的叠加,明确原理发生的时间、地点以及产生的影响。