高中地理 第二章 第三节 热力环流与大气水平运动第2.docx

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高中地理第二章第三节热力环流与大气水平运动第2

热力环流与大气水平运动

[学习目标定位]　1.结合实例，理解热力环流形成的原理和大气运动的根本原因。

2.运用示意图，理解大气水平运动的基本原理及风的受力状况。

一、热力环流形成的原理

1．大气运动的原因：

太阳辐射在地表的差异分布，造成不同地区气温不同，并导致水平方向上各地间的气压差异，引起大气运动。

2．热力环流的形成（如图）

（1）垂直运动

（2）水平运动

二、大气的水平运动

1．作用力

2．高空风向：

高空大气在水平气压梯度力和地转偏向力的共同影响下，风向与等压线平行。

3．近地面风向：

除了受水平气压梯度力和地转偏向力的影响外，还要受摩擦力的影响，在三个力的共同作用下，风向与等压线斜交。

思考

在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力中影响风力大小的有哪些？

答案　水平气压梯度力和摩擦力。

水平气压梯度力是影响风力大小的主要因素，而摩擦力有减小风力的作用。

探究点一　热力环流形成的原理

探究活动

　读下图，回答有关问题。

（1）标出白天与黑夜A、B代表的陆、海近地面温度高低状况，并解释原因。

（2）画出图中各点之间的垂直气流和水平气流。

（3）判定A、B和A1、B1之间的气压高低，同一水平面上的气压高低与等压面凹凸有何对应关系？

答案　

（1）图略。

　白天陆地气温高、海洋气温低。

陆地和海洋相比，吸热速度和散热速度快。

白天以吸热为主，近地面气温陆地高、海洋低。

夜晚以散热为主，近地面气温陆地低、海洋高。

（2）白天：

B→A→A1→B1→B；晚上：

A→B→B1→A1→A。

（3）白天：

近地面气压A低、B高，高空气压A1高、B1低；晚上：

近地面气压A高、B低，高空气压A1低、B1高。

等压面向上凸起的地方是高压区，等压面下凹的地方是低压区。

反思归纳

　热力环流的几种常见形式

热力环流是一种简单的大气运动形式。

海陆热力性质的差异，山谷、山坡的受热不均，人类活动等都可能导致热力环流的形成。

具体分析如下：

（1）海陆风

（2）山谷风

（3）城市风

城市风环流则是由于城市“热岛效应”（城市工业、居民、交通等释放大量的人为热），使得城市温度比郊区温度高，从而形成的高空大气由城市吹向郊区，近地面大气由郊区吹向城市的环流。

城市规划时，为减轻大气污染，污染严重的工业企业布置在城市风的下沉距离之外，避免污染气体从近地面流向城市；将卫星城建在城市风环流之外，避免相互污染。

探究点二　等压线图中风的判断

探究活动

　读“风的形成示意图”，完成下列问题。

（1）该图表示近地面还是高空风向？

__________，其依据是____________________。

（2）A、B、C代表风所受的三个力，其名称分别是____________、____________、____________。

（3）此风在________（南、北）半球。

如果没有B的影响，风向是______________。

（4）若图中等压线之间差值相等，E、F两点，风速较大的是________。

答案　

（1）近地面　风向与等压线斜交　

（2）水平气压梯度力　摩擦力　地转偏向力　（3）北　平行于等压线　（4）F

反思归纳

　不同受力状况下形成的风

风的类型

作用力

受力及风向（北半球）

理

想

状

态

的

风

名称

方向

受力作用分析

风向

水平气压梯度力

垂直于等压线，由高压指向低压

受一力作用（水平气压梯度力）

垂直于等压线，由高压指向低压

高

空

的

风

水平气压梯度力

垂直于等压线，由高压指向低压

受两种力作用（水平气压梯度力＋地转偏向力）

（北半球高空）

当水平气压梯度力与地转偏向力平衡（即大小相等、方向相反、合力为零）时，风向平行于等压线

地转偏向力

垂直于风向，北半球向右偏，南半球向左偏

近

地

面

的

风

水平气压梯度力

垂直于等压线，由高压指向低压

受三种力作用（水平气压梯度力＋地转偏向力＋摩擦力）

（北半球近地面）

地转偏向力与地面摩擦力的合力同水平气压梯度力平衡（即大小相等、方向相反、合力为零）时，风向斜穿等压线

地转偏向力

垂直于风向，北半球向右偏，南半球向左偏

摩擦力

与风向相反

从近地面到高空，由于摩擦力越来越小，风向与等压线的夹角也越来越小，最终风向与等压线平行；陆地与海洋相比，陆地上的摩擦力大于海洋，所以陆地上的风向与等压线之间的夹角比海洋上的大。

