天氣圖的剖析及教學建議（湘教版）

丁曉平 金子興

摘 要：通過冷暖鋒示意圖、準靜止鋒示意圖的教學剖析，使學生理解概念及其帶來的天氣變化；將教材中的氣旋、反氣旋及鋒面氣旋等示意圖依照學科邏輯、認知規律，通過設計問題串的形式進行分解，以便于學生掌握規律；通過理想天氣圖和實際天氣圖的判讀，引導學生學會分析真實情景下的天氣變化。

關鍵詞：天氣系統；圖表分析；湘教版

湘教版“常見的天氣系統”中運用的圖表素材主要有三幅示意圖和兩個表格，三幅示意圖是“冷、暖鋒示意圖”“北半球氣旋、反氣旋示意”和“鋒面氣旋示意”。兩個表格，是冷暖鋒面過境前、時、后的天氣特征比較表，以及氣旋、反氣旋大氣運動及天氣特征比較表。圖表均是描述理想狀態下的大氣運動和天氣特征。教師如何利用這些圖表進行教學？學生如何將所學知識運用到天氣地圖上判讀天氣特征？筆者在此拋磚引玉，以期同仁指教。

一、增添相關內容，讓知識更加系統——冷暖鋒示意圖、準靜止鋒示意圖教學剖析

教材用圖2-36和2-37，分別示意冷鋒和暖鋒，文中沒有鋒線概念的介紹。而在圖2-39中，近地面等壓線圖上，卻突然出現鋒線。由于鋒線是鋒面系統的重要標志，筆者建議教材修訂時，用立體圖示意冷、暖鋒，畫出鋒線，并作文字說明。或者在教學過程中，教師補充鋒線的概念，再請學生去畫出冷、暖鋒的鋒線。

準靜止鋒是一種影響我國的常見天氣系統，但教材中沒有相關概念的介紹。筆者建議，在課堂上不僅要補充準靜止鋒的概念，還應要求學生判讀。如圖1中，箭頭表示冷暖氣團的運動方向，可以讓學生判讀L是準靜止鋒。這樣，學生便能系統掌握鋒面知識。

值得注意的是，江淮準靜止鋒會引起梅雨，但不是引起梅雨唯一的天氣系統，如下題案例背景。

圖2為2018年6月30日5點我國局部近地面等壓線圖（單位：百帕）；圖3為6月30日～7月1日我國局部地區等降水量線（單位：mm），讀圖回答問題。

影響此次江淮流域降水的主要天氣系統類型為：

A.臺風 B.江淮準靜止鋒

C.冷鋒 D.氣旋

雖正值梅雨季節，此次江淮地區的降水，卻并不是由準靜止鋒引起的。據圖2可知，江淮地區正處在氣旋的槽部，降水是典型的氣旋雨。可很多師生認為準靜止鋒也可以位于槽部，為什么不選？關鍵在于此槽部，如果有鋒面，那一定是暖鋒，但答案中沒有這一選項，即編者據當時的實控天氣系統，刻意排除了這一情況。此題旨在考查學生對準靜止鋒概念掌握情況，強調“冷暖氣團勢均力敵”這一要點。

二、設計組合問題串，突破教學難點——氣旋、反氣旋圖和鋒面氣旋教學剖析

教材用圖2-38、2-39分別呈現了北半球的氣旋、反氣旋和北半球鋒面氣旋的大氣水平運動情況。建議在教學過程中，將圖中信息按照學生認知規律，設計有邏輯聯系的組合問題串，依次呈現，以分解難點，幫助理解這些天氣系統的大氣運動情況和對天氣的影響。

氣旋和反氣旋

1.認識高壓、低壓圖

教師展現兩幅近地面等壓線圖（圖4、圖5），請學生通過閱讀教材中低壓、高壓的概念后，判斷圖中氣壓系統的名稱。

由于低壓、高壓概念比較簡單，學生能讀懂，但這一步不可忽略，因為這是認知的起點。

2.說出高壓、低壓的大氣垂直運動情況，并說明理由

在熱力環流和三圈環流中，學生已經學過高壓和低壓的知識，但沒有系統總結過兩者大氣垂直運動的特點及原因。因此，在課堂教學的過程中，教師應要求學生畫出高壓、低壓的垂直運動，理解上升運動可能帶來降水，下沉運動天氣晴朗的原因。列表1比較如下。

3.在高壓、低壓圖上東南西北部畫出穩定風向，并歸納水平運動的規律

通過回顧近地面穩定風向的形成過程，請學生畫出圖中各點的盛行風向，說出風向，在此基礎上再總結北半球氣旋和反氣旋的水平運動情況（圖6）。

4.描述北半球氣旋和反氣旋的大氣運動狀況

大氣水平運動和升降運動是同時進行的，不能被人為割裂。教學過程中將其分解，是為了更好地認識事物，但最終還是要還原事物的本身。學習了氣旋、反氣旋的水平運動和垂直運動后，再請學生去想象將兩者融合起來的真實情景（圖7），可謂水到渠成。

5.在北半球氣旋和反氣旋圖上畫出某大氣質點水平運動的軌跡示意

湘教版教材中的氣旋和反氣旋風向示意圖中，任意等壓線上，風向與等壓線的交角都相等（圖8）。而人教版教材中的氣旋和反氣旋風向示意圖與之有別（圖9）。

氣旋中大氣水平運動方向是由四周向中心輻合。一般而言，在水平氣壓梯度力的加速作用下，氣旋的風速是由外到內越來越大，風速越大與等壓線形成的交角就越來越小。反氣旋反之。因此，筆者認為人教版的示意圖更加科學。教學中，教師可以給出一些具體的點，請學生探究這些位置的大氣質點將要經歷的運動軌跡，以加深學生對氣旋和反氣旋大氣運動狀態的認識。

