高考地理中“熱力環(huán)流”是一個(gè)非常重要的核心概念,它解釋了大氣運(yùn)動最基本的原理——由地表冷熱不均引起的空氣環(huán)流。理解熱力環(huán)流是掌握風(fēng)、地方性風(fēng)(如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng))乃至全球大氣環(huán)流的基礎(chǔ)。
一、核心原理
冷熱不均導(dǎo)致氣壓差,氣壓差驅(qū)動空氣流動
1. 地表受熱不均
(1)不同性質(zhì)的下墊面(如陸地與海洋、裸地與植被覆蓋地、城市與郊區(qū)、山坡與谷底)吸收和釋放太陽輻射的能力不同。
(2)導(dǎo)致在同一時(shí)間、同一區(qū)域的不同地點(diǎn),地表溫度存在差異。
2. 空氣的垂直運(yùn)動
(1)受熱地區(qū): 近地面空氣受熱膨脹上升 → 形成低壓區(qū)(熱低壓)。
(2)關(guān)鍵理解: 空氣上升后,該地區(qū)近地面的空氣密度變小,單位面積上承受的空氣柱重量(即氣壓)降低。
(3)冷卻地區(qū): 近地面空氣冷卻收縮下沉 → 形成高壓區(qū)(冷高壓)。
(4)關(guān)鍵理解: 空氣下沉堆積,該地區(qū)近地面的空氣密度變大,氣壓升高。
3. 同一水平面上的氣壓差異
(1)在近地面:受熱地(低壓) ? 冷卻地(高壓)
(2)在高空(上升氣流到達(dá)的高度):上升區(qū)空氣堆積 → 形成高壓區(qū)(相對于周圍同高度);下沉區(qū)上空空氣輻散 → 形成低壓區(qū)(相對于周圍同高度)。
(3)關(guān)鍵理解: 氣壓高低是比較同一水平面上的點(diǎn)得出的。高空的氣壓狀況是近地面垂直運(yùn)動的結(jié)果。
4. 空氣的水平運(yùn)動(風(fēng))
(1)在近地面: 空氣從高壓(冷卻地) 流向低壓(受熱地),形成風(fēng)。
(2)在高空: 空氣從高壓(上升區(qū)上空) 流向低壓(下沉區(qū)上空),形成風(fēng)。
(3)關(guān)鍵理解: 風(fēng)總是從高壓區(qū)吹向低壓區(qū)(水平氣壓梯度力驅(qū)動)。
5. 完成環(huán)流圈
(1)近地面:冷地高壓 → 熱地低壓
(2)熱地低壓處:空氣上升
(3)高空:熱地上空高壓 → 冷地上空低壓
(3)冷地上空低壓處:空氣下沉
(3)下沉到近地面形成冷地高壓,完成一個(gè)閉合的環(huán)流圈。
二、關(guān)鍵圖示與要點(diǎn)
畫圖是理解的關(guān)鍵! 務(wù)必熟練掌握熱力環(huán)流示意圖的畫法。
1.熱力環(huán)流示意圖
(1) 畫出地面,標(biāo)出A地(受熱)、B地(冷卻)。
(2)A地上方畫向上的箭頭(上升氣流),B地上方畫向下的箭頭(下沉氣流)。
(3)近地面:B地標(biāo)“高”,A地標(biāo)“低”,箭頭從B指向A。
(4)高空:在上升氣流到達(dá)的高度,A地上方標(biāo)“高”,B地上方標(biāo)“低”,箭頭從A地上方指向B地上方。
(5)用曲線連接垂直和水平氣流,形成一個(gè)完整的環(huán)流圈(通常A地上空順時(shí)針/逆時(shí)針流動到B地上空下沉,再到近地面流回A地)。
2.等壓面凹凸
(1)受熱地(低壓區(qū))上空,等壓面向上凸起(因?yàn)橥桓叨壬希@里氣壓比周圍高)。
(2)冷卻地(高壓區(qū))上空,等壓面向下凹陷(因?yàn)橥桓叨壬?,這里氣壓比周圍低)。
(3)記憶技巧: “高凸低凹”是指在同一水平面上,高壓處等壓面向上凸,低壓處等壓面向下凹。這對應(yīng)的是高空高壓(熱地上空)、高空低壓(冷地上空)的情況。
三、典型案例與應(yīng)用(高考重點(diǎn))
1. 海陸風(fēng)
(1)成因: 海陸熱力性質(zhì)差異(陸地升溫快降溫快,海洋升溫慢降溫慢)。
(2)過程
①白天(陸地?zé)?,海洋冷)?陸地近地面低壓,海洋近地面高壓 → 風(fēng)從海洋吹向陸地(海風(fēng))。陸地空氣上升,海洋空氣下沉補(bǔ)償。
②夜晚(陸地冷,海洋熱): 陸地近地面高壓,海洋近地面低壓 → 風(fēng)從陸地吹向海洋(陸風(fēng))。海洋空氣上升,陸地空氣下沉補(bǔ)償。
(3) 影響: 調(diào)節(jié)沿海地區(qū)氣候(海風(fēng)帶來涼爽濕潤空氣),影響污染物擴(kuò)散。
2. 山谷風(fēng)
(1)成因: 山坡與同高度山谷上方空氣的熱力差異。
(2)過程
①白天(山坡熱,山谷上方同高度空氣相對冷): 山坡空氣受熱上升(谷風(fēng)),山谷冷空氣沿坡下沉補(bǔ)充 → 近地面風(fēng)從山谷吹向山坡(谷風(fēng))。
