第1编 主题6 第2课时 热力环流与风(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考地理一轮总复习（通用版）

第2课时　热力环流与风 课标要求 运用示意图，说明热力环流原理，并解释相关现象。 内涵解读 1.结合示意图，从大气垂直运动和水平运动成因角度理解和分析热力环流的形成过程；深入分析风的形成和不同受力情况下对风力、风速的影响。 2．运用热力环流的原理，解释自然界的相关现象以及人类在生产生活中对热力环流原理的应用。 核心点(一)　热力环流的形成 [建模综合思维] (一)热力环流的基本过程 1．形成热力环流的根本原因是：地面冷热不均。 2．热力环流的形成过程。 (二)热力环流与等压面 1．等压面的凸凹与气压形式 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。 2．判断气压高低 (1)气压的垂直递减规律。由于对流层大气密度随高度增加而降低，因此在垂直方向上气压随着高度增加而降低，如下图，在空气柱L1中，PA′>PA，PD>PD′；在空气柱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。 3．判断下垫面的性质 不同性质的下垫面，热力差异显著，同一时间升温(或降温)不同，导致等压面发生弯曲。 判断陆地与海洋(湖泊) 夏季，等压面下凹则为陆地、上凸则为海洋(湖泊)；冬季，等压面下凹则为海洋(湖泊)、上凸则为陆地 判断裸地与绿地 此情况下裸地类似陆地，绿地类似海洋 判断城区与郊区 等压面下凹则为城区、上凸则为郊区 4．判断近地面天气状况和气温日较差 (1)等压面下凹，多阴雨天气，气温日较差较小。 (2)等压面上凸，多晴朗天气，气温日较差较大。 [即时应用评价] 读热力环流示意图(a、b表示等压面)，回答1～2题。 1．图中①②③④四点的空气运动方向，正确的是(　 ) A．②→①　　　　　　 B．③→④ C．①→④ D．③→② 2．四点气压按照从大到小排序正确的是(　 ) A．①②③④ B．④③②① C．②④③① D．②③④① 解析：1.B　2.D　 第1题，由题中图可以看出，②处大气温度低，故下沉形成高压，③处温度高，故大气上升形成低压，在水平方向上从高压流向低压，即为②地吹向③地，D错误。垂直方向上是③→④、①→②，B正确，A错误； 高空是④→①，C错误。 第2题，由题中图可以看出，④处形成高压；①处形成低压；在水平方向上从高压流向低压，②受冷，气流下沉，是高压；③受热，气流上升，形成低压；气压大小先比较近地面，近地面的气压高于高空；所以从大到小排序正确的是②③④①，D正确。 读某区域等压面(单位：hPa)的垂直剖面图，完成3～4 题。 3．图示区域内垂直等压面的最大气压值和最小气压值的差值最有可能是(　 ) A．43 B．51 C．54 D．56 4．下列判断正确的是(　 ) A．图中四地气压值大小依次为①＞④＞②＞③ B．①地气温低于④地 C．四地风力大小依次为①＞②＞③＞④ D．④地气流上升 解析：3.B　4.D　 第3题，由图可知，相邻两等压面之间相差4 hPa，图中最小气压值是984—988 hPa，最大气压值是1 032—1 036 hPa，差值为44—52 hPa，最有可能是51 hPa。故B项正确。 第4题，图中四地气压值大小依次为①＞②＞④＞③，A项错误；若该等压面弯曲是由热力环流引起的，则①地气温低于④地，但等压线弯曲也可能是动力原因引起的，①地气温不一定低于④地，B项错误；等压面越密集，风力越大，四地风力最大的是②，C项错误；④地等压面向下弯曲，是低压中心，低压中心气流上升，D项正确。 　　　　　