地理新视界：从北京焚风事件看地理信息技术的应用 高考地理专题课件 2027届高三地理一轮复习

该高中地理高考复习课件聚焦“焚风现象与地理信息技术应用”，覆盖大气环流与地形作用、地理信息技术（GNSS）等核心考点，依据高考评价体系分析地形对气候影响（占比约25%）、3S技术应用（高频考点）等权重，归纳选择题（概念辨析）、综合题（案例分析）等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“案例驱动+技术解析+真题演练”，以北京焚风事件为载体，通过GNSS的PWV指标分析水汽变化，培养综合思维与区域认知，提供“气象要素变化特征描述”答题模板，助力学生掌握图表解读技巧，教师可据此精准定位考点，提升高考冲刺复习效率。

地理新视界：从北京焚风事件看地理信息技术的应用 一次关于焚风现象与GNSS遥感的探索之旅，揭开大气运动与地理监测的神秘面纱 ▍适用场景 高考地理复习课 / 地理专题探究课 1.7.2013 大家好，欢迎来到今天的地理课堂。今天，我们将一起探索一个非常有趣的地理现象——焚风。它不仅存在于遥远的阿尔卑斯山，也曾真实地发生在北京。我们将通过一个真实的案例，了解焚风的形成，并学习一种前沿的地理信息技术——GNSS是如何帮助我们“看见”大气中的水汽变化的。让我们开始这次探索之旅吧！ ‹#› 情境导入——“奇怪”的热风 同学们，想象一下，在寒冷的冬季，一股燥热的风突然从山区吹来，让气温在短短一小时内飙升好几度，空气变得异常干燥。这种“奇怪”的热风不仅存在于遥远的阿尔卑斯山，也曾真实地发生在北京，它就是我们今天要探究的“焚风”。 阿尔卑斯山脉的焚风云层，云层如瀑布般倾泻而下，是焚风形成的典型视觉特征。 美国加州的圣安娜风（一种焚风）助长了山火蔓延，消防员在极端干燥的环境中奋力扑救，凸显其破坏力。 成因之问：气流越过山脉后，物理性质为何会发生剧烈改变？ 监测之思：如何利用气象技术，精准捕捉这种快速变化的天气？ 影响之探：这种特殊风效对农业、生态和人类生活有何利弊？ 1.7.2013 让我们先来看两张图片。左边是阿尔卑斯山，云层像瀑布一样从山脊倾泻而下，这就是焚风的典型景象。右边是美国加州的圣安娜风，一种著名的焚风，它常常引发严重的山火。这种“奇怪”的热风，其实并不罕见。它究竟是如何形成的？又会带来怎样的影响呢？带着这些问题，我们进入今天的学习。 ‹#› 本节课学习目标 知识与技能 掌握焚风现象的概念、形成原因及其对地理环境的多方面影响；理解GNSS监测大气水汽的基本原理与技术路径；学会分析气象数据图表，精准提取焚风过境时气温、湿度、气压等关键要素的变化特征。 过程与方法 通过真实焚风案例的深度剖析，培养从地理现象中发现问题、科学分析问题并尝试解决问题的逻辑思维能力；在实践中体会地理信息技术（GNSS）在现代气象监测与研究中的重要应用价值，提升科学探究能力。 情感态度与价值观 激发探索大气科学奥秘和地理信息技术应用的好奇心与学习兴趣；深刻认识地理环境各要素间相互联系、相互影响的复杂性，树立辩证、系统的综合地理思维，增强人地协调观的认知。 核心主旨：将理论知识与现代科技手段结合，通过探究式学习，构建对复杂地理现象的科学认知体系。 1.7.2013 本节课我们将围绕三个目标展开。首先，在知识层面，我们要掌握焚风的核心概念和GNSS监测水汽的原理。其次，在方法层面，我们将通过一个真实案例，学习如何分析数据、解决问题。