方法技巧

　等压线图中风向的判断

风向判断的“三步曲”（以北半球为例）

第一步：

定水平气压梯度力。

在等压线图中，按要求画出过该点的切线，并过切点作垂直于切线的虚线箭头（由高压指向低压，但并非一定指向低压中心）表示水平气压梯度力的方向。

第二步：

定地转偏向力。

分清图示是哪个半球，面向水平气压梯度力的方向，若是北半球，风向向右偏；若是南半球，风向向左偏。

第三步：

定最终风向。

①近地面：

在三力作用下，最终风向与等压线成一定夹角（30°～45°）。

②高空：

风向与等压线平行。

按以上步骤绘出的风向（绘成实线箭头）如下：

对点训练一　热力环流形成的原理

在水库及其周围，由于地面热容量的差异，导致了局部小气候的产生。

读图回答1～2题。

1．若该水库旁建有一度假村，上面四幅图中，能正确反映该水库与度假村之间风向的是（　　）

A．①②B．③④

C．①④D．②③

2．关于水库对库区周边地区的影响，正确的是（　　）

A．风力减弱

B．雷电、阵雨等天气现象增加

C．气温年较差增大，日较差减小

D．增加周边地区空气湿度

答案　1.B　2.D

解析　第1题，根据温压定律来判断，当近地面温度高时气压低；当近地面温度低时气压高；大气由气压高的地区流向气压低的地区；白天水库温度低，夜间水库温度高，由此判断③④正确。

第2题，水库改变局部地区的地面状况，使气温日较差、年较差减小，空气湿度增大，降水量增多，因水面摩擦力小，库区风力增大。

对点训练二　大气的水平运动

3．下列四幅冷热不均引起的大气运动图（图中曲线表示等压面，直线表示等高面）中，正确的是（　　）

答案　A

解析　按照热力环流原理，近地面受冷，空气冷却收缩下沉，形成高气压，对应的高空形成低气压；近地面受热，空气受热膨胀上升，形成低气压，对应的高空形成高气压。

高压处等压面向上凸起，低压处等压面向下弯曲。

4．下列四幅图能正确反映北半球近地面风向的是（　　）

答案　D

解析　水平气压梯度力垂直于等压线由高压指向低压，它是形成风的直接原动力，而北半球近地面风向应是在其基础上右偏形成的。

综合提升

5．下图是“南半球中纬度某地等压线图”。

读图回答下列问题。

（1）在图上画出有摩擦力时，A点空气匀速运动的方向V，以及空气所受的三种力F1、F2和F3。

（2）当空气匀速运动时，F1、F2和F3三种力的合力为____。

（3）图中虚线是________线。

（4）图中B点风速较A点________。

其原因是________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）画图如下图所示。

（2）0　（3）脊　（4）大　B处等压线较A处密，水平气压梯度力大

解析　本题考查近地面的风所受的三个力和风向的画法，以及风速与等压线疏密的关系。

在画风向时，要注意图示地区在南半球，风向向左偏。

当近地面风向稳定时，它所受三力达到平衡，即合力为0。

教材P48活动

提示　1.补绘图略

2．上海地区此时气温的分布规律是：

城区高、四周低（或由市区向郊区递减）。

造成的原因是城市“热岛效应”。

由于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活、工业生产和交通工具每天要消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热，因而导致城市的气温高于郊区。

3．如果P地位于上海，则P点的夏季盛行风向为东南风，若仅考虑本地区的气温分布和气压的关系，P点此时近地面风向应从郊区吹向城市。

[基础过关]

1．大气运动的根本原因是（　　）

A．不同地区间的气温差异

B．海陆之间的热力差异

C．同一水平面上气压差异

D．地球自转引起的偏向力

答案　A

解析　大气运动的直接原因是区域间存在气压差，而气压差的产生原因是区域间存在气温差异。

读“形成某半球近地面的气压及各种力的示意图”，回答2～3题。

2．下列说法正确的是（　　）

A．图示气压场位于北半球

B．图中F2是使风力增强的地面摩擦力

C．图中等压线数值L1＜L2

D．图中F3是使风向向左偏的地转偏向力

3．图中促使大气产生水平运动的原动力是（　　）

A．F1B．F2

C．F3D．F2、F3的合力

答案　2.D　3.A

解析　在近地面，大气运动受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线斜交。

由图可知，F1是水平气压梯度力，它与等压线垂直，且始终由高压指向低压，因此等压线数值L1＞L2，是大气水平运动的原动力；F2是使风力减弱的摩擦力，其方向与风向相反；F3是使风向向左偏的地转偏向力，因此应位于南半球。

