内容正文:
第二节 大气受热过程和大气运动
第2课时 大气的运动
第二章 地球上的大气
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第二章 地球上的大气
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第二章 地球上的大气
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第二章 地球上的大气
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课标展示
素养目标
运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象
1.通过对大气热力环流的过程分析,从时空综合的角度,认识大气运动的规律。(综合思维)
2.绘制简单示意图,理解掌握热力环流的形成原理,并运用原理解释自然界中热力环流现象,培养综合思维能力。(地理实践力、人地协调观)
3.运用示意图解释风的形成,从综合的角度分析近地面风和高空风的受力情况,并掌握水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风的影响。(综合思维)
一、大气热力环流
1.大气运动
(1)垂直运动:气流上升或气流下沉。
(2)水平运动:风。
2.热力环流
(1)概念:由于地面____________而形成的空气环流。它是大气运动的一种最简单的形式。
(2)形成过程
①A地受热,空气膨胀上升,近地面空气密度减小,形成低气压;D处空气聚集,密度增大,形成高气压。
②B、F地冷却,空气收缩下沉,近地面空气密度增大,形成高气压;C、E处空气密度减小,形成低气压。
③水平运动:在同一水平面上,空气由__________流向__________。
[易错提醒] 热力环流的规律
关于热力环流,具有“气温越高,气压越低”的规律,该规律只适用于热力条件下的下垫面,受动力因素影响的大气环流或者高空不适用此规律。
二、大气的水平运动——风
1.形成过程
地面受热不均→____________和下沉→同一水平面上产生__________(水平气压梯度力)→大气的水平运动(即风由高压区流向低压区)。
2.形成的原因
(1)直接原因:水平气压梯度力。
(2)根本原因:地面受热不均。
3.受力分析(北半球近地面)
作用力
特点
A
水平气压梯度力
________于等压线,并由高压指向低压,是形成风的直接原因
B
____________力
始终与风向垂直,使风向在北半球右偏,在南半球左偏
C
摩擦力
与风向相反,可________风速
4.高空中的风和近地面的风比较
类型
高空中的风
近地面的风
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________
与等压线________
1.判断题
(1)高气压值一定高于低气压值。( )
(2)气流一定由高气压流向低气压。( )
(3)水平气压梯度力是形成风的直接原因。( )
(4)大气运动的方向总是由高压指向低压。( )
(5)摩擦力只改变风速不改变风向。( )
[提示] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.选择题
下图为大气运动示意图,M线代表地球表面。据此完成(1)~(2)题。
(1)若上图表示热力环流,则( )
A.甲处气温比乙处高 B.丙处气压比甲处高
C.丙处气压比丁处低 D.甲处气温比丙处低
(2)热力环流产生的根本原因是( )
A.水平面气压差异 B.近地面冷热不均
C.垂直面上的气压差异 D.地球自转产生的地转偏向力
答案 (1)A (2)B
要点一 热力环流
材料 草原犬鼠(土拨鼠)有自己的生存智慧。它们善于挖掘洞穴,其洞穴有两个出口:一个是平的,而另一个则是隆起的土堆(如图1)。这使地面上的风能够吹进洞穴,形成“穿堂风”。
图1 图2
[问题探究]
(1)图中草原犬鼠洞穴的进风口是甲、乙中的哪一个出口?请做出判断并给出理由。
(2)我国许多民居的设计也都充分考虑了穿堂风,居民在屋前铺设石子,在屋后种植树木,用以加强夏季穿堂风(如图2)。请运用热力环流原理加以解释。
[提示] (1)甲出口。理由:甲出口是平坦的,乙出口隆起,水平气流经过乙出口时被抬升,形成上升气流,气压较低;来自洞穴内的气流上升,使洞内气压降低,气流从甲处下沉补充,故气流由甲出口进入再从乙出口流出。
