(共51张PPT)
1、理解大气运动的根本原因
教学目标
教学目标
2、掌握热力环流的形成过程及应用
3、通过读图分析,自主归纳变化规律
同学们,在吃火锅的时候,你有没有发现,火锅的热气总是往上冒的,冬天打饭的时候眼镜总是白了,烧开的水热气也总是往上冒的,这是为什么呢?
火锅的热气总是往上冒
探究-孔明灯与热气球
热气球是指用热空气作为浮升气体的气球。相传热气球的原型由三国时期诸葛亮(字孔明)所发明。诸葛亮被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救;诸葛亮算准风向,制成能在空中漂浮的纸灯笼,附上求救信息,后来终于脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯。现代载人热气球由球囊、吊篮和加热装置三部分构成。球囊下端开口,下悬一只载人吊篮,用火焰加热空气灌入球囊,使球囊膨胀并平稳升空。
加热空气灌入球囊,使球囊内空气排出,密度变小,平稳上升。
说明气体受热会膨胀上升
有人提供了“点蜡烛切洋葱,不流泪”的生活小窍门,这是真的吗?如果是,其中的道理是什么?
蜡烛和洋葱之间形成热力环流
洋葱处气流往下运动
所以眼睛不流泪
01
Formation of atmospheric thermal circulation
大气热力环流的形成
大气运动
垂直运动
水平运动
大气运动包括水平运动和垂直运动两种形式
太阳辐射在地球表面的差异分布,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
01-大气运动的原因和类型
大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉,大气的水平运动即是风
地理实验:风的形成
①风是大气的____运动。
水平
②风形成的根本原因:
是因为_____不均而产生的同一水平面上的气压_______,其方向由高压指向低压。
冷热
差异
等压面
气压:单位面积上空气柱所产生的压力。空气中气压值相等的点组成的面。
等压面为一个个水平面
1010百帕
960百帕
910百帕
860百帕
假设:地面受热均匀,则形成的等压面是水平的,如下:
等压线:气压值相等的点的连线
垂直方向:海拔越高,空气越稀薄,气压越低。
大气上界
地面
A
B
H
h
近地面气压大于高空,B > A。
假设某一理想区域,地表性质均一,且受热均匀。
空气没有上升或下沉运动,
近地面与高空的等压面与地面平行
03-大气热力环流
由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为大气热力环流
大气热力环流是大气运动的
一种最基本、最简单的形式
能量来源:太阳辐射 根本原因:地表冷热不均
热力环流的形成原理:↓
空气垂直运动
同一水平面气压差
空气水平运动—风
地区间的冷热不均
太阳辐射差异
造成
引起
热 力 环 流
导致
促使
因
果
因
果
冷却收缩下沉
受热膨胀上升
地表冷热不均
高压
低压
低压
高压
受热
膨胀
冷却收缩
热
冷
冷热不均
空气
垂直运动
→
→
同一水平面上的气压差异
空气水平运动
(形成风的原因)
→
高低压都是对同一水平面上气压差异而言
P近地面 > P高空
A
B
C
地面
高空
1000hpa
800hpa
600hpa
受热
冷却
冷却
高
低
低
高
高
低
等
压
面
高
凸
低
凹
A’
B’
C’
A、B、C三处的空气在垂直方向将作何运动 把你的结论画在图上加以解释。
原先的等压面还能保持水平分布吗
如果不能,尝试着画出此时近地面和高空的等压面。
A、B、C三地,近地面和高空中,同一水平面的空气将如何运动?将你的结论在图中画出来。
C1
A1
B1
A2
B2
C2
大气热力环流的形成
2
A
B
C
地面
高空
1000hpa
800hpa
600hpa
受热
冷却
冷却
高
低
低
高
高
低
等
压
面
高
凸
低
凹
A’
B’
C’
C1
A1
B1
A2
B2
C2
如果地面受热不均,气压和等压面又会有怎样的改变
向上弯曲:
高凸高(凸向高处为高压)
向下弯曲:
低凹低(凸向低处为低压)
气压分布规律
2.同一垂直方向上近地面与高空
3. 等压面:
1.近地面的气压 对应高空的气压。同一垂直面上,气压随高度增加而降低
大于
气压高 低相反
等压面弯曲相反
高凸高,低凹低
4.近地面上,热低压,冷高压
误区分析
气压值:高压总是大于低压;
空气运动总是从高压流向低压。
5.气流垂直方向热升冷降;
水平方向高往低流
高
低
低
高
高
低
05-大气热力环流规律总结
思考:气温、气压、气流三者之间有什么关系
A
B
高度
(米)
3000
等高面
⑤
②700hpa
③700hpa
等压面
等高面与等压面关系示意图
2000
1000
地面
①700hpa
④
等压面
650hpa
750hpa
(1)以上各点,海拔高度相等的是 。 气压值相等的是 ;
(2)4、5两点, 点气压高, 点气压低
(3)A、B两点, 点气流上升,
点气流下沉
(4)用“→”画出图中A、B、3、5四点热力环流。
(5)A、B两点, 点受热, 点
冷却.