最后，希望通过这节课，能激发大家对地理科学和现代科技的兴趣，建立起综合看待地理环境的思维方式。 ‹#› 课程目录 01 认识焚风——干热的“山之风” 从气象学定义出发，解析焚风效应的形成过程，探讨其对自然环境、农业生产及人类生活的多方面影响与全球典型分布区域。 02 科技之眼——GNSS水汽监测 对比传统水汽观测手段的局限，揭秘GNSS技术如何通过信号延迟反演大气水汽，深入理解关键指标PWV（可降水量）与ZTD（天顶总延迟）的应用。 03 案例剖析——北京“热风”事件 聚焦北京地区典型焚风过程，还原大气环流背景与气流行军路线，结合气象站数据与GNSS监测结果，从多维度数据分析焚风事件的演变规律。 04 学以致用——课堂练习与解析 通过精选的单项选择题巩固基础概念，结合综合性案例分析题深化对焚风现象与GNSS监测技术实际应用的理解，在实践中掌握核心知识点。 1.7.2013 本次课程将分为四个部分。首先，我们会系统地认识焚风这种现象。接着，我们将了解一项神奇的技术——GNSS，看看它是如何帮助我们监测大气水汽的。然后，我们会深入剖析北京的一次真实焚风事件，通过数据感受焚风的威力。最后，我们会通过一些练习题来巩固所学知识。 ‹#› 01. 认识焚风——干热的“山之风” ▍什么是焚风？ 焚风（Foehn）是一种出现在山脉背风坡，由过山气流在背风坡绝热下沉而形成的干热风。气流在爬升过程中释放水汽，下沉时绝热增温，导致背风坡气温显著升高、空气异常干燥，对自然环境和人类生活有着重要影响。 ▍核心气象特征 气温显著升高 气流下沉绝热增温，短时间内可使气温骤升10℃至20℃，体感燥热。 湿度急剧下降 迎风坡已释放大部分水汽，背风坡空气极度干燥，相对湿度可降至30%以下。 ▍世界各地的“焚风” 阿尔卑斯山：Foehn “焚风”一词的起源地，是经典的焚风发生区域。 北美/加州：Chinook & Santa Ana 落基山东麓称钦诺克风，加州南部称圣安娜风，常引发山火。 中国太行山东麓：热风 春末夏初出现，对农业生产有一定影响。 1.7.2013 首先，我们来正式认识一下焚风。简单来说，焚风就是过山气流在背风坡下沉形成的干热风。它的核心特征非常鲜明：气温飙升、湿度骤降、风力增大。这种现象在世界各地都有，只是名字不同。比如在北美叫钦诺克风，在加州叫圣安娜风，而在我国太行山地区，我们通常称之为“热风”。 ‹#› 焚风的形成过程 01. 迎风坡阶段 湿润气流遇山脉阻挡被迫爬升，随海拔升高空气膨胀冷却，水汽凝结成云致雨，空气在此过程中逐渐失去水分，变得干燥。 02. 山顶阶段 气流成功翻越山脉顶端，此时的空气已经完成了主要的降水过程，失去了绝大部分水汽，成为了性质干燥的气团，为后续变化做准备。 03. 背风坡阶段 干燥空气沿背风坡快速下沉，在绝热压缩作用下体积变小、内能增加，导致气温迅速升高，最终形成干热的焚风效应。 核心原理：绝热过程中的“下沉增温” 空气上升或下沉时若与外界无热量交换，会发生绝热冷却或增温。焚风的关键在于气流下沉过程中的绝热增温，遵循干绝热递减率，即气流每下降1000米，温度约升高10℃，从而造就了干热的焚风天气。 1.7.2013 焚风的形成过程可以分为三个阶段。首先，湿润气流在迎风坡爬升，冷却降水，变得干燥。然后，干燥的空气越过山顶。最关键的是第三阶段，干燥空气在背风坡快速下沉，这个过程中空气被压缩，温度急剧升高，就形成了干热的焚风。这个过程的物理原理是绝热增温，简单记就是“下沉增温”。 ‹#› 焚风的影响 农业促产 初春时节，焚风能加速土壤解冻，让农作物提前返青，从而实现提早成熟上市。 畜牧保障 冬季的焚风可快速融化地表积雪，为牲畜开辟觅食区域，提供充足的草场资源。 交通助力 有效消融道路上的积冰积雪，减少道路湿滑风险，助力交通干线快速恢复通行。 火灾隐患 气温骤升与空气极度干燥结合，极易引燃枯枝落叶，诱发大面积森林或草原火灾。 加剧干旱 夏季焚风会使作物蒸腾作用急剧加剧，土壤水分流失过快，导致农作物干旱减产。 健康风险 高温低湿的天气易引发人体脱水、中暑，尤其对心脑血管疾病患者构成严重威胁。 1.7.2013 焚风的影响是双面的。有利的一面是，初春的焚风能让作物提前生长，冬季的焚风能融化积雪，有利于畜牧业和交通。但不利影响也同样显著，高温干燥的天气极易引发火灾，夏季的焚风还会加剧干旱，甚至影响人们的身体健康。 ‹#› 焚风的全球分布 焚风并非某一地区独有，而是广泛分布于世界各大山脉的背风坡，其形成与山脉地形密切相关，在全球多个气候带均有典型案例。 欧洲 · 阿尔卑斯山脉 主要影响德国、奥地利、瑞士等国的阿尔卑斯山北麓，是世界上研究最早、记录最详尽的焚风发生地，当地称之为“Föhn”。 北美洲 · 落基山脉 落基山脉东侧的北美大平原地区，焚风过境时气温骤升，不仅影响当地农牧业生产，还会显著增加春季森林火灾的发生风险。 南美洲 · 安第斯山脉 主要出现在山脉东侧的阿根廷境内，尤其是巴塔哥尼亚高原北部。强劲的焚风加速了地表水分蒸发，塑造了当地独特的干旱荒漠地貌。 亚洲 · 高原山地地带 广泛分布于高加索山脉、喜马拉雅山脉南麓等地区。在我国，横断山区、祁连山、太行山等地的背风坡也偶有显著的焚风效应出现。 1.7.2013 焚风并非某个地区独有的现象，它广泛分布于世界各大山脉的背风坡。比如欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山、南美的安第斯山，都有典型的焚风现象。这说明焚风的形成与山脉地形密切相关。 ‹#› 焚风在中国 典型代表：太行山东麓 作为我国焚风现象最典型的区域之一，太行山东麓的焚风对河北平原影响显著。气流越过太行山后下沉增温，不仅会导致气温骤升，还会加剧当地的干旱程度，对农业生产和生态环境均有重要影响。 大兴安岭东坡 大兴安岭东坡是焚风的易发区域，气流翻越山脉后快速下沉，形成明显的增温效应，对林区气候和植被生长有着独特的影响。 祁连山北坡 祁连山北坡的焚风现象，会使河西走廊部分地区气温异常升高，在冬春季节，焚风带来的热量还可能加速积雪融化，影响当地的水资源分配。 其他多山地带 除上述地区外，我国的哀牢山、横断山区以及天山北坡等地形复杂的区域，也时常有焚风现象发生，展现了焚风在中国分布的广泛性。 1.7.2013 在中国，焚风同样普遍存在。由于我国地形复杂，多山，许多山脉的背风坡都会出现焚风。其中，太行山东麓是我国最典型的焚风区域之一，对华北平原的天气有重要影响。此外，大兴安岭、祁连山等地也时有焚风发生。 ‹#› 案例背景——北京的焚风 北京西北环山的地形格局，是焚风形成的关键地理基础。图为北京北部燕山山脉中的箭扣长城，展现了北京周边典型的山峦地貌。 01. 独特的地理区位 北京地处华北平原北端，西部为太行山北段余脉，北部为燕山山脉，形成了“西北环山、东南面海”的半封闭地形，为焚风的形成提供了天然条件。 02. 焚风现象的成因 当较强的西北气流翻越军都山、西山等山脉后，空气在背风坡（北京平原）绝热下沉，气温快速升高、湿度显著降低，从而形成干热的焚风天气。 