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第14讲 热力环流与大气水平运动
展开积 累 必备知识——基础落实 赢得良好开端
一、大气热力环流
(一)大气热力环流的形成
1.大气运动
(1)形式: 运动和 运动。
(2)成因: 在地球表面的差异分布→不同地区 不同→水平方向上各地间的气压差异。
2.热力环流
(1)概念:由于地面 而形成的空气环流。
(2)形成过程
①A地受热,空气 ,近地面空气密度减小,形成 ;D处空气聚积,密度增大,形成 。
②B、F两地冷却,空气 ,近地面空气密度增大,形成 ;C、E处空气密度减小,形成 。
③水平运动:近地面空气从 地流向 地,高空空气从 处流向 处。
【易误辨析】 大气运动都是从高压区流向低压区吗?为什么?
(二)自然界的大气热力环流
1.海陆风
2.山谷风
3.城市热岛环流
二、大气的水平运动——风
1.风形成的直接原因: 。
2.主要作用力及特征
(1)水平气压梯度力:垂直于等压线,指向 。
(2)摩擦力:方向与风向相反,可降低风速。
(3)地转偏向力:始终与风向垂直。
3.风的受力状况与风向
【思维点拨】 (1)近地面摩擦力越大,风向与等压线之间的夹角愈大;反之,夹角愈小。
(2)风向与半球位置及气压分布有密切关系。无论高空还是近地面,风的来向为高压一侧的方向;风向向右偏的处于北半球,向左偏的处于南半球。
三、大气运动与降水
1.降水:指空气中的水汽 并降落到地表的现象。包括垂直降水如雨、雪、雹和水平降水如雾、露、霜。
2.降水的形成过程:空气上升→ 气温 →水汽 →云滴→云滴增大→降水。
3.降雨的类型
①: 雨,②: 雨,③: 雨,④: 雨。
4.近地面高、低气压与降水的关系
(1)低压:空气 ,气温 ,水汽容易 形成降水。
(2)高压:空气 ,气温 ,水汽不易 ,多晴天。
【易误辨析】 空气上升是否一定带来降水?
提 升 关键能力——能力突破 掌握解题技法
关键能力一 热力环流
【典题精研】
[典例1] [2019·海南卷]山谷风是山区昼夜间风向发生反向转变的风系。白天太阳辐射导致山坡上的空气增温强烈,暖空气沿坡面上升,形成谷风;反之,则形成山风。祁连气象站位于祁连山中段的山谷中,山谷风环流较为强盛。下图示意2006年8月24日该气象站记录的山谷风风向、风速的变化。据此完成(1)~(2)题。
(1)祁连气象站所在地谷风的风向是( )
A.偏南风 B.偏东风
C.偏北风 D.偏西风
(2)祁连气象站所处山谷段的大致走向及地形特征是( )
A.南北走向,西高东低
B.东西走向,北高南低
C.南北走向,东高西低
D.东西走向,南高北低
[图解思路]
[答案] (1) (2)
[感悟核心素养]
【考点精析】
1.热力环流形成原理
理论依据:大气的热胀冷缩。
(1)一个过程
地面冷热不均→大气垂直运动→水平气压梯度力→大气水平运动。
需要注意:
①水平方向的气压梯度产生于大气在垂直方向的上升及下沉运动,大气在水平方向的运动(即风)是其结果。
②受重力作用,垂直方向上,近地面的气压永远高于高空。热力环流中气压的高低,是同一水平面的比较。同一水平面由气压高低差异所形成的力,即水平气压梯度力。
(2)两个方向
(3)三个关系
①温差关系:近地面两地有气温差。
②风压关系:水平方向上,风总是从高气压吹向低气压。
③等压面的凹凸关系
a.气温高的地方:近地面下凹、高空上凸。
b.气温低的地方:近地面上凸、高空下凹。
2.常见的热力环流形式
(1)海陆风
影响:使滨海地区气温日较差减小,降水增多。
(2)山谷风
影响:在山谷和盆地常因夜间的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,阻碍了空气的垂直运动,易造成大气污染。
(3)城市风
