内容正文:
主题二 热力环流
考点解码
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
AI解读:主要考查热力环流形成原理、热力环流的应用
案例分析:2024·湖北卷14~15题,考查沙漠风和绿洲风及其影响
概念解构
必备知识•全方位整合
关键能力•多维度凝练
目录索引
必备知识•全方位整合
基础必备知识
1.热力环流:由于地面 而形成的空气环流。
2.形成原因: 的纬度分布不均,造成高低纬度间的热量差异。
温差越大,热力环流越强
3.形成过程:地区间的冷热不均→空气的 →同一水平面上形成 →空气的 →形成热力环流。如下图所示。
冷热不均
太阳辐射能
垂直运动
气压差异
水平运动
[知识拓展]
(1)气压:指作用在单位面积上的大气压力,即在数值上等于单位面积所受到的其向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重力。
(2)等压线:在一定时间内,同一水平面上各气压值相等的点的连线。
(3)等压面:垂直空间上气压相等的点组成的面。
[方法技巧] 等压面的判读
①“上低下高”:垂直方向上,高处的等压面气压低,低处的等压面气压高。如图中A、B附近等压面气压高于C、D附近。
②“高高低低”:若等压面向高处凸,则该处气压高于同高度其他区域;若等压面向低处凹,则该处气压低于同高度其他区域。如图中C大于D、B大于A。
4.常见热力环流
(1)海陆风
①成因分析——海陆热力差异是前提和关键。
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——山坡与山谷上空同高度的空气的冷热差异及变化是关键。
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,易加重大气污染,所以,山谷地区不宜布局有污染的工业。
(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距离之外。
高考新增知识
冷岛效应(2024·湖北卷)
戈壁、沙漠较绿洲的比热容小,在阳光照射下,地面增温比绿洲快得多,戈壁、沙漠上空被加热的暖空气,通过局地环流作用输送到绿洲上空,形成一个上热下冷的逆温层,使下层冷空气保持稳定,于是形成了一个比较凉爽、湿润的小气候。这种特殊的气象效应,称为绿洲的“冷岛效应”。这种“冷岛效应”在干旱地区的湖泊(包括水库)、绿洲地带普遍存在。
衔接应用
1.[教材衔接点]读教材必修第一册第36页图2.11“热力环流的形成示意”,回答下列问题。
(1)热力环流形成的根本原因是地表 不均。如图2.11所示,受热地区(如A地)近地面空气受热 ,形成 气压;冷却地区(如B地)空气冷却 ,形成 气压。气流在水平方向上由 气压区流向 气压区。
(2)图2.11中,同一水平面(如高空)上,受热区A地上空因空气堆积形成
气压,冷却区B地上空因空气流失形成 气压,导致等压面在A地上空向 (填“上”或“下”)弯曲,B地上空向 (填“上”或“下”)弯曲。近地面与高空的气压状况呈 (填“相同”或“相反”)关系。
冷热
膨胀上升
低
收缩下沉
高
高
低
高
低
上
下
相反
2.在图中填出近地面的冷热状况和气压高低,用箭头标出气流的运动方向。
高
低
高
冷
热
冷
高考衔接点
导致地面冷热不均的原因
[2025·云南卷第18(2)题]
原因类型 举例
下垫面热力性质差异 海洋和陆地、裸地与草地、水泥地与土地等比热容大小不同,升温、降温快慢也不同
受热与散热条件差异 山坡和山谷,山坡受热条件好,散热也快,山谷受热条件差,但散热慢
人类活动影响 人类生产、生活等排放废热多,气温高于郊区
生活中,我们在切大葱或洋葱的时候,会忍不住“泪流满面”。为此,我们可以在切菜的时候在旁边点燃一支蜡烛,便可极大地缓解眼部的不适感。下图为切洋葱示意图。据此完成3~4题。
3.从热力环流的角度看,点燃蜡烛后,切洋葱处( )
A.空气受热上升
B.空气遇冷下沉
C.空气遇冷上升
D.空气受热下沉
B
4.下列热力环流示意图能反映上图蜡烛附近空气环流的是( )
A.
B.
C.
D.