核心点(二)　自然界中的热力环流及原理应用 [建模综合思维] (一)自然界中的热力环流 1．海陆风的形成与影响 (1)成因：海陆热力性质差异是前提和关键。 (2)影响：海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。 2．山谷风的形成与影响 (1)成因：山坡的热力变化是关键。 (2)影响：夜间山谷盛行上升气流，形成降水(多夜雨)；夜间冷的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层。 3．城市与郊区之间的热力环流 (1)成因：“城市热岛”的形成是突破口。 (2)影响：近地面风从郊区吹向城市，为城市带来清洁、凉爽的空气，有利于降低城区气温和改善城区的空气质量。 4．从案例看规律 风向 差异 海陆风、山谷风的风向变化实质上不在于白天还是晚上，而在于不同下垫面区域的温度对比关系。不同的下垫面之间，只要存在热力性质差异，就存在气温差异，就会形成热力环流。正因为此，城市与郊区之间的风向昼夜相同 共同 特征 两种不同下垫面之间在同一高度上(一般是近地面)因冷热不均而形成高压和低压 一般 规律 在一定空间范围内，下垫面存在热力差异的两个区域之间，都会形成热力环流；热力差异越大，热力环流越显著；因热力差异导致不同下垫面的温度变化快慢的时间差异，近地面风向会随着昼夜变化而发生改变。如湖泊与陆地之间、沙漠与绿洲之间等都存在热力环流 (二)热力环流原理在生产生活中的应用 1．生活中利用热力环流的案例 (1)空调安装在房间的高处，夏季，有利于冷空气的下沉，通过热力环流，使房间气温降低。 (2)暖气片安装在房间的低处，或者采用地暖，通过热力环流原理使房间温度升高。 (3)孔明灯、热气球利用了热力环流原理加热，垂直上升气流推动孔明灯或热气球升空。 (4)穿堂风也叫过堂风，是流动于建筑物内部空间的风。我国西南某些山区民居设计时，利用地面设计差异，形成热力环流环境和穿堂风，有利于降低室内温度。 2．农业生产中对热力环流的应用 利用温室大棚发展农业的地区，晴天的中午一段时间，有时棚内温度过高。农户会在大棚不同部位设置若干个风口，打开棚顶的出风口，与棚体低处的进风口，它们之间形成空气流动，把棚内多余热量带走，这就是对热力环流的利用。 3．建设规划中对热力环流的应用 (1)在山谷或盆地，因热力环流造成夜间山风下行，谷底易形成逆温，造成大气污染。所以，山谷、盆地地区不宜布局有污染的工业。 (2)在城市规划时，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；工业卫星城建在城市风环流之外，以避免相互污染。 [即时应用评价] 导光通风系统由自然通风系统与光导照明系统两部分组成。自然通风系统利用室内外空气流动产生的不同空气压力，将自然风吸入室内，排出室内空气，达到通风效果。光导照明系统通过采光罩聚集室外自然光线，经光导管传输到室内，由漫射器完成天然光照明。下图示意导光通风系统(图1)及我国华北地区某地导光通风系统景观(图2)。据此完成1～2题。 1．景观图中通风效果最好的季节是(　 ) A．春季　 B．夏季　　 C．秋季　　 D．冬季 2．漫射器照明效果最好的时段为地方时(　 ) A．7：00—9：00　　　　 B．9：00—11：00 C．11：00—13：00 D．13：00—15：00 解析：1.D　2.C　 第1题，根据材料可知，室内外温差越大，室内外压强差就越大，通风效果就越好。华北地区冬季室内外温差最大，所以通风效果最好，D正确。 第2题，根据材料“光导照明系统通过采光罩聚集室外自然光线，经光导管传输到室内，由漫射器完成天然光照明”可知，漫射器照明效果最好的时段，应为当日太阳辐射最强的时段，C符合题意。 