内容正文:
第二节 大气热力环流
第16课时 热力环流、大气的水平运动——风(重难课时)
课标解读
概念地图
课程标准:
运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象。
任务驱动:
1.为什么“巴山夜雨涨秋池”?
2.屋前石质地面、屋后山林为什么能增强夏季穿堂风?
3.在水平气压梯度力相同条件下,为何海面的风力大于陆地?
提能点一 热力环流
【基础精梳】
[回归教材]读必修第一册教材P36图2.11“热力环流的形成示意”,完成下列要求。
1.填一填:
(1)形成过程:先垂直运动,后水平运动。
(2)形成原因:“冷热”导致垂直运动,“气压”决定水平运动。
垂直运动
空气:受热→上升,冷却→下沉
水平运动
气流:高压→低压
(3)在图中填写相关内容。
[点拨]高气压的数值不一定大于低气压
气压的高低是相对于同一水平面而言的;同一地点垂直方向上,近地面气压高于高空。
2.绘一绘(在下图中绘制热力环流示意图):
提示:
【典例精析】
(2024·湖北选择考)某科研小组利用多套测风系统,观测记录了敦煌绿洲边缘某年沙漠风和绿洲风的风速、风向与频次,并对表层沙粒采样分析。结果发现,当地冬季白天以沙漠风为主,晚上沙漠风和绿洲风频次相当;自沙漠向绿洲方向风速呈减小趋势,绿洲风风速衰减幅度比沙漠风小。如图示意采样点及其沙粒分选系数。据此完成(1)(2)题。
(1)关于当地冬季昼夜主要风向成因的说法,合理的是( )
A.冬季白天,绿洲“冷岛效应”显著
B.冬季白天,绿洲“热岛效应”显著
C.冬季夜晚,绿洲“冷岛效应”显著
D.冬季夜晚,绿洲“热岛效应”显著
(2)绿洲风对当地绿洲生态环境改善明显,是因为绿洲风有利于( )
A.降低绿洲居住区噪音污染
B.给绿洲地区带来丰富的降水
C.沙物质从绿洲运移回沙漠
D.增加绿洲地区阳光照射强度
【思维路径】
第(1)题,思路分析如下:
第(2)题,思路分析如下:
【尝试作答】(1) B ,(2) C 。
【重难精讲】
1.“一二三”理解热力环流:
(1)一个过程。
近地面冷热不均空气的垂直运动(上升或下沉)同一水平面上存在气压差异空气的水平运动热力环流。
(2)两个气流运动方向。
①垂直运动——受热上升,冷却下沉。
②水平运动——从高压指向低压。
(3)三个关系。
①近地面和高空的气压类型相反关系。
②温压关系:热低压、冷高压(如上图中甲、乙、丙三地所示)。
③风压关系:水平方向上,风总是从高压吹向低压(如上图中a、b、c、d处所示)。
2.常见热力环流的成因和应用:
(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减小,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—山坡的热力变化是关键。
②影响与应用:山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,大气稳定,易造成大气污染。所以,山谷地区不宜布局有污染的工业。
(3)市区与郊区之间的热力环流。
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在下沉距离之外。
【考向精练】
考向1 热力环流的形成
(2024·海南等级考)在水平大气分布均匀的甲、乙两地,各选取一个空气柱(图)。两地由于地面受热不均产生空气运动,图中箭头指示其运动方向。据此完成1、2题。
1.假设空气柱内气流没有水平位移,则图中气压( )
A.①>② B.②>④
C.①=② D.③=④
2.实际情况下,空气在近地面和上空某高度产生辐合或辐散,图中气流在( )
A.①处辐散 B.②处辐散
C.③处辐合 D.④处辐散
【解析】1选D,2选B。第1题,根据图示信息可知,甲空气柱为下沉气流,①处气压变低,乙气压柱为上升气流,②处气压变高,①<②,A、C错误;同一地点近地面气压高于高空,②<④,B错误;气流没有发生水平位移,则甲空气柱的重力和乙空气柱的重力没有发生变化,③④两地的气压没有发生变化,③=④,D正确。第2题,具体分析思路如下:
①为高空低压,水平方向为辐合气流
A错误
②为高空高压,水平方向为辐散气流
B正确
③为近地面高压,水平方向为辐散气流
C错误
④为近地面低压,水平方向为辐合气流
D错误
考向2 热力环流的应用
(2024·广州模拟)小孔在巴厘岛情人崖(约115°E,8°S)参加当地著名的滑翔伞项目,虽然上午10时已经抵达,但是等到14时,活动才正式开始。小孔猜想,这是为了等待形成较强的上升气流以便滑翔伞能够升空。据此回答3、4题。
3.情人崖在14时形成较强上升气流的成因是( )
A.海风遇到地形阻挡,形成上升气流
B.午后陆地温度高,加热近地面大气
C.冷暖空气相遇,形成上升气流
D.午后山风达到最强,陡崖处几乎垂直上升