A
解析 第3题,从热力环流的角度看,点燃蜡烛后,蜡烛加热,气温升高,蜡烛处气流上升,切洋葱处气流下沉,可以减少气流上升带来的不适感。
第4题,点燃蜡烛后,蜡烛加热,气温升高,蜡烛处气流上升,蜡烛处台面形成低压,其高空形成高压,台面两侧空气温度低,空气遇冷下沉,形成高压,底层气流由两侧流向蜡烛处,高空由蜡烛上方流向两侧。
下图示意我国某滨海地区形成海陆风时的等压面分布。读图,完成5~6题。
5.图示时间和近地面风向为( )
A.白天偏南风 B.白天偏北风
C.夜晚偏南风 D.夜晚偏北风
6.若图中陆地植被覆盖率大幅度增加,对海陆风强弱变化的影响是( )
A.海风增强,陆风增强 B.海风减弱,陆风减弱
C.海风增强,陆风减弱 D.海风减弱,陆风增强
A
B
解析 第5题,读图可知,海洋等压面向上弯曲,因此近地面海洋气压高于陆地,风从海洋吹向陆地,即此时吹海风。根据热力环流原理可知,白天吹海风、夜晚吹陆风,C、D错误;结合图中指向标可知,该图中海洋位于陆地南侧,故水平气压梯度力从南指向北,在地转偏向力作用下形成偏南风,A正确,B错误。
第6题,若图中陆地植被覆盖率大幅度增加,则白天陆地升温速度变慢,夜晚陆地降温速度也变慢,白天和夜晚海陆之间的温差均会减小,海陆之间气压差减小,海风、陆风均会减弱,B正确,A、C、D错误。
7.“君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池”,请绘图说明巴山地区夜雨较多的原因。
夜晚,山顶空气冷却,沿山坡下沉至谷地,谷地中的暖湿气流被迫抬升,气温下降,水汽凝结,形成降水。白天,谷地盛行下沉气流,不易形成降水。
关键能力•多维度凝练
突破点 热力环流及应用
关键能力进阶
1.热力环流的形成
(1)热力环流的形成——“一个关键、两种运动、三个不同”
一个
关键 冷热不均是热力环流形成的关键;同一性质下垫面,考虑纬度差异;不同性质下垫面,考虑比热容差异
两种
运动 近地面冷热不均 大气垂直运动 同一水平面上存在气压差异 大气水平运动
三个
不同 空气升降不同:热上升、冷下沉——近地面热空气上升,近地面冷空气下沉
同面气压不同:热低压、冷高压——近地面热的地方形成低气压,近地面冷的地方形成高气压
空间气压不同:近地面和高空气压性质相反——近地面为高气压,其高空为低气压;近地面为低气压,其高空为高气压
(2)理解热力环流形成过程的关键
①温压关系
②风压关系:水平方向上,风总是从高气压吹向低气压。
水平方向:空气由高气压流向低气压。
垂直方向:海拔越高,气压越低。
先有空气垂直运动,再有同一水平面的高、低压,最后有空气水平运动。
③同一地点近地面气压总是高于高空气压。
2.热力环流在生产、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空气使气流垂直上升,推动孔明灯或热气球升空。
(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,晴天中午的一段时间,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。
[拓展] 山谷风对山坡农业的影响
(3)城市规划中对热力环流的应用
在城市规划时,要研究城市风的下沉距离。一方面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;另一方面,应将工业卫星城建在城市风环流之外,以避免相互污染。
3.河谷干热的分析思路
干 降水少→位于××盛行风的背风坡,气流下沉,水汽不易凝结,降水少
蒸发量大→纬度低,气温高,蒸发量大
逆温→夜晚山坡上部的冷空气下沉至谷底(抑制对流),增强谷底干旱
热 纬度:纬度低,气温高
海拔:海拔低,气温高
焚风效应:背风坡处,气流下沉增温
4.热力环流叠加分析
(1)局地风与背景风的叠加
①概念:背景风是在大尺度区域内某种原因造成的大气水平运动,如全球风带、季风;局地风即小尺度区域内某种原因造成的大气水平运动,即热力环流状态下导致。
②叠加关系:背景风强时,局地风不明显;若背景风与局地风风向相同时,二者叠加,风力变强,风速加快;若背景风与局地风风向相反时,只有背景风弱,局地风才能起作用。