伊朗古城亚兹德古老的“风塔”是建筑物中用来通风降温的建构。风塔高过屋顶的部分四面镂空(图1)，悬空连接到室内大厅，塔下中央建有一个水池(图2)。据此完成3～4题。 3．“风塔”顶部四面镂空主要是(　 ) A．为了室内空气流出　 B．为了采光 C．为了室内热量散发 D．为了室外空气流入 4．有关室内空气的流动状况的说法，正确的是(　 ) A．从四周流向水池 B．从水池流向四周 C．中央为上升气流 D．四周为下沉气流 解析：3.D　4.B　 第3题，由材料可知，伊朗古城的“风塔”位于热带气候地区，塔下中央建有一个水池，水的比热容较大，使周围气温降低，空气收缩下沉，高层空气由四周流向塔中心，则“风塔”顶部四面镂空主要是为了室外空气流入，D正确。 第4题，由上题可知，室内水池使周围气温降低，气压增高，则垂直方向上空气向下运动，水平方向上空气由水池流向四周，B正确。 核心点(三)　大气的水平运动 [系统主干知识] 1．影响风的三种力 方向 大小 对风的影响 风速 风向 水平气压 梯度力 垂直于等压线，由高压指向低压 等压线越密集，水平气压梯度力越大 水平气压梯度力越大，风速越大 垂直于等压线，由高压指向低压 地转 偏向力 始终与风向垂直 随纬度增加而增加，赤道上为零 不影响风速的大小 北半球向偏，南半球向偏，赤道上不偏转 摩擦力 始终与风向相反 大小与下垫面性质有关。下垫面越粗糙，起伏越大，摩擦力越大；反之越小 使风速减小 与其他两种力共同作用，使风向斜穿等压线 2．风的受力状况与风向 高空风 近地面风 图示 (北半球) 受力 F1(水平气压梯度力)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(摩擦力)共同影响 风向 与等压线平行 与等压线成一夹角 规律 ①摩擦力越大，风向与等压线的夹角越大；②随着海拔的升高，风向与等压线的夹角越来越小 [建模综合思维] 等压线图中风的判读 1．等压线图上基本气压形式 图示 低压中心(如图中乙处) 等压线呈闭合曲线，中心气压比四周气压低(中心为上升气流) 高压中心(如图中甲处) 等压线呈闭合曲线，中心气压比四周气压高(中心为下沉气流) 高压脊(如图中丙处) 高气压延伸出来的狭长区域，弯曲最大各点的连线叫脊线 低压槽(如图中丁处) 低气压延伸出来的狭长区域，弯曲最大各点的连线叫槽线 鞍 两个低压和两个高压交汇处，其气压值比高压中心低，比低压中心高 2．风向的判定 (1)绘图法 依据水平气压梯度力，画出任意一点的风向。 第一步 在等压线图中，按要求画出过该点且垂直于等压线的虚线箭头(由高压指向低压，但并非一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向 第二步 确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°—45°角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图所示(北半球) (2)“左右手”法 在等压线图上判断风向时可用“左右手”法则，北半球用右手，南半球用左手。具体方法：伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是风向。高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面风向与水平气压梯度力方向成一锐角。如下图。 (3)根据风向标和风向玫瑰图判定风向 ①风向标由风杆和风尾组成，风杆(长线段)上绘有风尾(短线段)的一方指示风向。