在热力环流中,热量分布的差异如何形成高、低气压进而导致空气的环流运动,是不少学生学习中的障碍。他们不能正确完成热力环流的过程示意图,分析不清楚热力环流中气温、气压的对应关系,甚至简单地记成:气温低则气压高,气温高则气压低。事实果真如此吗?影响气温、气压高低差异的因素有很多,在热力环流中,除了要考虑冷热状况差异,还要分析高空与近地面的差异,即海拔高度对气温、气压的影响。现在我们通过一道常见例题来分析探究一下突破热力环流惯性思维的简单方法:
【例】 读图1“某区域等高面与等压面关系示意图”,回答下列问题。
(1)图1中第①~第⑤点,气压最高的是 ,气压最低的是 。
(2)在图1中用“→”画出热力环流。
同学们的错误普遍集中在把第④点判断成气压最低,而第⑤点气压最高。只要这个判断出错,答案就不会正确。究其原因,是有些同学没有真正理解近地面受热不均后热力环流的形成过程,空气的运动如何影响等高面上气压的变化,影响了判断。
此问题的突破点在于明确两个对应关系,即海拔与气温的关系、海拔与气压的关系。
任一地点的气压值均随海拔高度的升高而降低――气压是作用在单位面积上的大气压力,在数值上等于单位面积上的垂直空气柱所受到的重力(海拔越高,空气柱越短)(如图2)。正常情况下,一个地点的近地面大气(对流层)气温均随海拔高度的升高而降低――热源是地面。
理想状态下,同一海拔高度气压值应相等,等压面分布应表现为自地面向高空平行分布且气压值随海拔递减(如图3)。
而当太阳辐射分布不均时,即各地有冷热差异,会导致空气产生垂直方向的升降运动(如图4)。
空气一旦有了升降运动,必然影响到不同海拔高度上的气压值,于是,原理想状态下(如图3)同一海拔高度值相等、平行分布的等压面,因A、B两地空气冷热不均产生的升降运动而发生变化,同一等高面上的气压值将不再相等,原水平存在的等压面因为气压值的变化而发生了弯曲(如图5)。