内容正文:
高考导向的大气疑难点知识延伸思考
仙居中学 林江宁
2025.4.18
一、风向随高度的变化
1、高考回顾
2025.1
2021.6
2023.1
2022.6
2020.7
一、风向随高度的变化(锋面)
2、问题由来
暖锋,风随海拔高度升高由东南风偏转为西南风
通过锋时,风随高度升高向右偏转
冷锋,风随海拔高度升高由东北风偏转为西南风
通过锋时,风随高度升高向左偏转
网络流传解析:近地面丁地的风向为西南风,越往高空,摩擦力越小直至消失,丁地风向向右偏转的角度越来越大,直至到高空风向平行于等压线向右形成偏西风。
错误
错误
一、风向随高度的变化(锋面)
3、延伸思考
资料来源:气象学与气候学
锋附近风随高度变化状况需视锋的性质而有不同。一般而言,锋区是水平温度梯度很大的区域,通过锋面的热成风很大,风的垂直切边很大。图5.8表明,在地面暖锋前面,通过锋时,风随高度向右偏转。在地面冷锋后面,风随高度向左偏转。
Z0高度面风向
Z1高度面风向
Z0高度面风向
Z1高度面风向
一、风向随高度的变化(锋面)
3、延伸思考
资料来源:气象学与气候学
热成风:
1.空气柱的温度越高,密度越小,气压随高度递减的越慢,单位气压高度差越大,即等压面的间距越大。 (如下图所示)
2.风随高度的变化同气压场(气压的空间分布)随高度的变化密切相关,而气压随高度递降的快慢又与大气柱中的平均温度有关。在暖气柱中,气压随高度增加而降低得慢;在冷气柱中,气压随高度增加而降低得快。因此,到高层大气以后,等压面会出现倾斜,暖区一侧等压面抬起,冷区一侧等压面降低,结果使高层水平面上的气压值不相等,出现由暖区指向冷区的气压梯度力,从而产生了平行于等温线的风。
水平气压梯度力
风向
单位气压高度差
5
一、风向随高度的变化(锋面)
3、延伸思考
热成风:
由于水平温度梯度的存在而产生的的地转风(高中阶段不受摩擦力影响的高空风)在铅直方向上的速度矢量差,称为热成风。风向与等温线平行,北半球可理解为水平气压梯度力由高温指向低温,再右偏90°为热成风风向。
总而言之,若水平温度存在梯度,越往高层,风向越来越接近热成风。
热成风
热成风
资料来源:气象学与气候学
水平气压梯度力
水平气压梯度力
一、风向随高度的变化(锋面)
3、延伸思考
若丁上空存在锋面,则高空风向没错。
高中阶段只需掌握锋面上下风向存在明显差异即可,不需要对锋面上空风向做出判断,本题主旨还是考察锋面垂直空间结构判读,丁地位于暖气团一侧,上空并无锋面。
水平气压梯度力
热成风
一、风向随高度的变化(高空西风)
1、高考回顾
2020.7
2022.6
从流域东部输出的水汽相对集中在冬春季节,主要受近地面和高空不同气流影响。
2024.6
华北地区
近地西北季风向高空西风的风向变化
北半球中纬地区
近地西南风向高空西风的风向变化
长江流域
高空西风与水汽输送
一、风向随高度的变化(高空西风)
2、高空西风的实际情况&与中学地理的矛盾
问题:中纬环流圈的上空气流由高纬流向低纬,北半球向右偏不是东风么?为什么是西风?