影响:一般将绿化带布局在气流下沉处或下沉距离以内,将卫星城或污染较重的工厂布局在气流下沉距离之外。
(4)沙漠和森林之间的热力环流
①白天,沙漠增温快,温度高,形成低气压;森林增温慢,温度低,形成高气压;白天在近地面大气由森林吹向沙漠。(如图a)
②夜晚,沙漠降温快,温度低,形成高气压;森林降温慢,温度高,形成低气压;夜晚在近地面大气由沙漠吹向森林。(如图b)
3.等压面图的判读(18类基础图像专项突破❾)
(1)判断气压的高低
①气压的垂直递减规律。由于大气密度随高度增加而降低,在垂直方向上随着高度增加气压降低,如下图,在空气柱L1中,PA′>PA,PD>PD′;在L2中,PB>PB′,PC′>PC。
②同一等压面上的各点气压相等。如上图中PD′=PC′、PA′=PB′。综上分析可知:PB>PA>PD>PC。
(2)判读等压面的凸凹
等压面凸向高处的为高压,凹向低处的为低压,可形象记忆为“高凸低凹”。另外,近地面与高空等压面凸起方向相反。
(3)判断下垫面的性质
①判断陆地与海洋(湖泊):夏季,近地面等压面下凹者为陆地、上凸者为海洋(湖泊)。冬季,近地面等压面下凹者为海洋(湖泊)、上凸者为陆地。
②判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
③判断城区与郊区:近地面等压面下凹者为城区、上凸者为郊区。
(4)判断近地面天气和气温日较差
近地面等压面下凹者,多阴雨天气,日较差较小;近地面等压面上凸者,多晴朗天气,日较差较大。
【题组精练】
读城市中心与郊区垂直方向上的气压分布图(图1)及城郊间高空等压面示意图(图2),完成1~2题。
1.根据热力环流的原理,城郊之间正确的环流方向是( )
A.E→F→H→G→E B.G→E→F→H→G
C.G→E→H→F→G D.G→H→F→E→G
2.下列关于城区与郊区大气状况的叙述,正确的是( )
A.EF代表城区气压垂直变化规律
B.各点间的热力环流,昼夜方向相反
C.甲处位于郊区高空,气流下沉
D.乙、丙间气流流动方向如箭头所示
[2021·全国甲卷,7~8]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3~4题。
3.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
4.安装高反射率屋顶对降低城市气温最明显的是夏季( )
A.冷锋过境日 B.低压控制期
C.暖锋过境日 D.高压控制期
关键能力二 等压线图的判读(18类基础图像专项突破 eq \(○,\s\up1(10)) )
【典题精研】
[典例2] 读图,回答下题。
海平面等压线分布图(单位:hPa)
在上图所示的时段内,风向由东南变为东北的城市是( )
A.台北 B.上海
C.首尔 D.北京
[图解思路]
[答案]
[感悟核心素养]
【考点精析】
(一)风向的表示方法和风向的判读
1.风向表示方法
2.根据等压线判断风向
第一步,画水平气压梯度力的方向。读等压线图,判断气压高低,并按垂直于等压线(即垂直于该点等压线的切线),由高压指向低压的原理画出水平气压梯度力(一般用虚线表示)。
第二步,确定是南半球还是北半球,根据北半球向右偏,南半球向左偏,画出偏转方向(用实线箭头表示)。如果是近地面的风,偏转角度为30°~45°(因为近地面的风受三个力的作用,最终风向与等压线有一定的角度);如果是高空的风,则偏转90°,风向与等压线平行。如下图所示(以北半球为例):
(二)风力大小的判读
1.看水平气压梯度力大小
(1)同一幅等压线图上,根据等压线疏密判断:等压线密集,水平气压梯度力大,风力大;等压线稀疏,水平气压梯度力小,风力小。
(2)不同等压线图上,若比例尺相同,相邻两条等压线数值差越大,风力越大。如下图中B处风力大于A处。
(3)不同等压线图上,若相邻两条等压线数值差相等,比例尺越大,风力越大。如下图中C处风力大于D处。
