【教案】3.1 第一节 常见的天气系统 鲁教版选择性必修1第3单元 大气变化的效应

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第3单元 大气变化的效应
第一节　常见的天气系统
课标要求 　　运用示意图，分析锋、低压(气旋)、高压(反气旋)等天气系统，并运用简易天气图，解释常见天气现象的成因。
素养解读 1.通过图表资料及相关视频资料，运用综合思维理解锋面、低压(气旋)与高压(反气旋)等天气系统的形成原理，并总结概括各天气系统的特征。2.通过天气预报及相关资料，观测某次锋面过境前后气温、气压的变化情况，并分析其形成的原因，提高学生的地理实践力。3.通过观测当地的天气变化，从区域认知的角度明确影响当地的天气系统的类型及其产生的影响。
逐点探究(一)　锋
1．气团
(1)概念：大范围内温度、湿度等物理性质比较均匀的大团空气。
(2)分类
①依据：气团温度与其到达地区气温的对比。
②类型：冷气团和暖气团。上图中A表示冷气团，B表示为暖气团。
2．锋
(1)概念：冷气团与暖气团的交界面。
(2)组成
(3)天气特征：由于锋两侧的温度、湿度、气压等存在较大差异，所以锋附近温差明显，常伴有风、云、雨等天气现象。
3．锋的分类及其天气
(1)冷锋
①概念：冷气团主动向暖气团移动的锋。
②降水原理：冷气团的前缘插入暖气团下方，暖气团被迫抬升，其中的水汽冷却凝结，成云致雨。
③天气特征
④对我国的影响
主要季节 秋末、冬季和春初
典型天气 寒潮天气，其引发的大风、霜冻、雪灾、雨凇等，对农业、交通、电力、航海以及人们的健康都有很大影响
(2)暖锋
①概念：暖气团主动向冷气团移动的锋。
②降水原理：暖气团沿冷气团徐徐爬升，冷却凝结产生云、雨。
③天气特征
(3)准静止锋
①概念：冷、暖气团势均力敌，锋相对静止。
②天气特征
③典型案例
锋面 时间 成因 出现地区 天气
江淮准静止锋 夏初 冷、暖气团势均力敌 长江中下游地区 长达一个多月的梅雨天气
昆明准静止锋 11月至次年4月 南下冷空气遇云贵高原上山脉层层阻挡 昆明和贵阳之间 给贵阳等地带来持续的阴雨天气
[微点拨]　并非所有的锋面均能形成锋面雨。这是因为锋面雨的形成是暖空气上升到一定高度，因温度降低，空气中的水汽凝结形成云雨。如果暖空气中水汽含量较小，空气中的水汽含量未达到饱和状态，则不可能有水汽的凝结，也就无法形成降水。
[关键能力]
1．冷锋和暖锋的判断方法
(1)看冷暖气团箭头指向
冷锋：箭头大致相对 暖锋：箭头大至同向
若冷气团的运动只有朝暖气团一个方向，说明冷气团势力强，应为冷锋；若冷气团遇到暖气团时有回转运动，则说明暖气团势力强，为暖锋
(2)看锋面坡度
冷锋：坡陡 暖锋：坡缓
冷气团运动速度快，冷气团势力强大时，形成的冷锋锋面坡度较大；暖气团运动速度慢，暖气团势力强大时，形成的暖锋锋面坡度较小
(3)看雨区范围及位置
冷锋：雨区窄，大部分在锋后 暖锋：雨区宽，在锋前
不论冷锋还是暖锋，降水都主要在冷气团控制范围内
(4)看符号
利用符号还可以确定锋面运动方向：符号所指方向为锋面前进的方向
(5)看过境前及过境后的天气变化(看过境前后的气温、气压变化)
过境前 气温高，气压低
过境后 气温降低，气压升高
过境前 气温低，气压高