(2)石子铺在屋前,比热容较小,白天增温加快;树林在屋后,比热容较大,白天增温减慢,增大了房屋前后的温差,加大了水平气压差,风从屋后吹向屋前,增强了穿堂风。
1.抓住三个关系理解热力环流的形成
(1)等压面的凹凸关系
①受热:低空下凹、高空上凸。
②变冷:低空上凸、高空下凹。
③近地面和高空气压相反。
(2)温压关系:(结合上图中甲、乙、丙三地所示)热低压、冷高压。
(3)风压关系:水平方向上,风总是从高压吹向低压。如:(1)图中①②③④所示。
2.热力环流的几种常见形式
热力环流是一种常见的自然现象。海陆热力性质的差异,山谷、山坡的受热不均,人类活动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下:
(1)海陆风
①成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键
②影响与应用:海陆风使海滨地区气温日较差较小,夏季气温低,空气较湿润,是避暑的好地方。
(2)山谷风
①成因分析——山坡的冷热变化是关键
②影响与应用:山谷(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地),使谷底(小盆地)内形成逆温层,大气稳定,易造成大气污染。所以,山谷(小盆地)地区不宜布局大气污染型工业。
(3)城市风
①成因分析——“城市热岛”的形成是突破口
②影响与应用:一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内,而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉气流距离之外。
图1为我国某地区的热力环流图,图2示意图1地区近地面与600米高空垂直气压差的分布状况。读图,完成(1)~(3)题。
(1)图1的气压分布状况是( )
A.②地气压高于①地
B.③地气压低于④地
C.近地面同一等压面的分布高度①地比②地低
D.高空同一等压面的分布高度④地比③地低
(2)下列说法中可能的是( )
A.a地风向为东南风 B.b为阴雨天气
C.c地风向为西南风 D.d为上升气流
(3)若图1为某城郊热力环流示意图,不考虑常年存在的其他风向,下列说法正确的是( )
A.甲处可能为郊区
B.火电厂宜建在距离市中心16千米以内
C.乙处房价比甲处低
D.城市绿化带应建在离市中心16千米外
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该地区近地面与600米高空垂直气压差的分布状况
图中甲处(近地面①与高空④)气压差大,达到120 hPa;从甲处至乙处(近地面②与高空③)近地面气压差逐渐递减
[尝试解答] (1)________ (2)________ (3)________
[解析] 第(1)题,根据图2可知,甲地在垂直方向上气压差较大,乙地在垂直方向上气压差较小。垂直方向上,近地面的气压高于高空。下沉气流使近地面气压更高,高空气压更低,垂直方向气压差增大。因此,甲地在垂直方向上为下沉气流,乙地在垂直方向上为上升气流,即甲地近地面①地比乙地近地面②地气压高,同一等压面的分布高度①地比②地高,A、C错误;高空与近地面气压状况相反,所以高空③地气压高于④地,高空同一等压面的分布高度④地比③地低,B错误,D正确。故选D。
第(2)题,根据上题分析可知,b为下沉气流,为晴天,d为上升气流,B错误,D正确;在水平方向上,空气由高压区吹向低压区,受地转偏向力影响,北半球向右偏,结合气压分布可知,a地风向为西北风,c地在高空忽略摩擦力,风向向右偏转90°,形成正南风,A、C错误。故选D。
第(3)题,若图1为某城郊热力环流示意图,则城区气温高于郊区,盛行上升气流,故乙处为城区,甲处为郊区,乙处房价比甲处高,A正确,C错误;火电厂排放大量污染气体,宜建在离市中心16千米以外,以减轻城区大气污染,B错误;城市绿化带应建在城郊热力环流之内,可以净化城市空气,即离市中心16千米以内,D错误。故选A。
[答案] (1)D (2)D (3)A
(2025·湖北宣城高一期中)图1为某城市近地面多年平均气温分布图(单位:℃),图2为该城市热岛环流模式示意图。据此完成1~3题。
图1 图2
1.形成图1中气温分布特点的主要原因是( )
A.郊区太阳辐射弱
B.郊区车流量大、空气质量差
C.市区降水量较少
D.市区人口集中、建筑物密集
2.该城市要把大气污染严重的某大型企业从市区迁出,该企业新址最适合选在图2中的②地,理由是( )
A.②地位于城市热岛环流范围之外
B.②地绿化植被丰富,空气清新