(4)根据温差判断:一般温差越大,水平气压梯度力越大,风力越大。
2.看距风源地远近:距风源地近,则风力大,如我国西北地区距冬季风源地近,冬季风力大。
3.看摩擦力大小
(1)平原、高原地面平坦开阔,阻挡作用弱,风力大,如内蒙古高原;风由陆地吹向海面或湖面,摩擦力变小,风力变大。
(2)摩擦力随海拔变化
4.看植被多少:植被茂密,阻力大,风力小;植被稀疏,阻力小,风力大。
5.看地形因素:地形(河谷、山谷)延伸方向与盛行风向基本一致,受狭管效应影响,风力大。原理如下所示:
【题组精练】
下图为南半球某地某日海平面等压线分布示意图。读图完成1~2题。
1.图中从甲地到乙地的气流方向,正确的是( )
A.① B.③
C.② D.④
2.图中a、b、c、d四点中风力最小的是( )
A.a B.b
C.c D.d
读某地风速、风向随海拔变化而变化的状况示意图,完成3~5题。
3.随海拔的升高( )
A.风速增大加快,风向偏转幅度加大
B.风速增大加快,风向偏转幅度减小
C.风速增大变慢,风向偏转幅度减小
D.风速增大变慢,风向偏转幅度加大
4.该图所示地点位于( )
A.南半球 B.北半球
C.赤道地区 D.无法判断
5.引起风速、风向随海拔变化而变化的根本原因是( )
A.地转偏向力随海拔的升高而变大
B.地面摩擦力随海拔的升高而变小
C.水平气压梯度力随海拔的升高而变大
D.大气温度随海拔的升高而变低
第14讲 热力环流与大气水平运动
必备知识
一、
(一)
1.(1)垂直 水平 (2)太阳辐射 气温
2.(1)冷热不均 (2)膨胀上升 低气压 高气压 收缩下沉 高气压 低气压 B、F A D C、E
易误辨析 提示:不是。大气运动包括垂直运动和水平运动。水平运动即风,总是从高压区流向低压区,垂直运动是由热力原因或动力因素引起的,所以大气运动不一定都是从高压区流向低压区。
(二)
1.快 低于 海风 降温 高于 陆风
2.快 低 谷风 下沉 高 山风
3.废热 高于 上升 市区
二、
1.水平气压梯度力
2.(1)低压
3.水平气压梯度力 摩擦力 平行
三、
1.冷凝
2.下降 凝结
3.对流 地形 锋面 气旋
4.(1)上升 降低 凝结 (2)下沉 升高 凝结
易误辨析 提示:空气上升不一定带来降水,但是降水多与气流上升有关。大气降水是富含水蒸气的热空气在上升过程中温度逐渐降低,空气中有足够的凝结核,温度较低的水蒸气凝结成小水滴。
关键能力
关键能力一
[典题精研]
[典例1] 答案:(1)C (2)D
[题组精练]
1~2.解析:第1题,读图可知,G、E位于近地面,且气压E>G,而郊区相对于城区气温较低,气压较高,故E为郊区,G为城区,因此近地面空气从E流向G;F为郊区的上空,气压较低,H为城区的上空,气压较高,所以高空气流从H流向F。垂直方向上,城区近地面空气上升,空气由G流向H;郊区空气下沉,空气从F流向E,由此判断热力环流的方向为G→H→F→E→G,D正确,故选D。第2题,由上题分析可知,近地面城区的温度高于郊区,所以城区近地面形成低气压,而图中E处的气压较高,对应的为郊区,EF代表郊区气压垂直变化规律,A错误;无论昼夜,近地面温度都是城区大于郊区,因此热力环流的方向没有昼夜的变化,B错误;由图中甲地等压面向下弯曲,丙处等压面向上拱起可知,甲处气压小于丙处气压,而郊区空气下沉,高空为低气压,所以甲处为郊区的高空,气流下沉,C正确;乙、丙之间的气流应该由高气压流向低气压,不会沿等压面流动,D错误。
答案:1.D 2.C