过境后 气温升高，气压降低
(6)根据对我国天气的影响差异判断
冷锋对我国天气的影响较大，我国北方夏季的暴雨、冬季的寒潮、冬春季节的沙尘暴，都主要是冷锋过境造成的；而暖锋对我国的影响比较小。
2．图解我国两类准静止锋
[学科素养]
在气象学上，我们把华西地区在9月到11月份出现的，持续时间较长的阴雨天气，称为华西秋雨。一般来说，华西秋雨产生的持续性阴雨的天数越长，对农作物的危害越大，但也有“你有万担粮，我有秋雨墒”的说法。下图示意华西秋雨的分布特征。
[思考探究]
简述华西秋雨形成的原因。
提示：进入秋季，冷空气不断南下，与副热带高压西侧的西南暖湿气流在华西地区交汇，形成锋面，带来丰富降水，形成了长时间的阴雨天气的华西秋雨。
[训练评价]
我国的古代诗歌中有不少作品蕴含着丰富的地理信息，有些与天气系统有关。据此回答1～2题。
1．“黑云翻墨未遮山，白雨跳珠乱人船。卷地风来忽吹散，望湖楼下水如天”。此诗中所描述的天气现象与哪种天气系统有关(　　)
A．冷锋 B．暖锋
C．准静止锋 D．反气旋
2．“黄梅时节家家雨，青草池塘处处蛙。”诗句中所描述的是影响我国东部地区另一性质的锋面，该锋控制下的天气特征是(　　)
A．降水时间短 B．降水强度很大
C．持续阴雨 D．影响范围很小
解析：1.A　2.C　第1题，从题中“黑云翻墨”“白雨跳珠”等方面可知，天气状况应为冷锋天气。第2题，诗句描述的长江流域的梅雨天气，是准静止锋带来的天气。该天气系统带来持续的阴雨天气。
下表为我国某地区未来三天的天气预报资料统计表。读表回答3～4题。
日期 天气 气温
26日 白天 晴 高温 4 ℃
夜间 小雪 低温 －3 ℃
27日 白天 小雪 高温 6 ℃
夜间 晴 低温 －4 ℃
28日 白天 晴 高温 2 ℃
夜间 晴 低温 －8 ℃
3．下列锋面天气图中画法符合此次天气变化的是(　　)
4．28日，该地区的昼夜温差变大，其最主要的原因是(　　)
A．单一暖气团控制，晴朗天气为主
B．冷锋过境后，天气转晴
C．暖锋过境后，天气转晴
D．大气运动以上升气流为主
解析：3.D　4.B　第3题，由表可知，此次天气系统过境时有小雪天气，过境后气温降低，故为冷锋。选项图示中，A图是暖锋符号，B图是暖锋的锋前降水，C图是暖锋，D图是冷锋。故D正确，A、B、C错误。第4题，根据上题可知，经过该区域的是冷锋天气系统，冷锋过境后，受单一的冷气团控制，天气转晴，白天气温高，夜晚气温低，故昼夜温差变大。故B正确，A、C、D错误。
逐点探究(二)　低压(气旋)与高压(反气旋)
[必备基础]
1．内涵：低压或气旋，高压或反气旋，分别是对同一个天气系统的不同描述。
2．低压(气旋)与天气
气流运动状况 (近地面)水平气流(气旋) 由四周向中心辐合。北半球呈逆时针方向，南半球呈顺时针方向
垂直气流 旋转上升
天气状况 形成原因 空气上升，温度降低，其中所含水汽凝结成云和雨
特征 常出现阴雨天气
举例 影响我国东南沿海的台风 生成地 西北太平洋
生消规律 受洋面水热补给，一般会不断加强，登陆后会逐渐减弱
发生季节 夏秋季节
3．高压(反气旋)与天气
气流运动状况 (近地面)水平气流(反气旋) 由中心向四周辐散。北半球呈顺时针方向，南半球呈逆时针方向
垂直气流 以下沉为主
天气状况 形成原因 空气下沉，温度升高，水汽不易凝结