03. 城市气象的研究价值 焚风不仅影响气温和能见度，还与空气质量、森林防火、能源调度等城市运行要素紧密相关，是首都气象防灾减灾与城市规划的重要研究课题。 1.7.2013 现在，我们聚焦到我们最熟悉的地方——北京。北京的地形非常特殊，西边和北边都是山，当西北气流越过这些山脉，就很容易在平原地区形成焚风。研究北京的焚风，对于理解城市气象、保障城市运行具有重要意义。接下来，我们将深入分析一个发生在北京的真实焚风案例。 ‹#› 02. 科技之眼——GNSS水汽监测 图示为野外自动气象站（AWS），是我们获取常规气象数据的主要来源，但其单点、地面的观测特性存在明显局限。 常规气象站的现状：我们日常接触的天气预报数据，主要来自遍布各地的自动气象站（AWS）。它们像忠诚的哨兵，时刻记录着所在地的气象要素。 单点观测局限 一个气象站只能代表其所在位置的地面情况，难以反映区域内复杂的空间差异。 垂直廓线缺失 无法直接测量从地面到高空整个气柱的水汽总量，是气象分析的“空中盲区”。 时空分辨率低 对于焚风这类快速移动、影响范围不均的天气现象，常规站网难以捕捉其精细结构。 思考：传统观测的不足，催生了GNSS水汽遥感等新技术的应用，让我们拥有了“透视”大气的能力。 1.7.2013 要研究焚风，首先要能精确地观测它。我们平时看天气预报，数据主要来自像右图这样的自动气象站。但这种传统观测方式有很大局限：它只能测一个点的地面情况，无法知道高空的水汽总量，而且对于焚风这种快速移动的现象，观测网可能跟不上它的脚步。那么，有没有更好的方法呢？ ‹#› 什么是GNSS？ 图示为北斗卫星导航系统（BDS）全球组网示意图，它是GNSS重要组成部分，为全球用户提供高精度的定位、导航与授时服务。 系统全称 全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite Systems)，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。 全球系统构成 由美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo以及中国北斗系统（BDS）等全球和区域卫星导航系统共同构成，实现了全球范围的卫星导航服务覆盖。 基础核心功能 最初设计用于为各类载体提供精准的定位、导航和授时（PNT）服务，是现代交通运输、测绘、军事等领域不可或缺的基础支撑技术。 GNSS气象学应用 利用GNSS信号穿过大气层产生的延迟效应，反演大气中的水汽含量等气象要素，为气象预报、气候变化研究提供了新的观测手段。 1.7.2013 答案就是GNSS，全球导航卫星系统。大家对它最熟悉的应用就是手机导航。但它的能力远不止于此。科学家发现，卫星信号穿过大气层时会变慢，而变慢的程度和大气中的水汽含量有关。基于这个原理，GNSS就从一个定位工具，变成了一个探测大气的“科技之眼”。 ‹#› GNSS如何“看见”大气水汽？ 01. 信号延迟效应 GNSS卫星发射的无线电信号在穿过大气层时，会因大气分子的影响而减慢传播速度。这种延迟效应主要由干空气和水汽共同作用引起，是探测水汽的基础。 02. 捕捉水汽“指纹” 湿延迟与大气中的水汽含量呈严格的正比关系。水汽含量越高，信号的延迟就越显著，这就如同水汽在信号上留下了独特的“指纹”，可被精准识别。 03. 