风尾上的横杠表示风速，一横表示风力二级，最多三横，就是六级，风力再大就用风旗表示(如图1)。 ②“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向和最小风频。最常见的风向玫瑰图是一个不规则的折线图，折线上不同的点的方位即为该地区的风向，与原点之间的距离与这个方向的风频呈正比(如图2)。 3．风力的判定 (1)同一等压线图上，等压线密集，风力大；等压线稀疏，风力小，如图中甲处风力大于乙处。 (2)不同图中，“相同比例尺”，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)不同图中，比例尺越大，风力越大，如下图中C处风力大于D处。 [即时应用评价] 2022年3月25—31日，北美部分地区受到冷空气影响，出现降温。下图为31日近地面天气形势图。据此回答1～2题。 1．下列地区中，风向东南的是(　 ) A．甲　　　　　　　　 B．乙 C．丙 D．丁 2．31日丁地天气状况最可能是(　 ) A．风和日丽 B．连续性降水 C．狂风暴雨 D．沙尘漫天 解析：1.D　2.B　 第1题，根据水平气压梯度力垂直于等压线并由高压指向低压，在地转偏向力和摩擦力的共同作用下，北半球近地面风向偏于水平气压梯度力的右侧45°左右，因此甲地吹东北风、乙地吹偏西风，丙地吹南风，丁地吹东南风，D正确。 第2题，低压槽处往往容易形成锋面，一般在气旋偏西侧形成冷锋，偏东侧形成暖锋，因此31日丁地即将经历暖锋过境，暖锋过境一般带来连续性降水，B正确。 3．某校中学生赴我国某大型水库进行野外实习，主要考察地形及水库附近的湖岸风。下图为8月16日15时该水库附近气温分布图(单位：℃)。读图，回答下列问题。 (1)概述图示区域主要地形特征。 (2)绘制水库与P点的湖岸风的示意图。 (3)通过观测，相对于水库南岸，水库北岸风力较大，说明原因。 参考答案：(1)中部多谷地平原，地势相对较平坦，东部、西北部多山地，地势起伏较大。 (2)如下图： (3)水库北岸等温线更密集，水平气压梯度力更大，风力更大。 [课时跟踪检测] 一、选择题 (2024·淄博一模)“城市雨岛”是指城镇化过程中，因下垫面和大气状况的改变，城区降水多于郊区的现象。云南省楚雄市地处云贵高原，雨岛效应明显，城区及下风向的郊区降水显著增多，小雨、中雨时雨岛效应较显著，大雨、暴雨时较弱。下图示意楚雄市8个站点的海拔和年降水量(楚雄站位于城区，其他站点位于郊区)。据此完成1～3题。 1．“城市雨岛”现象产生的主要原因是城区空气(　 ) ①辐合上升运动较强　②湿度较大　③凝结核较多　④温度较低 A．①②　　　　　　　 B．③④ C．①③ D．②④ 2．受楚雄市雨岛效应影响显著的郊区站点是(　 ) A．紫溪山 B．富民 C．吕合 D．苍岭 3．与大雨、暴雨时相比较，小雨、中雨时楚雄市雨岛效应较显著的根本原因是(　 ) A．背景环流弱 B．背景环流强 C．降雨量较大 D．降雨量较小 解析：1.C　2.D　3.A　 第1题，在人口和工业集中的城市里，产热较多，气温较高，城区热空气上升遇冷，加上城区上空固体颗粒物较多，可充当凝结核，从而形成降水(对流雨)，这就是雨岛效应，①③正确。城区温度较高，湿度相对较小，②④错误。 第2题，结合材料可知，雨岛效应导致城区及下风向的郊区降水显著增多；读图可知，周边郊区降水最多的是苍岭。再结合区域地理知识可知，云南省降水主要受西南季风影响，而苍岭位于楚雄的东北方向，受楚雄市雨岛效应影响最为显著。 第3题，大雨、暴雨主要受西南季风的暖湿气流影响，此时西南季风强，导致局地的城郊热力环流减弱。中雨、小雨发生时，西南季风较弱，城郊热力环流较强导致雨岛效应更明显。 