特征 多晴朗天气
举例 秋季 我国北方广大地区出现的秋高气爽天气
[关键能力]
1．气旋、反气旋的特点及对天气的影响
气旋(低压) 反气旋(高压)
气压分布 气压中心低，四周高 气压中心高，四周低
水平气流与风向
无论是南半球还是北半球，低压气流都从四周流向中心，高压气流都从中心流向四周；无论低压还是高压，南、北半球气流的运动方向都相反
垂直气流与天气 气流形成
天气状况 多云雨天气 多晴朗、干燥天气
过境前后气压变化曲线
我国天气典型实例 夏、秋之交我国东南沿海的台风天气 夏季长江流域的伏旱天气；秋季我国北方秋高气爽天气；冬季我国北方干冷的天气
2．气旋与反气旋中风向的判定
气旋与反气旋东、西、南、北四侧的风向判断方法，分析如下。
(1)用水平气压梯度力和地转偏向力判断：如图所示为北半球一气旋，先画出水平气压梯度力，再向右偏转30°～45°，即为风向。东侧为东南风，西侧为西北风，南侧为西南风，北侧为东北风。
(2)气流规律记忆方法(南北半球分别用左右手定则)。
①北半球的气旋、反气旋用右手：
②南半球的气旋、反气旋用左手：
[学科素养]
《三国演义》塑造了众多让人印象深刻的人物形象，其中诸葛亮以足智多谋、神机妙算而著称。诸葛亮北伐中原、六出祁山时，一次将司马懿父子及其所率魏军困在葫芦峪，引燃了谷里的干柴，遍山燃起大火，欲将敌方全部烧死。司马父子自度难逃此劫，抱头痛哭等死。不料突然一场大雨浇灭了山火，司马氏得以死里逃生。右图是地面快速受热形成的气旋示意图。
[思考探究]
请解释这场大雨形成的原因。
提示：大火燃烧，使葫芦峪地面气温迅速升高，地面中心气压降低，周围气流向中心旋转辐合上升，在上升过程中空气受冷形成降水。
[训练评价]
一个较为稳定的气旋在4月3～9日自西向东做匀速运动经过南昌市。下图是南昌市某学校气象站记录的该时段部分天气要素变化情况。据此完成1～2题。
1. 6日降水强度明显增大的原因是(　　)
A．冷锋过境　　　　　　　 B．暖锋过境
C．上升气流控制 D．下沉气流控制
2．6日的最低气温是13 ℃，则7日的最低气温可能是(　　)
A．12 ℃ B．11 ℃
C．10 ℃ D．9 ℃
解析：1.C　2.D　第1题，由图可知，6日气压最低，此时为低压中心控制，气流上升显著，降水较多，C正确，A、B、D错误。故选C。第2题，由图可知，6日最高气温为18 ℃，最低气温为13 ℃，气温日较差为5 ℃，7日天气转晴，昼夜温差加大，7日最高气温为15 ℃，则最低气温低于10 ℃，D项符合题意。
3．阅读图文材料，完成下列要求。
2020年3月中旬，我国大部地区天气晴好，气温迅速回升，南方暖湿气流活动频繁。3月下旬，南方多地遭遇强对流天气，雷暴、短时大风、暴雨、冰雹等天气频现，朋友圈也被冰雹刷屏。冰雹只有在暖湿气流强烈上升时才能产生。左图为中央气象台连续发布雷暴大风和冰雹预报，右图为冰雹形成过程示意图。
(1)据图对“雷暴大风或冰雹”天气做出预报。
(2)说明冰雹的形成过程。
(3)分析人们十分关注冰雹的原因。
