熱力環(huán)流原理在《大氣環(huán)境》章節(jié)中的掌握與應(yīng)用

王妙萍

摘要：熱力環(huán)流原理在這一章節(jié)是理論基礎(chǔ)，是理解其他相關(guān)內(nèi)容的鑰匙。在以往的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中學(xué)生只是被動、機械的掌握，不能夠從本質(zhì)上加以理解，更談不上融會貫通。所以教師在教學(xué)過程整合教材，將本章相關(guān)內(nèi)容應(yīng)用熱力環(huán)流原理從不同尺度上加以分析，讓學(xué)生從實例中掌握、理解，進而從更深的層次上把握。

關(guān)鍵詞：熱力環(huán)流；尺度；掌握與應(yīng)用

【分類號】G633.55

熱力環(huán)流原理在《大氣環(huán)境》這一章節(jié)是理論基礎(chǔ)，是理解其他相關(guān)內(nèi)容的鑰匙。熱力環(huán)流是大氣運動的一種最簡單的形式，理解這一過程是學(xué)生理解大氣運動這部分內(nèi)容的最基礎(chǔ)知識和最佳切入口，對于理解由于熱力原因而引起的大氣運動，學(xué)習(xí)三圈環(huán)流等知識要點具有很大的推動作用。因此，掌握這部分內(nèi)容是掌握大氣運動原理的基礎(chǔ)，對后面知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。同時，熱力環(huán)流原理貫穿《大氣環(huán)境》章節(jié)始末 ，關(guān)于這一原理的形成原因、應(yīng)用一直是學(xué)生們學(xué)習(xí)過程中掌握的難點內(nèi)容之一。為了使學(xué)生對這一原理有一個明確的認識，教師應(yīng)在教學(xué)過程中遵循循循善誘的原則，慢慢將這一原理的應(yīng)用滲透在整個章節(jié)的教學(xué)過程中，讓學(xué)生明確認識，加深學(xué)生們對其的理解。

熱力環(huán)流基本成因如下：

由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，稱為熱力環(huán)流。它是大氣運動的一種最簡單的形式。 其形成過程為：受熱地區(qū)大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區(qū)相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運動，形成高低空的熱力環(huán)流。 簡言之：冷熱不均→空氣垂直運動→同一水平面上氣壓差→空氣水平運動。

機械掌握原理對學(xué)生來說難度不大，但掌握其實質(zhì)并加以運用對學(xué)生來說十分困難。通過整章知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師就是要逐漸引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)概念，充分認識熱力環(huán)流原理是貫穿本章節(jié)始末的理論基礎(chǔ)，而相關(guān)知識是熱力環(huán)流原理的具體應(yīng)用。具體表現(xiàn)如下：

一、 小尺度的熱力環(huán)流

（1）城市風(fēng)

城市風(fēng)是指城市熱島而引起的城市與郊區(qū)之間的大氣環(huán)流。空氣在城區(qū)上升，在郊區(qū)下沉，而四周較冷的空氣又流向市區(qū)，在城市和郊區(qū)之間形成一個小型的局地環(huán)流，稱為城市風(fēng)。由于城市風(fēng)的存在，城區(qū)的污染物隨熱空氣上升，往往在城市上空籠罩著一層煙塵等形成的穹形塵蓋，使上升的氣流受阻，污染物不易擴散，所以上升的氣流轉(zhuǎn)向水平運動，到了郊區(qū)下沉，下沉氣流又流向城市的中心。這種系統(tǒng)風(fēng)在微弱的夜間尤為明顯。它對城市風(fēng)場、對流性天氣、降水和干濕分布都有影響，形成市區(qū)許多特有的氣候特征，并可把郊區(qū)工廠排出的大氣污染物匯集到市區(qū)而使?jié)舛仍龈摺?/p>

（2）海陸風(fēng)

白天，陸地上空氣因受熱膨脹，海洋上的空氣冷收縮下沉，在水平氣壓梯度力的作用下，上空的空氣從陸地流向海洋，然后下沉至低空，又由海面流向陸地，再度上升，遂形成低層海風(fēng)和鉛直剖面上的海風(fēng)環(huán)流。 日落以后，陸地降溫比海洋快，到了夜間，海上氣溫高于陸地，就出現(xiàn)與白天相反的熱力環(huán)流而形成低層陸風(fēng)和鉛直剖面上的陸風(fēng)環(huán)流。

（3）山谷風(fēng)