3~4.解析:第3题,根据题干,“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,缓解城市热岛效应”,屋顶面积越大,反射率越高,与文教区、低密度居住区和工业区相比,高密度居住区住房多,安装高反射率屋顶能最大限度减小建筑物增温幅度,降低城市气温,缓解城市热岛效应,对城市热环境影响最大。B、C、D错误,A正确。故选A。第4题,根据题意,安装高反射率屋顶对降低城市气温最明显的时间是气温最高、反射率最强的时候,冷锋、暖锋和低压过境时,多阴雨天气,气温较低,反射率较低,高压控制期,天气晴朗,气温较高,反射率高,对城市气温降低最明显,A、B、C错误,D正确。故选D。
答案:3.A 4.D
关键能力二
[典题精研]
[典例2] 答案:D
[题组精练]
1~2.解析:第1题,近地面的风在水平气压梯度力、摩擦力、地转偏向力的共同作用下,最终风向和等压线斜交,由高压吹向低压,北半球向右偏,南半球向左偏。图示区域为南半球,甲为高压中心,乙为低压中心,图中①②③④四条线箭头示意从甲地到乙地的气流方向。从甲地到乙地气流的运动方向,是从高压流向低压,受地转偏向力的影响一直向左偏,图中③线路的运行方向是符合条件的,故B正确;而①线路前半段向右偏,后半段没有偏转,故A错误;②线路的后半段向右偏,故C错误;④线路一直没有偏转,故D错误。第2题,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大,等压线越稀疏,水平气压梯度力越小,风力越小。读图可知,a处等压线最稀疏,故a处风力最小,故A正确,B、C、D错误。
答案:1.B 2.A
3~5.解析:第3题,图中箭头的指向代表风向,箭头的长短代表风力的大小。由图可知,近地面风箭头的长短变化大,随高度增加,箭头的长短变化减小,所以随高度增加风速增大变慢;根据风向与等压线的关系:近地面风的风向与等压线斜交,高空中的风向与等压线平行,所以随高度增加,风向偏转幅度加大。故D正确。第4题,水平气压梯度力是形成风的直接原因,总是与等压线垂直,而且由高压指向低压,风总是由高压吹向低压,北半球向右偏,南半球向左偏,高空中的风向与等压线基本平行,由近地面与高空的风向可知,风向右偏,为北半球,故B正确。第5题,随着海拔高度的增加,地面摩擦力逐渐变小,而空气之间的摩擦力很小,可以忽略不计,因而风向、风速发生改变,故B正确。海拔高度不影响地转偏向力大小,地转偏向力随纬度升高而增加;水平气压梯度力大小由水平气压差决定,受海拔高度、大气温度影响不大,故A、C、D错误。
答案:3.D 4.B 5.B
核心素养解读
知识体系导学
1.区域认知:结合图文材料,认识不同地区的热力差异和大气运动差异。
2.综合思维:结合图文材料,运用热力环流、大气水平运动等原理,分析海陆风等实际问题。
3.地理实践力:结合实际,观察海陆风、山谷风、城市风等现象,并加以解释。
类型
高空风
近地面风
图示(北半球)
受力
F1( )和F2(地转偏向力)共同影响
F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3( )共同影响
风向
与等压线
与等压线斜交
区域认知
以我国祁连山中段气象站山谷风为背景材料,考查山谷风的风向和祁连山气象站山谷的走向及地形特征,从区域认知上,我国祁连山中段气象站深居内陆,气象站所在地谷风为偏北风,山谷走向为东西走向
综合思维
结合祁连山中段气象站的风向、风速的记录,运用综合思维分析山谷风风向及山谷地形特征
垂直方向
与冷热差异有关,受热上升,遇冷下沉
水平方向
与气压差异有关,从高气压流向低气压
区域
认知
图示为东亚地区等压线分布图,在区域认知上,明确图示两个时刻台北、上海、首尔、北京四地的气压分布状况
综合
思维
结合图示气压分布状况及等压线图上判断风向的方法,运用综合思维进行分析,确定在图示时段内,风向由东南变为东北的城市
原理分析
图示
随着海拔升高,空气运动所受的摩擦力变小,故风速增大,风向受地转偏向力影响增大,北半球风向逐渐向右偏转(如右图),南半球逐渐向左偏转
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