解析：第(1)题，读图可知，预计3月25日20时至3月26日8时，重庆、湖南、贵州交界附近，以及湖北、江西、安徽交界附近，将出现雷暴大风或冰雹天气。第(2)题，根据材料可知，冰雹只有在暖湿气流强烈上升时才能产生。从图中可以看出，由于近地面水汽被强烈上升气流携带至高空；水汽在高空遇冷凝结形成冰晶(冰雹胚胎)；冰晶在下落过程中被上升气流不断顶托，继续遇到水汽冷凝，不断增大；最终上升气流无法托住增大的冰晶，形成冰雹降落地面。第(3)题，由于冰雹景观奇特壮观，且历时短，局地性强，不易见到，且破坏力较大，对生命财产构成威胁，故人们十分关注冰雹。
答案：(1)预计3月25日20时至3月26日8时，重庆、湖南、贵州交界附近，以及湖北、江西、安徽交界附近，将出现雷暴大风或冰雹天气。
(2)近地面水汽被强烈上升气流携带至高空；水汽在高空遇冷凝结形成冰晶(冰雹胚胎)；冰晶在下落过程中被上升气流不断顶托，继续遇到水汽冷凝，不断增大；最终上升气流无法托住增大的冰晶，形成冰雹降落地面。
(3)冰雹景观奇特壮观；历时短，局地性强，不易见到；破坏力较大，对生命财产构成威胁。
逐点探究(三)　锋面气旋
[关键能力]
1．概念
气旋一般和锋面联系在一起，我们称之为锋面气旋。它是我国北方中高纬度地区常见的天气系统。如下图：
2．形成
上图表示北半球低气压，由低气压延伸出来的狭长的区域叫做低压槽。在低压槽附近，冷暖性质不同的气团相遇，分别形成冷锋和暖锋，如在低压槽AB附近形成冷锋，在低压槽CD附近形成暖锋。
3．锋面气旋的判读(北半球，单位：hPa)
确定锋面位置 气流在低压槽处相遇辐合上升，形成锋面
确定锋面附近的风向 根据北半球风向的画法，可确定锋面附近的风向，如上图中，F处为偏北风，E处为偏南风
确定气流(气团)的性质 图中F、G点都在锋面的北侧，而E、H正好相反，故F、G处气温比南面的E、H处气温低，确定F、G为冷气团，E、H为暖气团
确定锋面性质与移动方向 根据图中E、F、G、H各点的风向及冷暖气团的性质，可确定AB为冷锋，CD为暖锋
确定锋面气旋控制地区的天气 由图中可知，F处位于冷锋后，G处位于暖锋前，常出现阴雨天气；而E、H处常出现晴朗天气
[学科素养]
温带气旋，又称“温带低气压”或“锋面气旋”，常见于温带中高纬度地区，往往伴随着锋面出现，是造成大范围天气变化的重要天气系统之一。图示为2020年某月某地区海平面气压分布。
[思考探究]
1．判断图示天气系统位于北半球还是南半球，并说明判断依据。
提示：北半球。四周水平方向气流呈逆时针方向运动 (或水平方向气流向右偏转) 。
2．根据图示信息，从天气系统名称、锋面雨带位置、锋面雨带范围等方面比较LX和LY所示锋面系统的差异。并绘制出两者沿AB一线的锋面示意图来表现其差异性。
提示：
LX LY
天气系统名称 冷锋 暖锋
锋面雨带位置 锋后 锋前
锋面雨带范围 较小 较大
3．如果12小时后，该天气系统中心L移动至B地东部，分析在此期间B地的天气状况发生了哪些变化。
提示：气压变化： 气压先降低后升高。
气温变化：气温先升高后降低。
降水变化：降水先增多后减少。
风向变化：风向从东南风转变为西北风。
[训练评价]
谚语云：云向东，有雨变成风(雨停只刮风)。右图为北半球锋面气旋系统示意图。完成1～2题。
1．下列关于a、b两处锋面性质及移动方向，正确的是(　　)
A．a为冷锋，顺时针　　　 B．a为暖锋，逆时针
C．b为暖锋，逆时针 D．b为冷锋，顺时针
2．最符合“云向东，有雨变成风”的地点是(　　)
