運用數值模擬法突破熱力環流難點

張智泉

〔關鍵詞〕 地理教學；熱力環流；

數值模擬法

〔中圖分類號〕 G633.55

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2012）

22—0085—01

熱力環流是高中地理教學的重點和難點。學生在學習這部分內容時，往往難以正確理解高低空氣壓數值的絕對性和高低氣壓的相對性，無法把握熱力環流的本質。筆者運用數值模擬法來講解這一問題，則收到了理想的教學效果。其具體步驟如下：

一、模擬初始狀態

如圖1，假設在單位面積A和單位面積B上各有一延伸至大氣上界的空氣柱，鑒于高低空空氣密度的差異，則可以用數值“800”和“200”分別來表示假定兩空氣柱內低空與高空的空氣重量。那么，按照氣壓的定義，A處低空氣壓在數值上就等于A上部整個空氣柱內空氣的重量，即1000（800+200），A處高空（虛線處）氣壓則為虛線以上空氣柱內空氣的重量，即200；B處低高空氣壓與A一樣，也分別為1000和200。此時，由于同一水平面內氣壓相等，所以不會產生熱力環流。

二、模擬空氣運動過程

如圖2，如果A處空氣受熱，B處空氣受冷，則會發生如下變化：A處空氣受熱膨脹上升，密度變小，假設低空有100單位重量空氣上升到高空，高空空氣柱因增多100單位重量空氣，密度增大，其中有部分空氣必然會溢出，可能會有50單位重量空氣溢出。同樣的道理，B處空氣受冷收縮下沉，密度增大，假設高空有100單位重量空氣下降到低空，高空空氣柱因減少100單位重量空氣，密度減小，外部必然會有空氣補充進來，可能會有50單位重量空氣流入。這樣就形成了圖2所示空氣運動模式。

三、模擬熱力環流的形成

如圖3，空氣的流動可造成空氣重量的重要改變，高低空氣壓數值也會發生相應的變化。A、B兩處低高空空氣重量分別變為：A低空700（800-100），A高空250（200+100-50），B低空900（800+100），B高空150（200-100+50）。A、B兩處低高空氣壓數值分別變為：A低空950（700+250），A高空250，B低空1050（900+150），B高空150。到此為止，氣壓的絕對數值關系在圖中一覽無余。而在同一水平面，氣壓的相對高低（即高低氣壓）也對比明顯，空氣由高壓流向低壓，熱力環流自然就形成了。

?? 編輯：孟 剛