4.以下时刻和地点,最适宜开展滑翔伞运动的是( )
A.0时的广州塔
B.6时的高山山顶
C.10时的广州塔
D.16时的高山山顶
【解析】3选A,4选D。第3题,一般14时是一天中气温最高的时候,此时陆地——巴厘岛情人崖和海洋的温差最大,陆地气温相对于海洋较高,海洋气压较高,陆地气压较低,形成较强的海风,海风吹向陆地,受地形(巴厘岛情人崖)阻挡,形成上升气流,以便滑翔伞能够升空,A正确。“午后陆地温度高,加热近地面大气”带来的上升气流不是情人崖形成较强上升气流的主要原因,B错误。巴厘岛位于热带地区,14时冷空气较弱,没有冷暖空气相遇形成上升气流,C错误。午后形成的是谷风,不是山风,D错误。第4题,0时的广州塔气温较低,上升气流弱,不适合开展滑翔伞运动;10时的广州塔上升气流相对于14时还是较弱,不适合开展滑翔伞运动,A、C错误。6时的高山山顶气温较低,上升气流弱,不适合开展滑翔伞运动,B错误;16时的高山山顶虽然过了气温最高时刻,但是气温仍然较高,此时吹谷风,利于形成上升气流,最适宜开展滑翔伞运动,D正确。
提能点二 大气的水平运动——风
【基础精梳】
1.填一填:
2.绘一绘:
(1)绘出北半球高空水平气压梯度力、地转偏向力及二力平衡时的风向。
提示:
(2)绘制北半球近地面水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力及风向。
提示:
【典例精析】
(2022·浙江6月选考)下图为北半球某地某季节平均纬向风速随高度分布图,甲、乙、丙为该地三个不同高程面,完成(1)(2)题。
(1)能正确反映上图平均纬向风速随高度分布的地点位于( )
A.春季的低纬度 B.夏季的中纬度
C.秋季的中纬度 D.冬季的高纬度
(2)最接近该地甲、乙、丙三个高程面上风向、风速的是( )
A.① B.② C.③ D.④
【思维路径】
第(1)题,思路分析如下:
第(2)题,思路分析如下:
【尝试作答】(1) B ,(2) C 。
【重难精讲】
1.影响风力大小的五大因素:
(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。
原理分析
图示
随着海拔升高,空气运动所受摩擦力变小,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),南半球风向逐渐向左偏转
(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:
2.风向、风力的表示:
(1)风向、风力 (2)风频玫瑰图
(3)风矢图
风矢由风向杆和风羽组成,风向杆指示风的方向(如图中风向均指向A),风羽横线表示风力大小,一道短线代表1级风、一道长线代表2级风、一面三角旗帜代表8级风。
【考向精练】
考向1 风向判读
(2024·临沂模拟)下图为东亚部分地区500百帕等压面的高度分布图,此时近地面气压形势与5 000多米高空相反。读图完成1、2题。
1.重庆5 500米高空的风向是( )
A.偏东风 B.偏南风
C.偏西风 D.偏北风
2.海平面气压由低到高排序是( )
A.青岛、上海、长沙、昆明
B.昆明、长沙、上海、青岛
C.昆明、重庆、长沙、台北
D.台北、长沙、重庆、昆明
【解析】1选C,2选B。第1题,从图中等值线数值可知,500百帕等压面属于高空等压面,该等压面在重庆分布的海拔为5 700m,且自南向北降低,说明同一高度南部气压高,北部气压低,故重庆5 500m高空的水平气压梯度力由南指向北,因高空的风向与等压线平行,故重庆5 500m高空的风向是偏西风。第2题,此时该区域近地面气压与高空中相反,高空中气压自南向北递减,则近地面自南向北递增,昆明、长沙、上海、青岛四城市自南向北排列。
考向2 风力的大小
(2025·绥化模拟)2023年10月4日21点53分,随着超强台风“小犬”的靠近,兰屿岛出现95.2米/秒的极端风速(近三倍于12级风),刷新台湾省气象观测风力的纪录。下图为当时兰屿岛及其附近海域的风向示意图。完成3、4题。
3.丙地与丁地的风向不同主要是由于( )
A.等压线疏密 B.地形阻挡
C.气压差异 D.地转偏向力
4.推测当时风力最大的地点及依据是( )
A.甲点,海面摩擦力小
B.乙点,位于台风中心
C.丙点,地形平坦开阔
D.丁点,狭管效应显著
【解析】3选B,4选D。第3题,据图分析,丙地与丁地位于岛屿的不同位置,丙地风向来自海洋,受地形阻挡较小,丁地位于两山之间,受两侧山地阻挡较大,故地形对风的阻挡作用使得不同位置风向出现差异,B正确;等压线疏密主要影响风力大小,A错误;气压差异会影响风的方向,但不是丙地与丁地风向不同的主要原因;地转偏向力主要影响风的偏转方向,不是造成两地风向不同的主要因素,C、D错误。第4题,具体思路分析如下:
