“建模思想”在地理備考中的初步研究

一、建模——整合知識內(nèi)容，初步構(gòu)建

氣旋是中心氣壓低、四周氣壓高的大氣水平渦旋，是一個由氣流垂直運動連接而成的低空輻合、高空輻散的環(huán)流系統(tǒng)，它在水平方向上近似于圓形或橢圓形，水平尺度為幾百千米到三、四千千米。

根據(jù)氣旋形成和活動的區(qū)域，可將氣旋分為溫帶氣旋、熱帶氣旋、亞熱帶氣旋和極地氣旋，高考命題多側(cè)重于前兩者。

1.溫帶氣旋（亦稱鋒面氣旋）——以北半球為例

在中高緯地區(qū)，如果地面氣旋和鋒面聯(lián)系在一起，就會形成鋒面氣旋，在槽線（圖1中AB線、CD線）兩側(cè)冷暖氣流相遇形成鋒面。一般來說，從高緯度移來的氣團是冷氣團，從低緯度移來的氣團是暖氣團，根據(jù)氣旋的旋轉(zhuǎn)方向和氣團的移動趨勢判斷出鋒的性質(zhì)，如圖1中AB為冷鋒，CD為暖鋒。

2.熱帶氣旋

熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶海區(qū)的低氣壓渦旋（圖2），西北太平洋是全球臺風(fēng)發(fā)生頻率最高、強度最大的海域。臺風(fēng)是中心附近最大風(fēng)力達到12級以上的熱帶氣旋，其余依次是熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴和強熱帶風(fēng)暴。臺風(fēng)常伴有狂風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮等現(xiàn)象，是一種破壞力很強的天氣系統(tǒng)。

整合知識，初步構(gòu)建“氣旋模型”框架圖（圖3）。

二、用模——動靜結(jié)合考查，分析模型

“風(fēng)向”和“降水”一直是氣旋模型的考點，各個省市的高考試題對此都比較看重。

1.靜態(tài)考查

（2011年福建文綜卷）圖4示意某區(qū)域某時海平面等壓線分布，虛線為晨昏線。讀圖4完成問題。

此時，①地的盛行風(fēng)向為：

A.東北風(fēng) B.東南風(fēng) C.西北風(fēng) D.西南風(fēng)

用模分析：用模分析的前提是審題，將試題信息和命題者意圖挖掘并盡量與相關(guān)地理模型建立聯(lián)系。通過圖幅可以看到，本題呈現(xiàn)的信息比較多，有晨昏線、等壓線、經(jīng)緯線和海陸分布狀況，而且圖中的等壓線處在人為虛設(shè)的靜止?fàn)顟B(tài)。據(jù)分析可知本題歸類于“考查風(fēng)向”，可以采用“氣旋模型”表1中“風(fēng)向判斷”進行處理：根據(jù)地球運動和氣壓場可知①地西側(cè)氣壓高于東側(cè)，水平氣壓梯度力的指向是自西向東并垂直于①處等壓線的切線，北半球地轉(zhuǎn)偏向力向右偏，所以此時①地的盛行風(fēng)向偏轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。

2.動態(tài)考查

（2012年全國大綱卷） 圖5示意長江中下游地區(qū)夏初某時的氣壓系統(tǒng)，該氣壓系統(tǒng)以每天120千米的速度自西向東移動，據(jù)此完成（1）～（2）題。

（1）24小時后甲地主要吹：

A.東北風(fēng) B.東南風(fēng) C.西北風(fēng) D.西南風(fēng)

（2）30～48小時之間，甲地可能經(jīng)歷：

A.持續(xù)晴朗高溫天氣 B.連綿陰雨天氣

C.強對流降雨天氣 D.沙塵暴天氣

用模分析：本題的氣壓中心處于動態(tài)變化之中，但任意時刻和任意點的風(fēng)向判斷仍然要采用“氣旋模型”表1中“風(fēng)向判斷”的處理方式，從題中信息“該氣壓系統(tǒng)以每天120千米的速度自西向東移動”可知24小時后甲地位于低壓中心的東南側(cè)，風(fēng)從高壓吹向低壓，垂直等壓線，北半球向右偏，可知甲地主要吹東南風(fēng)；30～48小時之間，根據(jù)氣壓系統(tǒng)以每天120千米的速度自西向東移動可知，甲地在此期間大致處于低壓槽位置，會經(jīng)歷冷鋒過境天氣，加上甲地是夏初的長江中下游地區(qū)，所以可能會出現(xiàn)強對流降雨天氣。