精准反演计算 利用地面高精度GNSS接收机测得的总延迟量，结合气象数据与复杂的数学模型，可分离并反演出从地面直达对流层顶的整层大气水汽总量。 生动比喻：把GNSS信号比作高速列车，大气层比作特殊轨道。当轨道上充满水汽（浓雾）时，列车速度会减慢。我们通过测量列车通过轨道的时间差，就能精准推算出“浓雾”（水汽）的浓度和总量，这就是GNSS遥感水汽的核心逻辑。 1.7.2013 GNSS“看见”水汽的原理其实不难理解。卫星信号穿过大气层时会变慢，这个“延迟”里包含了水汽的信息。水汽越多，延迟就越明显。我们可以把它想象成一辆在雾中行驶的列车，雾越浓，车速越慢。通过精确测量这个“延迟”，科学家就能反推出大气中水汽的总量。 ‹#› 关键指标：PWV与ZTD ZTD 天顶总延迟 代表从卫星到接收机方向上，大气造成的总延迟量。它综合包含了干空气（大气主要成分）和水汽共同作用带来的信号传播延迟，是GNSS气象学中最基础的观测指标。 PWV 大气可降水量 专门反映大气中水汽含量的核心指标。可以形象理解为：将整层大气中的水汽全部凝结成液态水，平铺在地面上形成的水层厚度，常用单位为毫米（mm），是研究气象变化的关键依据。 核心逻辑关联：PWV并非独立观测值，而是通过气象模型从ZTD中精确分离、解算得出的参数。它剔除了干空气延迟的干扰，聚焦于水汽变化，是ZTD中最具气象应用价值的“精华部分”。 1.7.2013 在GNSS气象学中，有两个关键指标。ZTD，天顶总延迟，代表了大气造成的总延迟。而我们更关心的是PWV，大气可降水量。它是专门用来衡量水汽含量的，你可以把它想象成把天上所有水汽变成雨水落下来，能铺多厚。PWV就是我们从ZTD中提取出来的、专门看水汽的“火眼金睛”。 ‹#› 为什么PWV对焚风更敏感？ 焚风的本质 焚风是干热空气的下沉运动，其带来的最核心气象影响，并非单纯的升温，而是空气中水汽的急剧减少，这是焚风现象最关键的特征。 PWV的核心优势 PWV（可降水量）能直接、纯粹地反映大气中的水汽含量。焚风过境时，水汽骤降会让PWV数值出现非常显著的下降，是捕捉焚风信号的绝佳“利器”。 ZTD的天然局限 ZTD中干空气延迟占比约90%，焚风带来的气压变化对干延迟的影响远大于水汽变化。因此，水汽的微小波动会被掩盖，ZTD的变化远不如PWV显著。 总结：焚风的核心特征是水汽骤减，而PWV对水汽变化具有极高的专一性和灵敏度，因此成为监测焚风的最优气象指标。 1.7.2013 为什么我们特别强调PWV呢？因为焚风的本质就是干热空气的入侵，最核心的变化就是水汽急剧减少。PWV能直接反映水汽含量，所以焚风一来，PWV数值就会立刻出现显著下降，非常灵敏。而ZTD因为包含了太多干空气的影响，对水汽变化的反应就迟钝得多。所以，PWV是监测焚风的绝佳指标。 ‹#› 03. 案例深度剖析——北京“热风”事件 事件时间与地点 发生于2015年12月30日，影响范围主要集中在北京平原地区，是一次典型的冬季焚风天气过程。 有利的环流背景条件 高空受强大的西北气流控制，气流越过山脉后绝热下沉增温，为焚风的形成和发展提供了关键的动力与热力条件。 梯度观测站点布局 选取佛爷顶（山顶）、延庆（山前）、昌平（临山平原）、朝阳（城区）、通州（远郊平原）五个站点，构建从山区到平原的完整观测链。 图示为北京及周边地区GNSS站与自动气象站的空间分布，密集的站点网络为精准捕捉焚风过程中气象要素的时空变化提供了数据支撑。 1.7.2013 理论讲完了，我们来看一个真实案例。