C.②地离市中心更近,信息沟通便利
D.②地位于乡村地区,交通便利
3.“热岛效应”对市区的影响可能是( )
A.绿化树种发芽时间延迟
B.市区霜冻天数增加
C.冬季取暖能耗可能减少
D.水资源供应量充足
解析 第1题,图1中市区气温较郊区高。形成这种分布特点的主要影响因素有市区人口集中、建筑物密集,郊区绿地多,D正确;市区与郊区的降水量和太阳辐射强度差异较小,A、C错误;市区比郊区车流量大、空气质量差,B错误。故选D。
第2题,根据城市热岛环流原理,污染物会随着近地面气流进入市区,因此大气污染严重的某大型企业应迁往郊区的热力环流圈之外,对应图中的②处,A正确;②地绿化植被丰富,空气清新不是该企业的新厂址选址的主要因素,B错误;与①地比,②地离市中心更远,C错误;②地位于城市远郊或农村地区,交通不便利,D错误。故选A。
第3题,“热岛效应”导致的热量增加导致绿化树种发芽时间提前,市区霜冻天数减少,A、B错误;“热岛效应”使城市温度升高,冬季取暖能耗可能减少,C正确;“热岛效应”对市区水资源供应量影响较小,D错误。故选C。
答案 1.D 2.A 3.C
下图示意长江流域的一个池塘,一垂钓者发现,在大气稳定无风的情况下,一天之中池塘边仍然清风阵阵。据此完成4~5题。
4.该地夏季晴天的中午吹东北风的地点是( )
A.① B.②
C.③ D.④
5.夏天的夜里,①地附近近地面的等压面(图中的曲线)和风向(图中的箭头)为下列四图中的( )
解析 第4题,夏季晴天的中午,池塘升温慢,气温低,近地面气流下沉形成高压;陆地升温快,气温高,近地面气流上升形成低压,风由池塘吹向周围陆地;由于图中没有指向标,按照上北下南左西右东来判断方向,并且结合地转偏向力(当地为北半球,地转偏向力为向右偏)可知,图中①地吹西北风,②地吹西南风,③地吹东南风,④地吹东北风,D正确,A、B、C错误。故选D。第5题,由于池塘与周围陆地温度的差异,形成了局地热力环流。夜晚池塘降温慢于周围陆地,故气温高于周围陆地,池塘近地面气流上升形成低压,等压面下凹;而陆地降温较快,气流下沉,气压较高,等压面上凸,风由陆地吹向池塘,B正确,A、C、D错误。故选B。
答案 4.D 5.B
要点二 大气的水平运动——风
材料 冬半年,美洲中部地区频繁受冷空气影响。下图示意某年1月一次冷空气南下过程中,美洲中部附近海洋表层风场和海平面气温分布。甲处南北两侧的气压梯度较大。
[问题探究]
(1)下图示意M点所在水平面上的等压线分布及空气质点的瞬时受力平衡情况,在图中用箭头画出M点风向。
(2)指出山脉的阻挡对冷空气运动的影响。
[提示] (1)
(2)冷空气受山脉阻挡,在迎风坡一侧减速、堆积,气流转向、绕行。
1.影响风的三种作用力
作用力
方向
大小
对风速、风向的影响
风速
风向
水平气
压梯度力
始终与等压线垂直,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
大小随纬度增加而增加,赤道为零
不影响风速大小
北半球风向向右偏,南半球风向向左偏
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
与其他两力共同作用,使风向斜穿等压线
2.不同情况下风向的特点(以北半球为例)
(1)受单一的水平气压梯度力的作用:风向垂直于等压线。
(2)高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用:风向平行于等压线。
(3)近地面大气受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用:风向与等压线斜交。
3.等压线图中风向、风速的判断
(1)风向判断的“三步骤”(以北半球为例)
第一步:定水平气压梯度力。在等压线图中,按要求画出过该点的切线,并过切点作垂直于切线的虚线箭头(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:定地转偏向力。分清图示是哪个半球,面向水平气压梯度力的方向,若是北半球,风向向右偏;若是南半球,风向向左偏。
第三步:定最终风向
①近地面:在三力作用下,最终风向与等压线成一定夹角(30°~45°)。
②高空:风向与等压线平行。
按以上步骤绘出的风向(绘成实线箭头)如下(以北半球为例):
(2)风速的判断
①在同一幅等压线分布图上,等压线密集的地方,水平气压梯度力大,风速大;反之,等压线稀疏的地方,水平气压梯度力小,风速小。
②不同等压线分布图上,要判断单位距离内气压差,气压差越大,水平气压梯度力越大,风力越大;反之,则风力越小。判断时要关注比例尺的大小。