三、修模——展望命題趨勢，修正模型

1.新高考試題緊扣考綱平穩(wěn)發(fā)展

（2009年山東文綜卷） 圖6為某氣象臺發(fā)布的墨西哥灣及鄰近海區(qū)颶風(fēng)近地面天氣形勢圖，讀圖回答，此時降雨集中分布在颶風(fēng)東北部的主要原因是：

A.氣流上升速度快 B.形成鋒面雨

C.凝結(jié)核多 D.氣溫較低

（2012年山東文綜卷） 某科考隊結(jié)束了兩個月的海上考察，于4月21日返回到P地，圖7為P地所在區(qū)域當(dāng)日某時地面形勢圖，讀圖回答問題。

此時可能出現(xiàn)連續(xù)性降水的地方是：

A.① B.② C.③ D.④

修模分析：時隔三年山東卷命題意向、載體選擇和能力考查方面出現(xiàn)小雷同，2012年試題在2009年創(chuàng)新試題基礎(chǔ)上略作變式，形成新的考查方式。具體看來，2009年題主要借助墨西哥灣及鄰近海區(qū)颶風(fēng)近地面天氣形勢圖，考查氣旋和等壓線，需要分析出颶風(fēng)東北部等壓線比其它區(qū)域密集，因而水平氣壓梯度力大，風(fēng)速大，氣流上升速度快，降水多，答案選A；2012年題則根據(jù)等壓線和風(fēng)向標(biāo)判斷出②、③處于低壓槽附近且兩側(cè)風(fēng)向、風(fēng)速相差較大，所以一定會形成鋒面，由于②北側(cè)有強勁的冷空氣（西北風(fēng)），南側(cè)有暖弱西南風(fēng)，所以②形成冷鋒；同理③處形成暖鋒，若考查“連續(xù)性降水”，則定位于暖鋒之前的③位置，因為暖鋒降水大多位于鋒前，答案選C。

2.動手繪圖能力是模型應(yīng)用較高層次

原理：1860年，荷蘭氣象學(xué)家白貝羅根據(jù)氣壓表的記錄繪制出天氣圖，從中可得知風(fēng)向和風(fēng)速，使推斷云的移動或者未來天氣現(xiàn)象的變化成為可能，從而精確地解釋了風(fēng)的產(chǎn)生機制，其過程大致如下。

步驟一：繪制等壓面（圖8）。在圖中首先找出最低氣壓值（996 hPa）各點，并用平滑的曲線將其連接起來，找出最高氣壓值（1 004 hPa）各點，也用平滑的曲線將其連接起來，最后繪制余下各點，形成等壓線圖，如圖9。

步驟二：繪制鋒面，并根據(jù)鋒面氣旋知識判斷風(fēng)、雨等天氣現(xiàn)象。由于鋒面多形成于地面氣旋的低壓槽中，找到槽線（圖10中的AB和CD處）并用虛線繪出，根據(jù)大氣水平運動的原理繪出E、F、H、G四點的風(fēng)向和判斷這四點的風(fēng)力強度以及AB、CD兩處鋒的性質(zhì)、雨區(qū)，從而推斷各點的天氣狀況。

步驟三：根據(jù)即時數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和修正天氣系統(tǒng)模型，形成動態(tài)的天氣預(yù)報。

案例：圖12為地面風(fēng)預(yù)報示意圖，根據(jù)形勢預(yù)報，未來12小時低壓將向東北移到虛線所示的位置，即B站未來12小時將處于低壓的后部，相當(dāng)于原來A站所處低壓的位置。讀圖12，回答下列問題。

（1）若氣旋強度不變，試描述B站鋒面過境前后風(fēng)向和風(fēng)速的變化。

（2）若氣旋強度不變，當(dāng)該天氣系統(tǒng)由陸地移到同緯度海面時，試分析風(fēng)速和風(fēng)向會發(fā)生哪些改變。

修模分析：本題屬于“動態(tài)天氣預(yù)報”，與高考命題趨勢吻合。人們常說“風(fēng)向變打冷戰(zhàn)，風(fēng)一急就下雨”，這個諺語與冷鋒活動有關(guān)，第（1）題，B隨著鋒面氣旋的移動，由冷鋒鋒前變?yōu)槔滗h鋒后，風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)換為西北風(fēng)，溫度降低，等壓線由稀疏變?yōu)槌砻埽L(fēng)速變大。第（2）題，若下墊面由陸地變?yōu)楹Ｑ螅Σ亮ψ冃。L(fēng)速變大，根據(jù)表1“近地面風(fēng)向判斷”可知風(fēng)向與等壓線之間的夾角將變小，風(fēng)向也有了變化。