读某地高空同一等压面上等高线变化图。甲、乙、丙三地对应的近地面为甲′、乙′、丙′，由甲到丙海拔逐渐降低。据图完成4～5题。 4．最能反映沿MN线对应剖面的近地面气压分布状况的是(　 ) 5．此时乙点的风向为(　 ) A．东南风　 B．南风　　 C．西北风　　 D．北风 解析：4.D　5.D　 第4题，因近地面气压较高，远高于700 hPa，故排除A、C选项。甲、乙、丙三地对应的近地面甲′、乙′、丙′等压面分布与高空相反，而高空甲地等压面向高空低压区凸出，丙地等压面向地面高压区凹陷，故B项错误，D项正确。 第5题，因高空同一海拔高度甲地到丙地气压逐渐降低，从经纬网分析，该地位于北半球，受向右的地转偏向力影响，乙点的风向与等压线平行为北风，D项正确。 河北某中学地理学习兴趣小组在2023年10月25日下午4时就校园现象组织了一次社会实践活动。通过观察，得到以下结论：校园后面的小树林出现不均匀落叶情况，两教学楼间地上的落叶微微向某一方向飘动。通过查资料得出，树木脱掉叶子，进入冬眠，需要形成一种脱叶酸。脱叶酸的形成与日照时间的长短有关。下图为校园平面图和小树林某处景观图。据此完成6～8题。 6．影响图中小树林不均匀落叶的因素最可能是(　 ) A．气温 B．降水 C．光照 D．风速 7．当天该市晴朗无风在两教学楼间落叶的飘动方向可能是(　 ) A．向东 B．向南 C．向西 D．向北 8．上题中树叶被吹动的原理类似于(　 ) A．温室效应 B．焚风效应 C．阳伞效应 D．热力环流 解析：6.C　7.B　8.D　 第6题，由材料可知，脱叶酸的形成与日照时间的长短有关，秋末冬初，日照时间缩短，脱叶酸大量形成，树叶纷纷飘落。而图中落叶较少的树木位于两教学楼之间的通道处，获得光照相对较多较强，且有路灯的补光效应，使得脱叶酸形成的少，落叶时间晚。所以主要影响因素最可能是光照，故选C。 第7题，当天该市晴朗无风，落叶飘动考虑局部小尺度环流形成的风。教学楼南面是甬道和操场，白天升温快，盛行上升气流，气压低；教学楼北面是小树林，白天升温慢，气压较高，风从高压吹向低压，从小树林吹向甬道，结合指向标可判断落叶应微微向南飘动，故选B。 第8题，根据上题可知，该原理是受热不均而引发的局部性的热力环流，故选D。 冬季，山谷风的输送和汇聚作用使大气污染物以日为周期不断循环和累积，是太行山东麓地区石家庄的大气重污染形成的主要因素。下图为12月份石家庄监测站局地风u′和v′分量的日变化图，u′正值为西风、负值为东风，v′正值为南风、负值为北风。完成9～10题。 9．12月份，石家庄山风开始转向谷风的时间是(　 ) A．14点左右　　　　　 B．12点左右 C．10点左右 D．8点左右 10．下列四地近地面风向与12月份的石家庄山风风向相同的是(　 ) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 解析：9.C　10.D　 第9题，石家庄位于太行山东麓地区，其西侧为山地，根据所学，山前山谷风风向变化特点是：白天刮谷风，为东风，夜间吹山风，为西风，根据图示信息，上午十时左右u′由正值转为负值，代表风向由西风转为东风，即山风开始转向谷风，故选C。 第10题，石家庄位于太行山东麓地区，其西侧为山地，根据所学，山前山谷风风向变化特点是：白天刮谷风，为东风，夜间吹山风，为西风，因此12月份的石家庄山风风向为西风，在等压线图上，风向由高压指向低压，垂直于等压线作出水平气压梯度力方向，北半球风向在水平气压梯度力右侧，南半球风向在水平气压梯度力左侧，分析总结，甲为偏东风，乙为东南风，丙为偏南风，丁为偏西风，故选D。 二、非选择题 11．阅读图文材料，完成下列要求。 巴丹吉林沙漠中有很多被当地俗称“海子”的湖泊，太阳升起以后，海子周边常刮起“太阳风”。