③在水平气压梯度力相同的情况下,摩擦力越小,风速就越大;反之,就越小,如海面上的风力大于沿海陆地,内陆荒漠地区的风力大于绿洲地区。
4.风向的表示和风力大小的判定
(1)风向表示方法
(2)风力大小判定
在同一幅图中,等压线密集,风力大;等压线稀疏,风力小。在不同地图中,相同图幅、相同等压距的地图相比,比例尺越大,表示单位距离间的等压线就越密集,则风力越大;比例尺越小,表示单位距离间的等压线就越稀疏,则风力就越小。
读北半球某地海平面气压分布图(单位:百帕),完成(1)~(3)题。
(1)图中四地水平气压梯度力最大的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
(2)有关②地大气受到的作用力表述,正确的有( )
A.不受地转偏向力的影响 B.受摩擦力影响而改变风向
C.水平气压梯度力指向高压 D.地转偏向力垂直于风向
(3)④处的风向为( )
A.西北风 B.东北风
C.西南风 D.东南风
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北半球某地海平面气压分布
近地面等压线图中,大气运动同时受水平气压梯度力、地转偏向力(北半球右偏)和摩擦力影响
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指向标指示图示右侧为正北方向;①②③④地在等压线图中的位置;图中气压场中气压分布大势和等压线密度变化,③处等压线密度最大
(1)近地面的风,会同时受到三个力的影响:一是水平气压梯度力,垂直于等压线,且从高压指向低压,大小与等压线疏密相关;二是地转偏向力,北半球向右,南半球向左,改变风向;三是摩擦力,改变风速大小。这三者综合起来进行力的合成,就形成了近地面的风,最终与等压线斜交
(2)判定风向要结合指向标
[尝试解答] (1)________ (2)________ (3)________
[解析] 第(1)题,图中四地中③处的等压线最密集,水平气压梯度力最大,①②④处的等压线稀疏,水平气压梯度力小,C正确,A、B、D错误。故选C。
第(2)题,②地大气受到的作用力有水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力,其中摩擦力影响风力大小,地转偏向力垂直于风向,水平气压梯度力由高压指向低压,综上所述,A、B、C错误、D正确。故选D。
第(3)题,过④点作等压线的垂线且由高压指向低压,如虚线箭头所示;由于是北半球,受向右的地转偏向力影响,向右偏转,形成西北风,如实线箭头方向。如图所示:
综上所述,A正确,B、C、D错误。故选A。
[答案] (1)C (2)D (3)A
读风的形成示意图,完成1~2题。
1.图中( )
A.a为水平气压梯度力 B.b为地转偏向力
C.c是形成风的直接原因 D.a既影响风速又影响风向
2.根据图中风向和受力分析,可以判断图示为( )
A.北半球高空的风 B.北半球近地面的风
C.南半球高空的风 D.南半球近地面的风
解析 第1题,结合所学知识可知,c与风向呈锐角,为水平气压梯度力,a与风向垂直,为地转偏向力(只改变风向,不改变风速),b与风向方向相反,为摩擦力,A、B、D错误;水平气压梯度力是形成风的直接原因,C正确。故选C。第2题,根据风向与水平气压梯度力的关系可以判断,此风向与水平气压梯度力呈现小于90°的夹角,应位于近地面,且该风向在向左偏转,故为南半球,D正确,A、B、C错误。故选D。
答案 1.C 2.D
下图为2024年9月22日20时亚洲局部海平面等压线分布图。据此完成3~5题。
3.此时北京的风向是( )
A.偏东风 B.东北风
C.东南风 D.偏北风
4.四个城市中风力最大的是( )
A.长春 B.济南
C.北京 D.西安
5.影响四个城市风力大小差异的主要因素是( )
A.水平气压梯度力 B.地转偏向力
C.摩擦力 D.纬度
解析 第3题,读图可知,北京西北侧为高压,东南侧为低压,水平气压梯度力由西北向东南,北京位于北半球,地转偏向力向右偏转,形成偏北风。故选D。第4题,读图可知,长春、济南、北京、西安四个城市中等压线最密集的是北京,等压线越密集水平气压梯度力越大,故北京风力最大。故选C。第5题,影响四个城市风力大小差异的主要因素是水平气压梯度力,水平气压梯度力越大,风力越大,A正确;地转偏向力只影响风向,B错误;摩擦力影响风力,但不是主要因素,C错误;纬度不影响风力,D错误。故选A。
答案 3.D 4.C 5.A
$$