下图为第70届威尼斯国际电影节官方海报，海报主要内容为一个男人面朝大海，向一艘船挥手，手中的手帕向后飘扬。

结合北半球某滨海地区海陆环流图（甲）和气温变化特征图（乙），回答4～5题。

4．图甲中①、②、③、④四处气温最低的是（　　）

A．①处B．②处C．③处D．④处

5．为了拍出图中男人的手帕向后飘扬的场景，如果你是导演，你会选择什么时间段来完成拍摄（　　）

A．16时至次日8时B．8时至16时

C．18时至次日6时D．6时至18时

答案　4.B　5.B

解析　第4题，由图甲中气流运动状况可知近地面海洋气温低于陆地，根据气温垂直分布规律知图甲中②处气温最低。

第5题，在海洋温度低于陆地温度期间，风从海洋吹向陆地。

读“我国某城市热岛示意图”，完成6～7题。

6．热岛效应形成了市、郊之间的热岛环流，称为城市风系，在近地面的风又称为乡村风。

M地乡村风的风向是（　　）

A．东南风B．东北风

C．西北风D．西南风

7．能正确表示N地近地面在垂直方向上等温面与等压面关系的图示是（　　）

答案　6.A　7.A

解析　第6题，在近地面，城市内部形成热低压，风由乡村吹向城市，受地转偏向力影响，M处风向右偏转形成东南风。

第7题，图中N地的气温比周围高，等温面应向上凸；气压比周围低，等压面应向下凹。

8．《水经注》中有一段关于三峡地区古代土著“祈雨”的记载：

“天旱，燃木崖上，推其灰烬，下移渊中，寻即降雨。

”其主要原理与下图中哪一个环流图吻合（　　）

答案　B

解析　“燃木崖上，推其灰烬，下移渊中，”其实就是使谷底升温，致谷底空气膨胀上升，成云致雨，从而求得雨。

这类似于夜晚山谷风环流。

9．读“北半球热力环流示意图”，完成下列问题。

（1）A地气温比B、C两地________，气压比B、C两地____________。

D、E、F中，属高压区的是________。

（2）用“→”画出高、低空大气水平运动方向，以正确表示热力环流。

（3）图中M、N两地实际风向分别为________和________。

（4）热力环流是指由于________________而形成的空气环流，它是大气运动的一种________的形式。

（5）从以上可看出，大气水平运动产生的根本原因是__________________，直接原因是__________________。

答案　

（1）高　低　E　

（2）略　（3）西南风　东北风　（4）地面冷热不均　最简单　（5）太阳辐射能的纬度分布不均　水平气压梯度力

10．读“北半球某区域等压线分布图”，回答下列问题。

（1）图中A、B、C、D四个箭头能正确表示当地风向的是________。

（2）试分析图中A处风力较大的原因是________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）C　

（2）因为单位距离内等压线密集，表示水平气压梯度力较大，故风力较大

解析　首先根据图中数值判断出①为低压中心，②为高压中心，风向的判断要根据北半球从高压指向低压再向右偏的原则；等压线密集，说明风力大。

[能力提升]

11．下列四幅图所示的实验能演示热力环流原理的是（　　）

A．②③④B．①③④

C．①②④D．①②③

答案　D

解析　①②③三图均用温度不同的物体制造冷热不均的条件，可以形成热力环流。

④图可用来演示密度流（洋流），由于缺乏“冷热不均”的条件，因此不能演示热力环流。

下图是北半球部分地区高空500百帕等压面天气形势图，图中等值线表示海拔高度。

读图回答第12题。

12．等压面上A点的风向应是（　　）

A．东北风B．东南风

C．西南风D．西北风

答案　D

解析　图中5100米～5800米是北半球500百帕等压面上等高线，据图可读出该高空水平面上气压分布状况是：

南部气压高、北部气压低；又因在5000米左右的高空，摩擦力很小，故在水平气压梯度力和地转偏向力的作用下形成西北风。

下图在北半球5000米的等高面上，图中等值线是该等高面与对应近地面的垂直气压差值线（只考虑温度因素），近地面不考虑地形起伏。

读图回答13～14题。

13．F点空气运动方向是（　　）

A．西北风B．东南风

C．北风D．南风

14．下列说法正确的是（　　）

A．乙对应的近地面此刻是阴雨天气

B．甲的温度比乙要高

C．甲在垂直方向上空气下沉运动

D．乙对应的近地面可能是冬季海洋

答案　13.C　14.B

解析　第13题，从图上可以看出，甲处垂直气压差值小，乙处垂直气压差值大，说明近地面甲处是低压，乙处是高压，在5000米高空处，甲是高压，乙是低压。

气流总是由高压流向低压，受北半球地转偏向力及高空的风向与等压线平行影响，F点吹北风。

第14题，乙对应的近地面是高压，垂直方向上气流下沉，天气晴朗；甲对应的近地面是低压，空气受热膨胀上升，甲的温度高于乙；乙对应的近地面如果是冬季海洋，则为热源，空气上升形成低压，而图示乙近地面为高压。

15．下图是“某气象局绘制的某日10时近地面的气压与气流状况图”。

读图回答问题。

（1）图中有M、O、P三个气压中心，其中高压中心是__________。

（2）图示地区位于________半球，说明判断依据。

（3）图中②③④三处中，风力最大的是__________，理由是_____________________________。

（4）在图中箭头①处画出气流所受的力。

（5）下列等压面示意图中，能正确表示甲—乙沿线气压分布状况的是（　　）

答案　

（1）P　

（2）北　水平气流向右偏转。

　（3）③　等压线最密集　（4）

（5）D

解析　第

（1）题，从图中气流运动方向上可知P为高压中心。

第

（2）题，从气流向右偏转可知图示地区为北半球。

第（3）题，③处等压线最密集，风力最大。

第（4）题，①处受力情况：

摩擦力与风向相反，地转偏向力垂直于风向并且在其右侧，水平气压梯度力垂直于等压线并且位于风向左侧。

第（5）题，甲—乙沿线近地面M、O为低压中心，等压面向下凹，其高空等压面向上凸。