2015年12月30日，北京就经历了一次明显的焚风过程。当时高空是强大的西北气流，为焚风形成创造了条件。研究人员选取了从山区到平原的五个站点进行观测，右图就是这些站点的分布图。 ‹#› 焚风的“行军路线” 00:00 初始形成 焚风首先在延庆与河北怀来之间的山谷地带出现，气流开始沿山坡向下加速运动，形成初始焚风条件。 05:00 范围扩张 影响范围扩大至昌平、海淀、石景山等西部和北部临山区域，焚风效应在山前地带逐渐显现并增强。 06:00 昌平站显著 昌平监测站记录到明显焚风特征，气温骤升、相对湿度急剧下降，成为城区首个捕捉到强焚风信号的站点。 08:00 朝阳站显现特征 焚风带向东南推进至朝阳区，气象站观测到短时气温上升4-6℃，风速明显增大，焚风强度较山前的昌平站已有所减弱。 10:00 通州站余威尚存 焚风继续向东南延伸至通州区域，此时距离西部山区较远，焚风特征虽仍可监测，但强度已大幅衰减，气温与湿度的波动趋于平缓。 核心结论：焚风整体呈现自西北向东南的推进路径，其影响强度与距离山区的远近呈负相关，随离山距离增加而逐步减弱消散。 1.7.2013 通过分析各站点的数据，我们可以清晰地描绘出这次焚风的“行军路线”。它从凌晨开始在山谷出现，然后自西北向东南方向推进，依次影响了昌平、朝阳和通州。我们可以看到，随着离山区越来越远，焚风的强度也在逐渐减弱。 ‹#› 【核心】数据分析：昌平站 (06:00过境) 图表展示了昌平站00:00-22:00的气象要素变化。可以清晰观察到在06:00左右，气温、相对湿度和风速出现了极其显著的突变拐点。 气温骤升 短短1小时内气温飙升4.5℃，呈现典型的升温特征。 湿度腰斩 相对湿度从60%断崖式下跌至约30%，空气迅速干燥。 风速激增 从微风增大至4m/s，瞬时阵风更是突破8m/s，风力显著增强。 风向转变 风向稳定转为西北风，标志着焚风气流已完全控制该区域。 核心结论：06:00是焚风过境昌平站的精确时刻，气温、湿度、风速、风向四大气象要素在极短时间内同步发生剧烈突变，特征极为典型。 1.7.2013 我们先来看离山最近的昌平站。大家看这张图，在早上6点左右，代表气温的蓝线急剧上升，一小时内升了4.5度；而代表相对湿度的红线则断崖式下跌，直接腰斩。同时风速也明显增大。这清晰地表明，早上6点，焚风正面袭击了昌平。 ‹#› 【核心】数据分析：朝阳站 (08:00过境) 监测图表清晰显示，08:00前后气象要素出现剧烈波动，气温与相对湿度呈现显著的负相关变化趋势，直观反映焚风过境的特征。 气温骤升 5.6℃ 一小时内气温急剧攀升，增温幅度甚至超过昌平站，焚风效应叠加日出辐射，升温更为显著。 相对湿度断崖式下跌至 7% 空气相对湿度从45%左右极速锐减，环境变得极度干燥，是焚风干热气流入侵的典型特征。 风速陡增，风向转西北 风速出现陡增变化，主导风向转为西北风，进一步印证了焚风气流已成功输送至北京城区上空。 核心结论：焚风在08:00已强势影响北京城区，带来了比郊区更为剧烈的升温效应和极端干燥的空气环境。 1.7.2013 两小时后，焚风来到了北京城区的朝阳站。看这张图，早上8点，气温同样是急剧上升，一小时升温5.6度，比昌平还厉害，这可能叠加了日出后的太阳辐射。相对湿度更是降到了惊人的7%，空气极度干燥。这说明焚风对城区的影响同样强烈。 ‹#› 数据分析：通州站 (10:00过境) 气温小幅攀升 1小时内升温2.1℃，焚风带来的增温效应依然存在，但相较于上游站点，温度变化幅度已明显收窄。 