该解释的最主要错误在于 ——
通过上空气流由高纬流向低纬倒推出 中纬环流圈中:60°上空是高压,30°上空是低压,将低纬环流圈形成原因套用到中纬环流圈中,将上空气流默认为水平气压梯度力情况。
一、风向随高度的变化(高空西风)
2、高空西风的实际情况&与中学地理的矛盾
实际上:从风的纬向分速来看,中纬地区对流层从地面向上都是西风,称盛行西风带。北半球冬季西风风速、范围大于夏季。
资料来源:动力气象学引论(第五版)
一、风向随高度的变化(高空西风)
2、高空西风的实际情况&与中学地理的矛盾
水平气压梯度力(高空)
水平气压梯度力(近地)
实际上:由于30°N气温较60°N高,
空气密度小,等压面间距更大,所以30°N上空的气压较60°N上空高,且比近地面高的更多,水平气压梯度力方向不变,大小增加,失去摩擦力影响由西南风转变为西风,且风速增加。
一、风向随高度的变化(高空西风)
2、高空西风的实际情况&与中学地理的矛盾
北半球500hpa等压面平均位势高度情况
图片来源:Variability Modes of the Winter Upper-Level Wind Field over Asian MidHigh Latitude Region 南京大学,张耀存
一、风向随高度的变化(高空西风)
2、高空西风的实际情况&与中学地理的矛盾
结论:
三圈环流是在假设下垫面性质均一的前提下,经圈环流的平均情况,中纬环流圈强度微弱,平均情况甚至接近于0,不能用假设的平均情况解释实际大气环流。
低纬环流圈是由地球高低纬热力差异导致的。环流产生的动能来自于太阳辐射能,是直接热力环流,高纬环流圈也是如此。
而中纬环流圈的形成机制与低纬环流圈存在根本的差异,暖区为下沉气流,冷区为上升气流,是一受迫产生的维持地球大气热量、动能平衡的间接热力环流。
不能用中纬环流高空气流流向倒推高空气压高低情况。更不能从而得出实际大气环流情况。
资料及见解来源:中央气象台首席预报员张涛,大气科学第二版,动力气象学引论第五版,等
一、风向随高度的变化(不同尺度总结)
3、延伸思考
尺度划分:
2020.7
2022.6
北半球
近地面至高空(五千至一万米的高空)
北半球
近地至对流层顶
2023.1
该地上空1000米以下受相同气压系统控制,距地800以内的风向变化
(要求考生判断出南半球)
一、风向随高度的变化(不同尺度总结)
3、延伸思考
空气运动受到地面摩擦力影响
也称摩擦层
空气运动基本不受地面摩擦力影响
资料来源:大气科学第二版
尺度划分:
摩擦层中风随
高度的变化:
资料来源:气象学与气候学
水平气压梯度力
15
一、风向随高度的变化(不同尺度总结)
3、延伸思考
地面
摩擦层
自由大气
水平气压梯度力
风向
水平气压梯度力
风向
N
地面
N
地面
N
16
二、影响我国的大气环流
1、高考回顾
冬季盛行西风南移,夏季西南季风转向
冬季高空西风向东输出水汽
西北风与蒸发再降水
西北季风与甲地雪灾
西南季风、盛行西风与冰川补给
二、影响我国的大气环流
1、高考回顾
锋面雨带推移规律
空梅与土壤盐碱化
冬季风与沿岸流
冬季风与大气污染
二、影响我国的大气环流
2、延伸思考
夏季东部地区关注:西太平洋副热带高压脊与锋面雨带北进、南撤规律
资料来源:中国气候
二、影响我国的大气环流
2、延伸思考
夏季西部地区关注:大气环流与水汽输送来源地
西南季风输送
盛行西风输送
资料来源:西风带与季风对中国西北地区的水汽输送,中科院,王可丽
图中切变线以南为来自西南季风的水汽输送,以北主要来自西风带的水汽输送
二、影响我国的大气环流
资料来源:中国气候
冬季关注:
大气环流平均情况
2、延伸思考
二、影响我国的大气环流
青藏地区关注:冷热源效应与垂直气流运动情况
2、延伸思考
资料来源:中国气候
请批各位同仁前辈批评指正,谢谢
仙居中学 林江宁
2025.4.18
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