鋒面氣旋

鋒面氣旋是近地面重要的天氣系統，也是教學的難點。建議分解難點進行教學。圖10為北半球等壓線示意，具體步驟如下。

1.說出圖中L1、L2天氣系統的名稱，并說明理由

圖中L1、L2等壓線向高處凸起，也即與兩側相比，兩條線上的氣壓最低，因此稱為低壓槽線。

2.簡析L1、L2兩側氣團性質

北半球某天氣系統，由于A氣團位于B氣團的北面，說明緯度較高，因此一般來說A是冷氣團，B是暖氣團。

3.在圖11中所示各點畫出風向，并說明在L1、L2出現的鋒面系統

通過圖11中槽線兩側風向，可以判斷L1北側冷氣團將鋒面推向暖氣團一側，因此一般而言L1處是冷鋒；同理，L2處為暖鋒。

4.在圖12中畫出可能的雨區范圍，并比較差異

在能判別冷暖鋒的基礎上結合鋒線知識，畫出雨區范圍就不是難題了。一般而言，冷鋒的雨區范圍窄，而暖鋒較寬。

5.說出該種天氣系統主要分布的地區和季節

教材中只提及這種天氣系統經常出現在中緯度地區，沒有說明是什么原因，在哪個季節最為常見，需要教師補充。

中緯度的低壓系統中冷暖氣團交會頻繁。冬季由于氣壓帶、風帶的南移，副極地低壓（極地渦旋）南下，因此歐洲冬季鋒面氣旋活動頻繁。同理，它也影響北美洲大陸，給北美帶來暴風雪的天氣，引起雪災。因季風環流的加劇作用，冬季太平洋上副極地低壓活動頻繁，因此，影響其冬季降水的近地面天氣系統也是極地渦旋。

三、提供天氣地圖，分析天氣特征——不同時空降水類型教學剖析

1.低壓與降水天氣

閱讀近地面等壓線圖，對天氣特征做出理論上的判讀，有時與真實情況有很大差異。圖13是北京時間2017年7月26日8時的近地面等壓線圖，從圖上可知，沙特、巴基斯坦、伊朗等國處于低壓控制下，應是陰雨天氣。但事實上，利雅得、卡拉奇、德黑蘭等地的天氣都是多云轉晴；也就是說該地即使受低壓控制，也不一定形成降水天氣。這與北非地區，夏季受低壓控制的機會多，卻是沙漠氣候的原因一樣。低壓控制是否形成降水，關鍵還要看盛行風是否帶來大洋上的水汽。巴基斯坦地區，夏季即使受低壓控制，南部沿海卻是熱帶沙漠氣候，降水極少，這與當地該季節偏南季風從沙特沙漠里來吹來，水汽稀少有關。

2.高壓與降水天氣

圖14為2018年1月24日近地面等壓線圖，圖中虛線內的長江中下游地區，處于亞洲冷高壓影響之下，此時鋒面在云貴一帶（準靜止鋒）。但是當時該地區卻是大范圍的雨雪天氣。什么天氣系統導致該地區的暴雪天氣？

查看2018年1月28日850百帕等壓面天氣圖（圖15）會發現，此時在云南、廣西南部，福建南部、廣東北部，存在兩條冷暖氣團的交界面，即呈東-西走向的切變線，給南方各省帶來了陰雨天氣。因此，在850百帕等壓面上，形成的切變線，也是影響降水的主要天氣系統。

切變線是指風向或風速分布的不連續線，常見于700百帕和850百帕的中、低空等壓面上。由于降雪發生在1 500米左右高度，暖濕的西南風因與寒冷的偏北風相遇，氣溫急劇下降，大氣中的水汽易達到過飽和狀態，從而形成雨雪天氣。

由于亞洲高壓是淺薄系統，和西風相比，亞洲高壓是名副其實的“矮個子”。在約3 000米左右高空，也即在700百帕（3 000米）等壓面圖上，切變線依然存在。因此，冷空氣南下過程中，在高空，不同的地段形成不同的天氣系統。筆者沿圖14中L線，作了一個垂直示意剖面，如圖16所示。此時，地面鋒線在湖南、廣西邊境，形成準靜止鋒，是陰雨天氣；在長江中下游地區，處在切變線的影響之下，形成雨雪天氣；在山東及以北地區無論近地面和850百帕（1 500米）都處在亞洲高壓的影響下，形成寒冷、晴朗的天氣。

我國降水的水汽主要來自哪里？又由什么帶來的？圖17為2018年1月27日500百帕等壓面圖，圖中顯示在南亞地區，有一條南北走向的西風大槽，西風大槽在我國上空會常年出現。因此西（南）風從北印度洋上空帶來豐富的水汽，成為我國降水的主要水汽來源。夏季隨著副高的增強，高壓脊向北跳，引起東南季風北上，從而東南季風也可以從太平洋上為我國帶來水汽，對緩解我國華北和東北地區的旱情意義重大。

可以看出，分析我國某地區的天氣變化，就冬季而言，首先看500百帕（5 000米）等壓面上，有沒有出現西風大槽。槽的出現，意味著西南風將水汽帶到我國境內。其次閱讀850百帕等壓面，觀察切變線的位置及移動情況，從而判斷中低空是否出現雨雪現象。一般而言，在冬半年，切變線主要影響我國長江以南地區。最后，閱讀地面等壓線圖，觀察地面天氣系統對天氣產生的影響。