③出现位置:局地风多受下垫面因素影响,故一般局限在离地面较近的区域,海拔越高,局地风往往越弱,海拔更高处一般以背景风为主,故局地风与背景风叠加位置多出现在近地面。
(2)局地风与局地风的叠加
①类型:常见的局地风叠加类型有山谷风与湖陆风叠加、山谷风与冰川风叠加、海陆风与城市风叠加。
②叠加分析步骤:第一步,分析情境,确定考查中小尺度热力环流的具体形式。第二步,整理相关知识,整合叠加热力环流形式。相关知识包括热力环流的具体类型、定义、成因、时间与风向。第三步,确定叠加结果。同向叠加,风力增强;反向叠加,风力减弱。
真题考法剖析
(2024·湖北卷)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。下图示意采样点及其沙粒分选系数。据此完成下列要求。
(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.降低绿洲居住区噪声污染
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
B
C
解析 第(1)题,由材料可知,当地冬季白天以沙漠风为主,说明沙漠气压高于绿洲,沙漠温度低于绿洲,可推测白天绿洲“热岛效应”显著。由材料可知,冬季晚上绿洲风和沙漠风频次相当,说明冬季夜晚有时吹绿洲风,有时吹沙漠风,若绿洲“冷岛效应”显著,则以绿洲风为主,若绿洲“热岛效应”显著,则以沙漠风为主。
第(2)题,由材料可知,绿洲风风速衰减幅度比沙漠风小,说明绿洲风会将沙物质从绿洲输送到较远沙漠区,从而改善绿洲的生态环境。噪声和光照不是绿洲地区的生态环境问题。绿洲风会将绿洲的水汽向外输送,不能给绿洲地区带来降水。
问题拆解
(1)当地冬季白天以哪种风为主?说明风压关系和温压关系是怎样的?
(2)①绿洲风是什么风向?
②从收支平衡的角度分析绿洲风风速衰减幅度比沙漠风小对于绿洲地区意味着什么?
提示 沙漠风。说明绿洲气压低于沙漠,绿洲温度高于沙漠,可推测白天绿洲“热岛效应”显著。
提示 从绿洲吹向沙漠(西北风)。
提示 意味着绿洲地区沙物质输入小于输出。
③这对当地绿洲生态环境有何影响?
④绿洲风风向和特点对绿洲降水的影响是什么?
提示 绿洲风把部分沙物质运移回沙漠,从而改善绿洲的生态环境。
提示 绿洲风强于沙漠风,绿洲的水汽被带走得较多,降水减少。
变式训练AI改编
与沙漠风相比,绿洲风风速衰减幅度小的主要原因是绿洲( )
A.地表摩擦力小 B.植被覆盖率高
C.昼夜温差小 D.空气湿度大
B
解析 风速衰减幅度小,说明风在传播过程中速度降低更慢。绿洲植被覆盖率高,下垫面对风的摩擦力较大且分布更均匀;沙漠风从沙漠(地表裸露,摩擦力小)向绿洲(植被增多,摩擦力骤增)传播时,风速因摩擦力突变而快速衰减;绿洲风从绿洲(植被多,摩擦力大)向沙漠(植被少,摩擦力渐变)传播时,摩擦力变化更平缓,风速衰减幅度更小。因此主要原因是绿洲植被覆盖率高,故选B。
考向视角对练
考向一 热力环流原理
(2024·海南卷)在水平大气分布均匀的甲、乙两地,各选取一个空气柱(下图)。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
D
B
解析 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,乙空气压柱为上升气流,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,实际情况下,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。
考向二 热力环流叠加分析
3.(2022·全国乙卷)我国一海滨城市背靠丘陵,某日海陆风明显。下图示意当日该市不同高度的风随时间的变化。据图推测,陆地大致位于海洋的
( )
A.东北方 B.东南方
C.西南方 D.西北方
D
解析 由材料可知,该海滨城市海陆风明显,则背景风较弱。海陆风应为白天吹海风,夜晚吹陆风,且海陆风为局地风,应在海拔较低的近地面;而一天中气温最高时为14时左右,下午温度相对较高,此时段内陆地气压较低,海风最强,从图中风向判断,此时高度在500米以下的近地面吹东南风,由此推测海风风向应为东南,陆地大致位于海洋的西北方,D正确。
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