甲点在海面,海面摩擦力小会使风力相对较大,但仅摩擦力小这一因素,其风力增强的程度有限
A错误
距台风中心近不一定风力最大,通常台风中心附近有时会是风平浪静的区域,被称为台风眼,而在台风眼外围的眼墙附近区域风力才较大
B错误
丙点地形平坦开阔对风力有一定影响,风在平坦开阔的地区受到的阻碍较小,但这种情况下风力的增大程度不如狭管效应显著
C错误
丁点位于两山之间的狭窄通道处,狭管效应会使风流通过狭窄通道时加速,风速被急剧提升,空气从开阔地带流入狭窄通道时,通道变窄,空气只能加速通过,从而导致风力显著增大,所以丁点狭管效应显著,是当时风力最大的地点
D正确
图表绘读2 热力环流示意图和等压线图风向的绘读
【绘读步骤】
一、五步法绘读热力环流示意图
第❶步:绘下垫面,寻热量差异
作图技巧:地球表面不同地点同一时间获得太阳辐射有差异,不同下垫面性质有差异,吸收相同太阳辐射,升温幅度不同,造成下垫面温度差异,导致近地面气温差异。
第❷步:依温度差异,画气流垂直运动
作图技巧:近地面气温高的地区,空气膨胀上升;近地面气温低的下垫面,空气遇冷收缩下沉。
第❸步:依照密度大小,定高低气压
作图技巧:近地面上升气流处,密度减小,命名为低气压;近地面下沉气流处,密度增大,命名为高气压。同时可绘制近地面等压面,下凹处为低气压,上凸处为高气压。
第❹步:据近地面气压,定高空高低气压
作图技巧:对照近地面高低气压,高空的气压名称与近地面相反,但是气压数值始终是近地面气压高于高空气压。同时可绘制高空等压面,上凸处为高气压,下凹处为低气压。
第❺步:据高低气压,画气流水平运动
作图技巧:同一水平高度上,气流总是由高气压区流向低气压区;水平箭头要穿过等压面。
二、四步法绘读等压线图风向
第❶步:绘出等压线,标注气压数值
作图技巧:等压线图有平直的,也有弯曲的,要标注数值大小,特别注意不要漏掉单位,标注要画风向的点(如图中的a、b)。
第❷步:依据气压数值,绘水平气压梯度力
作图技巧:水平气压梯度力垂直于等压线,由高气压值指向低气压值(如左图粗虚线);如果等压线弯曲时,可过点作切线(右图细虚线),然后作切线的垂线(右图粗虚线)表示水平气压梯度力。
第❸步:根据半球位置,确定偏转方向
作图技巧:沿水平气压梯度力方向,北半球向右偏(如图中粗实线)、南半球向左偏、赤道上不偏转。
第❹步:定偏转角度,绘风向和受力
作图技巧:假如图中两点都在北半球,左图中数值500hPa左右,则为高空,摩擦力忽略不计,在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下,风向从气压梯度力向右偏转90°,地转偏向力方向与风向垂直、与水平气压梯度力方向相反;若为1 000hPa左右,则为近地面,受水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同作用,风向从气压梯度力向右偏转30°~45°,地转偏向力与风向垂直、摩擦力与风向相反;若在南半球则偏转方向向左,偏转角度同北半球。
【读图应用】
1.(2024·德州模拟)阅读图文资料,完成下列要求。
“梳式布局”是我国南岭以南传统村落布局的典型代表,村落中宅院与巷道排列规整,建筑密度较高,高墙窄巷。下图为岭南地区传统民居“梳式布局”示意图。
在下图中画出该地夏季晴天午后的热力环流示意图。(4分)
【解析】夏季晴天午后宅院温度较高,气流上升,池塘,林地温度较低,气流下沉;高空气流由宅院流向四周(的池塘、树林),近地面气流由四周流向村内(宅院)。
答案:(4分)
2.(2024·泰安模拟)读2024年11月24日局部地区海平面等压线分布图,回答问题。(4分)
下图示意乙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→画出乙点风向。(4分)
【解析】近地面风向与等压线斜交,水平气压梯度力由高压指向低压且垂直等压线,F1是水平气压梯度力,再受地转偏向力影响向右偏,F2是地转偏向力,据此进行作图,风向为西风,与F3摩擦力方向相反。
答案:(4分)
3.(2024·忻州模拟)阅读图文材料,完成下列要求。(4分)
2024年夏季,某探险爱好者乘坐热气球在图示区域进行航行探险。图中曲线为本次北半球探险热气球飞行线路,①~⑤为热气球每间隔1小时记录的位置,m、n为两个高空飞行固定观察监测点,与气球飞行高度大体一致,热气球飞行时始终保持在800m左右的高空。
在下图中画出④处的风向及受力情况,并写出各项的名称。(4分)
【解析】热气球飘动方向为风向,热气球由④指向⑤为风向;高空的风向与等压线平行,则风向可以当作等压线,图为北半球高空,根据风压定律,高压在右,低压在左,m为低压,则水平气压梯度力就垂直于风向指向低压,而北半球地转偏向力是垂直于风向向右偏的。
答案:(4分)
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