图1示意海子景观，图2示意某日陆面和湖面气温日变化。 (1)根据热力环流原理，说明“太阳风”形成的过程。 (2)指出影响“太阳风”风速的因素。 (3)依据相关信息，推断海子周边沙子吹向海子的时段，并解释原因。 解析：第(1)题，由于湖泊与陆地性质的差异，太阳升起后，陆地增温快于湖泊，湖泊气温低于陆地，根据热力环流的原理，陆地形成低压，湖泊形成高压，在水平气压梯度力的作用下，风从湖泊吹向陆地，为湖风。 第(2)题，湖陆风风速的大小取决于湖泊和陆地之间气压的差异，气压差异的大小取决于湖泊面积的大小和陆地的植被状况(植被状况越差，两地之间的气温和气压差异越大)。 第(3)题，沙子吹向海子(湖泊)的时段也就是吹陆风的时段，即陆地气温低于湖泊气温的时段，约21时—次日12时。陆风的成因是湖陆之间气温的差异造成了湖陆之间气压的差异，在水平气压梯度力的作用下，气流挟带沙子由陆地吹向湖泊。 参考答案：(1)湖泊的比热容大于陆地；陆地升温快，气温高于湖泊；陆地气流上升形成低压，湖泊气流下沉形成高压；陆地和湖泊之间出现气压差异，在水平气压梯度力的作用下，风由湖泊吹向陆地。 (2)海子面积大小；沙山植被多少。 (3)约21时—次日12时。原因：该时段气温陆面低于湖面，气压陆面高于湖面，风挟带沙子由陆地吹向湖泊。 12．阅读图文资料，完成下列各题。 热岛强度是指中心城区与郊区气温差值，单位为摄氏度，数值越大，热岛强度越大。甘肃省兰州市位于黄河河谷之中，周围群山环抱，城市小气候受热岛环流和山谷风影响显著。下图为兰州市某日热岛强度变化统计图。 (1)兰州市该日城市热岛强度白天________(大于/小于)夜晚，分析其原因。 (2)兰州市某高中地理兴趣小组沿南北方向绘制了T时刻谷地附近大气的等压面示意图(如图)。 在该时刻的局地环流影响下，谷地中央为________(上升/下沉)气流，风从________(山谷/山坡)吹向________(山谷/山坡)。 (3)简述城市热岛对山谷风的影响及原因。 解析：第(1)题，根据图中信息可知，兰州市该日城市热岛强度白天小于夜晚。因为城市建筑及地面白天吸收的太阳辐射较郊区多，由于地面温度高，夜晚地面辐射强，大气吸收的地面辐射多，气温高；城市上空固体颗粒物比郊区多，夜晚保温作用比郊区强，气温比郊区高得多；城市建筑物高大密集，通风性比郊区差，夜晚散热慢，气温高；城市夜间的工厂、交通工具的废热和余热多，气温高，而郊区白天吸收的太阳辐射较少，夜晚地面辐射较弱，大气温度较低，郊区上空固体颗粒物较少，保温效果较差，气温低，所以夜晚城市与郊区气温差异大，夜晚热岛强度大。 第(2)题，根据图中信息，谷地等压面向下凹，为低压，说明此时谷地气温高，空气受热膨胀上升，近地面坡地上冷气流下沉到谷底，形成由山坡吹向山谷的山风，此时为夜间。 第(3)题，根据上题分析，白天谷地温度低，气压高，坡地温度高，气压低，吹谷风，夜间谷地温度高，气压低，坡地温度低，气压高，吹山风，兰州市位于河谷中，由于城市热岛效应，城市温度较郊区高，白天城市热岛减小了山地与谷地的温差，谷风减弱；夜晚城市热岛加大了山地与谷地的温差，山风加强。 参考答案：(1)小于　城市建筑及地面白天吸收的热量多，夜晚地面辐射强，气温高；城市上空固体颗粒物多，夜晚保温作用强，气温高；城市建筑物多，通风性差，夜晚散热慢，气温高；城市夜间的工厂、交通工具辐射的废热和余热多，气温高而郊区相反，所以夜晚城市与郊区气温差异大，夜晚热岛强度大。 (2)上升　山坡　山谷 (3)谷风减弱，山风增强。兰州市位于河谷中，白天城市热岛减小了山地与谷地的温差，谷风减弱；夜晚城市热岛加大了山地与谷地的温差，山风加强。 学科网（北京）股份有限公司 $$