熱力環流中氣壓、氣溫與海拔高度的關系

安徽省合肥一中 吳艷

熱力環流中氣壓、氣溫與海拔高度的關系

安徽省合肥一中 吳艷

大氣不僅可以支持燃燒、供給呼吸，還能通過過濾紫外線、阻擋流星體等方式保護地球生命的安全。大氣是地球自然地理環境的重要組成部分，它在地理環境的發展演化中扮演著重要的角色，同時也對人類的生產、生活活動產生重要影響。

《地球上的大氣》一直是學業水平考試乃至高考的重中之重。而熱力環流作為大氣運動最簡單的形式，是學習大氣部分必須掌握的基礎地理原理。熱力環流中最具代表性的例子有海陸風、山谷風、城市風等，它們不僅影響地理環境的發展，也關乎人類活動，如熱島環流帶來的城市風，下沉氣流的位置是城市規劃中布局功能區的參考因素之一。所以，同學們在學習時務必理解、掌握這些環流形成的機制和過程。

在熱力環流中，熱量分布的差異如何形成高、低氣壓進而導致空氣的環流運動，是不少學生學習中的障礙。他們不能正確完成熱力環流的過程示意圖，分析不清楚熱力環流中氣溫、氣壓的對應關系，甚至簡單地記成：氣溫低則氣壓高，氣溫高則氣壓低。事實果真如此嗎？影響氣溫、氣壓高低差異的因素有很多，在熱力環流中，除了要考慮冷熱狀況差異，還要分析高空與近地面的差異，即海拔高度對氣溫、氣壓的影響。現在我們通過一道常見例題來分析探究一下突破熱力環流慣性思維的簡單方法：

【例】讀圖1“某區域等高面與等壓面關系示意圖”，回答下列問題。

圖1

（1）圖1中第①～第⑤點，氣壓最高的是_______，氣壓最低的是_______。

（2）在圖1中用“→”畫出熱力環流。

同學們的錯誤普遍集中在把第④點判斷成氣壓最低，而第⑤點氣壓最高。只要這個判斷出錯，答案就不會正確。究其原因，是有些同學沒有真正理解近地面受熱不均后熱力環流的形成過程，空氣的運動如何影響等高面上氣壓的變化，影響了判斷。

此問題的突破點在于明確兩個對應關系，即海拔與氣溫的關系、海拔與氣壓的關系。

任一地點的氣壓值均隨海拔高度的升高而降低——氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力，在數值上等于單位面積上的垂直空氣柱所受到的重力（海拔越高，空氣柱越短）（如圖2）。正常情況下，一個地點的近地面大氣（對流層）氣溫均隨海拔高度的升高而降低——熱源是地面。

圖2

理想狀態下，同一海拔高度氣壓值應相等，等壓面分布應表現為自地面向高空平行分布且氣壓值隨海拔遞減（如圖3）。

圖3

而當太陽輻射分布不均時，即各地有冷熱差異，會導致空氣產生垂直方向的升降運動（如圖4）。

圖4

空氣一旦有了升降運動，必然影響到不同海拔高度上的氣壓值，于是，原理想狀態下（如圖3）同一海拔高度值相等、平行分布的等壓面，因A、B兩地空氣冷熱不均產生的升降運動而發生變化，同一等高面上的氣壓值將不再相等，原水平存在的等壓面因為氣壓值的變化而發生了彎曲（如圖5）。由于同一等高面上氣壓值有高低差異，水平方向上產生了從高壓區流向低壓區的空氣運動，形成熱力環流。

圖5

在此環流中，必須明確：

（1）氣壓與海拔的關系：任一地點，海拔越高，氣壓越低。A、B兩地的高空，無論氣壓值如何變化，均比其對應的近地面氣壓值低（如圖5）。圖中所標注的氣壓高、低差異，僅局限在同一水平面上比較。

（2）氣溫與氣壓的關系：熱力環流中并非冷的地方氣壓就高，熱的地方氣壓就低。實際情況應該是近地面受熱多的地方氣壓低，受熱少的地方氣壓高；高空的高、低氣壓值差異是由空氣的垂直升降導致的，因此不能斷定高空的低壓處氣溫高，高壓處氣溫低。

（3）氣壓與空氣運動的關系：氣流從高壓區流向低壓區。此規律僅局限在同一水平面上，空氣由高壓流向低壓。圖5中空氣的垂直升降運動是由于受熱不均而致，非受水平氣壓梯度力的緣故。

同學們明確以上關系，即可掌握熱力環流運動形成中的基本原理。例題中圖1所示氣壓高低為：A>B>④>③=②=①>⑤，氣流運動狀況如圖6所示：

圖6