相对湿度回落 相对湿度下降约14%，空气逐渐趋于干燥。与昌平、朝阳站相比，其湿度下降的速率和绝对数值均有所减缓。 风速显著增大 过境时段风速呈显著增强态势，体现了焚风动力作用的持续影响，但整体风力强度已呈现出逐步衰减的趋势。 核心结论：焚风强度显著衰减 焚风影响至通州时，强度已明显减弱。各项气象要素的变化幅度均小于昌平站和朝阳站，再次印证了焚风效应随离山距离增加而逐步消散的规律。 1.7.2013 又过了两小时，焚风到达了远郊的通州。从图上可以看到，虽然气温、湿度和风速同样出现了变化，但变化的幅度已经明显减小了。这再次印证了我们之前的结论：随着距离山区越来越远，焚风的强度在减弱。 ‹#› GNSS数据揭秘：看不见的“干渴” 图示为平原GNSS观测站PWV及相关气象参数的时间演变曲线，清晰捕捉到焚风过境时水汽含量的突变特征。 昌平站 (06:00)：水汽初现拐点 观测数据显示PWV值出现明显下降趋势，标志着干热气团开始侵入监测区域，大气含水量首次出现显著异动。 朝阳站 (08:00)：PWV急剧跳水 数据曲线呈现陡峭下降形态，PWV值在短时间内大幅跌落，直观反映出焚风效应的增强与干空气的快速推进。 通州站 (10:00)：同步显著衰减 作为下游站点，PWV值同样出现显著下降，形成由西北向东南的“干空气推进带”，验证了焚风过程的空间连续性。 核心发现：焚风过境时刻，三站PWV值同步剧烈下降，从大气物理角度无可辩驳地证明：焚风本质上是一股异常干燥的下沉空气。 1.7.2013 现在，轮到我们的“科技之眼”GNSS登场了。这张图展示了三个平原站的PWV（大气可降水量）变化。大家看，在昌平站6点、朝阳站8点、通州站10点，也就是焚风过境的时刻，代表PWV的深色线条都出现了同步的、剧烈的下降。这完美地印证了我们的判断：焚风过境，带来的是大气中水汽的急剧减少。 ‹#› ΔPWV的妙用 核心概念 ΔPWV指平原站（如昌平）与高山站（如延庆）的PWV差值。它可以近似代表从平原地面到高山站海拔高度这一层大气中的水汽含量，是反映局地垂直水汽分布的关键指标。 关键发现 研究论文证实，在焚风过境的过程中，ΔPWV的下降幅度，相比单个气象站点监测到的PWV下降幅度，表现得更为显著，是识别焚风信号的有效特征。 成因解析 焚风效应主要作用于近地面到山脊高度的气层。通过计算高差气柱的水汽差，能够精准放大焚风带来的垂直方向水汽锐减信号，从而比单点监测更灵敏地捕捉到焚风的发生与发展。 总结：ΔPWV利用垂直气柱的水汽差，为焚风监测提供了一种更灵敏、更具针对性的有效手段。 1.7.2013 科学家们还发现了一个更巧妙的方法。他们计算了平原站和高山站的PWV差值，我们称之为ΔPWV。这个值可以代表从地面到山顶这一层大气的水汽含量。研究发现，焚风过境时，ΔPWV的下降比单个站点的PWV下降更明显。这是因为焚风主要影响的就是这个高度范围的空气，通过这种方式，我们可以更灵敏地捕捉到焚风的信号。 ‹#› 04. 学以致用——课堂练习 题目 01：焚风的形成机制 关于焚风的形成，下列说法正确的是（ ）。 A. 气流在迎风坡下沉增温 B. 气流在背风坡下沉增温 C. 气流在迎风坡上升冷却 D. 气流在背风坡上升冷却 答案：B。焚风的核心是气流越过山顶后，在背风坡发生绝热下沉，导致空气压缩增温。C选项描述的是迎风坡的前期过程，并非焚风本身的形成阶段。 