熱力環流原理在《大氣環境》章節中的掌握與應用

王妙萍

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

關鍵詞：熱力環流；尺度；掌握與應用

【分類號】G633.55

熱力環流原理在《大氣環境》這一章節是理論基礎，是理解其他相關內容的鑰匙。熱力環流是大氣運動的一種最簡單的形式，理解這一過程是學生理解大氣運動這部分內容的最基礎知識和最佳切入口，對于理解由于熱力原因而引起的大氣運動，學習三圈環流等知識要點具有很大的推動作用。因此，掌握這部分內容是掌握大氣運動原理的基礎，對后面知識內容的學習至關重要。同時，熱力環流原理貫穿《大氣環境》章節始末 ，關于這一原理的形成原因、應用一直是學生們學習過程中掌握的難點內容之一。為了使學生對這一原理有一個明確的認識，教師應在教學過程中遵循循循善誘的原則，慢慢將這一原理的應用滲透在整個章節的教學過程中，讓學生明確認識，加深學生們對其的理解。

熱力環流基本成因如下：

由于地面冷熱不均而形成的空氣環流，稱為熱力環流。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。

機械掌握原理對學生來說難度不大，但掌握其實質并加以運用對學生來說十分困難。通過整章知識內容的學習，教師就是要逐漸引導學生建立系統概念，充分認識熱力環流原理是貫穿本章節始末的理論基礎，而相關知識是熱力環流原理的具體應用。具體表現如下：

一、 小尺度的熱力環流

（1）城市風

城市風是指城市熱島而引起的城市與郊區之間的大氣環流。空氣在城區上升，在郊區下沉，而四周較冷的空氣又流向市區，在城市和郊區之間形成一個小型的局地環流，稱為城市風。由于城市風的存在，城區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，所以上升的氣流轉向水平運動，到了郊區下沉，下沉氣流又流向城市的中心。這種系統風在微弱的夜間尤為明顯。它對城市風場、對流性天氣、降水和干濕分布都有影響，形成市區許多特有的氣候特征，并可把郊區工廠排出的大氣污染物匯集到市區而使濃度增高。

（2）海陸風

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，遂形成低層海風和鉛直剖面上的海風環流。 日落以后，陸地降溫比海洋快，到了夜間，海上氣溫高于陸地，就出現與白天相反的熱力環流而形成低層陸風和鉛直剖面上的陸風環流。

（3）山谷風

山谷風的形成原理跟海陸風類似。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。這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環流。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。谷底的空氣因匯合而上升，形成與白天相反的熱力環流。

這三種風的形成都與近地面冷熱不均有關，在局部小范圍內形成熱力環流圈。

二、中尺度的熱力環流——季風

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變化比其它任何地區都要顯著。所以，海陸熱力性質差異引起的季風，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。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，風從海洋吹向大陸。海陸熱力性質的差異是形成季風的主要原因，但不是惟一的原因。氣壓帶和風帶的季節移動等也是形成季風的原因。例如，我國西南地區及印度半島一帶的西南季風，就是南半球的東南信風夏季北移越過赤道，在地轉偏向力影響下向右偏轉而成的。教師在講解的過程中，要給學生傳遞一種思想：季風就是一種熱力環流模式，只是具體應用過程中強調了近地面的風，重點掌握風向的季節變化及成因分析，過程中忽略了大氣的垂直運動和高空的大氣水平運動。

三、大尺度的熱力環流——三圈環流

三圈環流分為低緯環流、中緯環流和高緯環流（以北半球為例）

為了簡化研究，地理學中假設大氣均勻的在地表運動，將大氣運動分為三圈環流（指一個半球）。A、低緯環流 由于赤道地區氣溫高，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，使該地區地表氣壓較高，又該地區位于副熱帶，故形成副熱帶高壓。赤道地區地表氣壓較低，于是形成赤道低氣壓帶。在地表，氣流從高壓流向低壓，形成低緯環流。B、 中緯環流和高緯環流 在地表，副熱帶高壓地區的氣壓較高，因此氣流向極地方向流動。在極地地區，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，形成中緯環流和高緯環流。

三圈環流實質上就是在三個環流圈上形成的三個熱力環流系統，成因稍復雜于基本原理敘述。

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