②夜晚(山坡冷,山谷上方同高度空氣相對暖): 山坡空氣冷卻下沉(山風(fēng)),山谷暖空氣上升 → 近地面風(fēng)從山坡吹向山谷(山風(fēng))。
(3)影響: 影響山區(qū)天氣(谷風(fēng)易帶來云霧降水,山風(fēng)較干冷),影響污染物擴(kuò)散(夜間山風(fēng)易導(dǎo)致逆溫,污染物積聚谷底)。
3. 城市熱島環(huán)流
(1)成因: 城市人為熱源多、建筑密集吸熱強(qiáng)、綠地水體少散熱慢 → 城市氣溫普遍高于郊區(qū)(“熱島”)。
(2)過程: 城市近地面形成熱低壓,郊區(qū)相對冷形成高壓 → 近地面風(fēng)從郊區(qū)吹向城市(城市風(fēng))。城市空氣上升,郊區(qū)空氣下沉,在高空形成從城市吹向郊區(qū)的風(fēng),完成環(huán)流。
(3)影響
①加劇城市污染(污染物隨氣流在城市聚集上升,可能隨高空風(fēng)擴(kuò)散到郊區(qū)下沉)。
②城市規(guī)劃:污染企業(yè)應(yīng)布局在城市風(fēng)下沉距離之外(最小風(fēng)頻的上風(fēng)向或與盛行風(fēng)垂直的郊外);增加綠地、水體可以緩解熱島。
四、高考??挤较蚺c解題要點(diǎn)
1. 判斷氣流方向: 給出一幅示意圖或描述一個(gè)情景(如海邊、山谷、城市),要求畫出或判斷近地面風(fēng)、高空風(fēng)、垂直氣流方向。關(guān)鍵:先判斷哪里受熱(上升)、哪里冷卻(下沉)。
2. 判斷氣壓高低: 比較近地面或高空不同地點(diǎn)的氣壓高低。關(guān)鍵:牢記受熱地近地面低壓、冷卻地近地面高壓;受熱地上空高壓、冷卻地上空低壓;同一水平面高壓流向低壓。
3. 分析等壓面彎曲: 給出等壓面圖,判斷哪里受熱、哪里冷卻,或者比較不同點(diǎn)氣壓高低、氣流方向。關(guān)鍵:高凸(高壓)低凹(低壓)。
4. 解釋現(xiàn)象或影響: 分析海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng)對氣候(溫度、濕度、降水)、污染物擴(kuò)散、人類活動(如工業(yè)布局、農(nóng)業(yè)霜凍)的影響。
5. 區(qū)分熱力環(huán)流與大規(guī)模環(huán)流: 熱力環(huán)流是局部尺度、由熱力直接驅(qū)動;季風(fēng)、信風(fēng)等是全球或區(qū)域尺度、受熱力(海陸熱力差異)和地球自轉(zhuǎn)(地轉(zhuǎn)偏向力)共同作用形成的。
6. 結(jié)合等溫線圖: 通過等溫線圖判斷冷熱中心,進(jìn)而推斷可能的熱力環(huán)流形式(如城市熱島)。
五、復(fù)習(xí)建議
1. 吃透原理: 務(wù)必理解“冷熱不均 → 垂直運(yùn)動 → 水平氣壓差 → 水平運(yùn)動(風(fēng))”這個(gè)核心邏輯鏈。多畫圖,反復(fù)驗(yàn)證。
2. 掌握典型: 深刻理解海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng)這三種最重要案例的成因、過程、風(fēng)向、影響。
3. 圖文轉(zhuǎn)換: 熟練掌握熱力環(huán)流示意圖、等壓面圖、等溫線圖之間的相互推導(dǎo)。
4. 聯(lián)系實(shí)際: 嘗試用熱力環(huán)流原理解釋生活中的現(xiàn)象(如為什么海邊白天涼快?為什么山溝里晚上容易有霧?為什么城市中心感覺更熱?)。
5. 對比區(qū)分: 區(qū)分熱力環(huán)流與三圈環(huán)流、季風(fēng)環(huán)流等更大尺度環(huán)流的異同點(diǎn)(主要驅(qū)動因素、尺度、是否受地轉(zhuǎn)偏向力影響等)。
6. 練習(xí)真題: 找歷年高考或模擬題中涉及熱力環(huán)流的題目進(jìn)行練習(xí),總結(jié)考查方式和答題要點(diǎn)。
七、核心口訣(輔助記憶)
1. “熱上升,冷下沉” (垂直運(yùn)動)
2.“近地面:冷高壓,熱低壓”
3.“高空:冷低壓,熱高壓” (相對于同高度周圍)
4.“風(fēng):高壓吹向低壓” (水平運(yùn)動)
5.“等壓面:高凸低凹” (在同一水平面上)
深刻理解并熟練應(yīng)用熱力環(huán)流原理,是解決高考地理中大氣運(yùn)動相關(guān)問題的基石。
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