题目 02：GNSS监测焚风的原理 科学家利用GNSS监测焚风，主要是因为焚风会导致（ ）。 A. 大气压强剧变 B. 大气温度剧变 C. 大气水汽含量剧变 D. 风速发生剧变 答案：C。GNSS遥感水汽基于信号延迟与水汽含量的正比关系。焚风显著特征是水汽急剧减少，导致GNSS信号的湿延迟显著减小，从而被精确探测到。 1.7.2013 好了，学了这么多，我们来做几道题检验一下学习成果。请看第一题，关于焚风的形成，正确答案是什么？对，是B，气流在背风坡下沉增温。第二题，利用GNSS监测焚风主要是因为什么？答案是C，因为焚风会导致水汽含量剧烈变化，从而影响GNSS信号的传播速度。 ‹#› 综合题 阅读图文资料，完成下列要求。下图为北京昌平站2015年12月30日气象要素变化图。当日，一股强大的焚风自西北向东南影响北京，对当地的气温、湿度和风速等气象要素产生了显著影响。 图：北京昌平站2015年12月30日气象要素变化 01. 判读过境时间 指出焚风过境昌平站的大致时间，并结合图表中的气温、相对湿度或风速等关键数据，说明具体的判断依据。 02. 描述变化特征 结合图示曲线走势，详细描述焚风过境时，昌平站气温、相对湿度和风速分别呈现出怎样的瞬时和持续变化特征。 03. 分析形成原因 从焚风的气流性质、地形影响及绝热变化等角度，深入分析导致上述气温、湿度和风速变化现象的核心原因。 1.7.2013 接下来是一道综合题。请大家结合我们刚刚分析过的昌平站数据图，回答这三个问题。第一，判断过境时间并说明依据。第二，描述气温、湿度、风速的变化特征。第三，分析这些变化背后的原因。大家可以先思考一下。 ‹#› 综合题参考答案与解析 01 / 过境时间判断 结论：焚风过境时间约为06:00。 依据此时气温急剧升高、相对湿度骤降，同时风速显著增大且风向转为西北风，完全契合焚风“干、热、快”的核心气象特征。 02 / 关键气象要素变化 气温：一小时内急剧升高约4.5℃，呈现爆发式增温态势。 湿度与风速：相对湿度从60%骤降至30%，同时伴随风速迅速增大，出现短时大风天气。 03 / 现象背后的成因 物理机制：西北气流越山后在背风坡绝热下沉增温；气流在迎风坡已降水失湿，下沉进一步降低相对湿度；焚风作为强下坡风，直接造成过境时风速显著增大。 核心总结：焚风是典型的地形热力风，其“干热风”特征是由气流绝热下沉与迎风坡降水除湿共同作用的结果。 1.7.2013 我们来公布答案。第一题，过境时间是早上6点，依据就是图中气温、湿度、风速在此时发生的剧烈变化。第二题，变化特征是气温骤升、湿度骤降、风速骤增。第三题，原因分别是下沉绝热增温、气流在迎风坡已失水汽且下沉增温加剧干燥、以及焚风本身就是强下坡风。大家都答对了吗？ ‹#› 课堂总结 核心知识回顾 深入解析了焚风“升温、降湿、大风”的气象特征；掌握了GNSS利用信号延迟反演大气水汽总量（PWV）的原理，以及其在监测极端气象中的关键应用价值。 技术应用展望 随着北斗系统的成熟，地理信息技术将深度赋能防灾减灾与环境保护。现代科技为我们打开了洞察地球环境的全新视角，让地理学探索更精准、更深远。 1.7.2013 最后，我们来总结一下今天的内容。我们认识了焚风这种现象，理解了它“升温、降湿、大风”的特征。我们还学习了GNSS这项神奇的技术，知道了它如何通过PWV来监测大气水汽。北京的案例告诉我们，现代科技为我们研究地理环境提供了强大的工具。希望今天的课程能激发大家对地理学的兴趣，谢谢大家！ ‹#› $