山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似。白天，山坡接受太陽光熱較多，成為一只小小的“加熱爐”；而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠，增溫較少。于是山坡上的暖空氣不斷上升，谷底的空氣則沿山坡向山頂補充，稱為谷風(fēng)。這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環(huán)流。到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，“加熱爐”變成了“冷卻器”；而谷地上空，同高度的空氣因離地面較遠，降溫較少。于是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流入谷地，稱為山風(fēng)。谷底的空氣因匯合而上升，形成與白天相反的熱力環(huán)流。

這三種風(fēng)的形成都與近地面冷熱不均有關(guān)，在局部小范圍內(nèi)形成熱力環(huán)流圈。

二、中尺度的熱力環(huán)流——季風(fēng)

在亞洲東部，世界最大的大洋太平洋和世界最大的大陸亞歐大陸，海陸的氣溫對比和季節(jié)變化比其它任何地區(qū)都要顯著。所以，海陸熱力性質(zhì)差異引起的季風(fēng)，在東亞最為典型，范圍大致包括我國東部、朝鮮半島和日本等地區(qū)。冬季，陸地比海洋冷，大陸氣壓高于海洋，氣壓梯度力自大陸指向海洋，風(fēng)從大陸吹向海洋；夏季則相反，陸地很快變暖，海洋相對較冷，氣壓陸地低于海洋，氣壓梯度力由海洋指向大陸，風(fēng)從海洋吹向大陸。海陸熱力性質(zhì)的差異是形成季風(fēng)的主要原因，但不是惟一的原因。氣壓帶和風(fēng)帶的季節(jié)移動等也是形成季風(fēng)的原因。例如，我國西南地區(qū)及印度半島一帶的西南季風(fēng)，就是南半球的東南信風(fēng)夏季北移越過赤道，在地轉(zhuǎn)偏向力影響下向右偏轉(zhuǎn)而成的。教師在講解的過程中，要給學(xué)生傳遞一種思想：季風(fēng)就是一種熱力環(huán)流模式，只是具體應(yīng)用過程中強調(diào)了近地面的風(fēng)，重點掌握風(fēng)向的季節(jié)變化及成因分析，過程中忽略了大氣的垂直運動和高空的大氣水平運動。

三、大尺度的熱力環(huán)流——三圈環(huán)流

三圈環(huán)流分為低緯環(huán)流、中緯環(huán)流和高緯環(huán)流（以北半球為例）

為了簡化研究，地理學(xué)中假設(shè)大氣均勻的在地表運動，將大氣運動分為三圈環(huán)流（指一個半球）。A、低緯環(huán)流 由于赤道地區(qū)氣溫高，氣流膨脹上升，高空氣壓較高，受水平氣壓梯度力的影響，氣流向極地方向流動。又受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，氣流運動至北緯30度時便堆積下沉，使該地區(qū)地表氣壓較高，又該地區(qū)位于副熱帶，故形成副熱帶高壓。赤道地區(qū)地表氣壓較低，于是形成赤道低氣壓帶。在地表，氣流從高壓流向低壓，形成低緯環(huán)流。B、 中緯環(huán)流和高緯環(huán)流 在地表，副熱帶高壓地區(qū)的氣壓較高，因此氣流向極地方向流動。在極地地區(qū)，由于氣溫低，氣流收縮下沉，氣壓高，氣流向赤道方向流動。來自極地的氣流和來自副熱帶的氣流在60度附近相遇，形成了鋒面，稱作極鋒。此地區(qū)氣流被迫抬升，因此形成附極地低氣壓帶。氣流抬升后，在高空分流，向副熱帶以及極地流動，形成中緯環(huán)流和高緯環(huán)流。

三圈環(huán)流實質(zhì)上就是在三個環(huán)流圈上形成的三個熱力環(huán)流系統(tǒng)，成因稍復(fù)雜于基本原理敘述。

通過對上述知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師應(yīng)立足于熱力環(huán)流原理的具體運用，通過課堂授課讓學(xué)生深刻地認識到：以上知識內(nèi)容都是對熱力環(huán)流原理的具體應(yīng)用，只是各種地理現(xiàn)象、地理原理發(fā)生的領(lǐng)域不同，具備的發(fā)生條件不同而已。從而讓學(xué)生對該原理加深認識，上升一個高度，以便更好的掌握和應(yīng)用，并充分認識各種現(xiàn)象發(fā)生的本質(zhì)。讓熱力環(huán)流原理不再是學(xué)生們在解決問題過程中攻克不了的一個難題。