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
解析：1.C　2.D　第1题，北半球气旋呈逆时针方向运动，则甲、乙移动方向均为逆时针；锋面附近降水主要集中于冷气团一侧，结合图中锋面雨区位置与锋面移动方向，可判断a处是冷气团推动暖气团移动而为冷锋、b处是暖气团推动冷气团移动而为暖锋；故C正确。第2题，图中锋面雨区就是云分布的位置，结合逆时针运动，可判断丁处因云层向东移动，降雨停止，但风还持续着(大气移动就是风)，故D正确。图中甲、乙正处在雨区不符合“有雨变成风”，丙处受单一暖气团控制，天气晴朗，无云雨天气。
下图是某年4月份的某日天气系统的垂直剖面图，其中甲(110°E、40°N)、乙(120°E、45°N)是近地面的两地点，读图完成3～4题。
3．下图中能正确表示控制甲、乙两地的天气系统的是(　　)
4．甲、乙两地在此天气系统影响下，天气状况最可能是(　　)
A．甲地炎热干燥；乙地晴朗少云，气温日较差小
B．甲地晴朗少云，气温较低；乙地多狂风暴雨
C．甲地此时多西南风；乙地此时多东北风
D．甲地大风；乙地阴雨连绵
解析：3.B　4.D　第3题，冷锋的坡度陡，暖锋的坡度缓，据此可以判断甲是冷锋，乙是暖锋，根据图例，可以排除C、D；图示甲、乙两地位于北半球，二者之间为低压，即北半球气旋，近地面空气由四周呈逆时针向中心辐合，冷锋向南移动，暖锋向北移动，冷锋的三角一侧和暖锋的半圆一侧为锋面移动方向，据此可以排除A。故选B。第4题，结合上题可知，甲、乙两地分别位于冷锋锋后和暖锋锋前，若锋面上方暖空气水汽充足，冷锋和暖锋都有可能给甲、乙两地带来降水，但冷锋降水强度一般较大，暖锋一般多连续性降水，降水的强度小，此时处于4月份，再结合二者地理坐标可知，即使甲地没有降水也不可能炎热干燥，乙地为暖锋不会狂风暴雨，A、B错；甲地位于冷锋锋后此时多偏北风，乙地位于暖锋锋前此时多偏南风，C错；甲、乙两地在冷锋和暖锋的影响下，甲地可能为大风天气；乙地多连续性降水，阴雨连绵，D对。故选D。
[体系构建]
[学以致用]
1．山西省气象台2021年3月19日17时05分发布寒潮蓝色预警，预警区域：大同、朔州、忻州、吕梁等地的部分地区及晋中、太原等地的局部地区。受冷空气影响，预计未来48小时，预警区域内最低气温将要下降8 ℃以上，陆地平均风力可达5级以上。请有关单位和人员做好防范准备。
请思考：有人说寒潮其实就是反气旋和冷锋，这种说法对吗？并说明判断理由。
提示：不完全对。寒潮是高纬度地区的强冷气流迅速向中低纬地区侵入而形成的天气现象。我国寒潮天气的强冷空气主要来源于蒙古、西伯利亚一带的反气旋，当寒潮南下与暖空气交汇形成冷锋之后，便会出现潮湿寒冷的天气。所以，反气旋是寒潮的一个构造体系，而冷锋是寒潮流动中的一种表现形式。
2．据中央气象台预报，2020年8月19日第7号台风“海高斯”正式在广东省珠海市金湾区沿海登陆，登陆时中心附近最大风力12级，广东、广西、海南等多地出现大到暴雨。
请思考：台风为什么主要影响我国东南沿海地区？
提示：台风实质上是热带气旋，发源于菲律宾以东的西太平洋热带海区。我国东南沿海地区距离台风的源地近。
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