1、2、3
2、4、5
4
5
A
B
B
A
右图中,弧线为等压线,虚线表示水平面。回答:
(1)A、B两点,气压较低的是 点,气温较高的是 点。
(2)C、D两点中,气压较高的是__ 点。
(3)图上A、B、C、D四点当中,气压由高到低排列,依次为 _____ 。
B
B
D
A>B>D>C
H
A
D
B
C
06-大气热力环流的天气特征
气流垂直运动与天气状况
上升气流容易形成降水
下沉气流往往天气晴朗
… …
… …
02
Atmospheric thermal circulation in nature
自然界的大气热力环流
热力环流的实质是同一水平面的两个区域冷热不均引起气压差异和空气运动,所以只要是冷热不均或存在热力差异的两地,就可以形成热力环流。常见的热力环流有:
城市风
海陆风
山谷风
城市人口集中,产业发达,居民生活、工业生产和交通工具等每天要释放出大量的废热,导致城市的气温高于郊区,使城市犹如一个温暖的“岛屿”,人们称之为“城市热岛”。
郊区
中心区【气温高】
郊区
上升气流
由郊区流向中心区
由郊区流向中心区
高压中心
下降气流
下降气流
低压中心
低压中心
城市热岛环流
绿化带在什么位置?为什么?
讨论——城市布局规划
(1)为了减轻城市的大气污染,在城市规划时,根据城市热岛环流的特点,应该怎样布局大气污染严重的工业企业。
布局在城市郊外热力环流之外。
(2)城市热岛环流在微风状态下最强。以北京市为例,如果冬春季风速达5.6米/秒,夏季风速达2.3米/秒以上,则城市热岛环流被淹没而不明显。假如你是城市规划人员,又该怎么解决(1)小题的问题呢?
布局在城市郊外热力环流之外,同时布局在季风的垂直郊外。
讨论——城市布局规划
②绿化带在什么位置?为什么?
③卫星城应建在什么位置?为什么?
A
B
C
卫星城或对空气有污染的工厂应建设在A、B、C中的 地 。
要改善城市空气质量,最好在 地进行植树造林。
C
B
在下沉气流从近地面流向市区的过程中滞留消除污染。
避免相互污染
避免大气污染物从近地面流向市区
A:市区
B:市区与郊区之间
C:在城市热岛效应之外(在下沉距离之外)
城市热岛效应
陆地
海洋
陆地
海洋
(1)在图中分别画出白天、夜晚陆地和海洋之间的大气运动方向,使之构成一个环流圈,并说明理由。
海陆风
陆地
海洋
热
冷
陆地
海洋
热
冷
(1)在图中分别画出白天、夜晚陆地和海洋之间的大气运动方向,使之构成一个环流圈,并说明理由。
陆地比热容小,升温降温速度快,白天为热源,夜晚为冷源;
海洋比热容大,升温降温速度慢,白天为冷源,夜晚为热源。
海陆风
陆地
海洋
海风
白天陆地升温快
(相对为热源)
白天海洋升温慢
(相对为冷源)
白天面朝大海春暖花开
陆地
海洋
陆风
夜晚陆地降温快
(相对为冷源)
夜晚海洋降温慢
(相对为热源)
晚上面朝大海贞子作怪
(2)我国海南岛白天多雨,夜晚多晴朗。运用海陆风形成的原理,分析这一地理现象的形成原因。
近地面白天吹海风,从海洋上带来大量湿润水汽,增加降水;
近地面夜晚吹陆风,从陆地吹来气流干燥,多晴朗。
(3)大湖泊周围、大江大河沿岸也会出现与海陆风相似的风的周期变化,分别称为“湖陆风”或“江(河)陆风”。赴上述地区进行考察,观察白天和夜间风向是怎么变化的,验证所学过的知识。
河湖与周围陆地之间存在早晚差异,白天吹湖(河)风,晚上吹陆风。
1800多年前的一个秋雨夜,诗人李商隐客居异乡,孤独寂寞中写下“君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池”。
诗中提到巴山“夜雨”涨秋池,为什么是夜雨呢?《大气科学辞典》上统计显示,重庆、成都、达州、乐山、泸州一带晚上20时至次日8时的夜雨量,占总雨量的72%。
试从热力环流角度,分析大巴山区多夜雨的原因。
案例2:巴山夜雨成因
资料来源:巴山夜雨,李商隐的一次天气笔记
山谷风
冷空气
下沉
暖空气
上升
冷空气
暖空气
上升
暖空气
上升
冷空气
下沉
冷空气
下沉
谷风
谷风
山风
山风
白天:山坡盛行_______
夜晚:山坡盛行_______
谷风
山风
夜间,山坡上的空气迅速冷却,密度增大,沿山坡下沉,流入谷地,形成山风。
白天,山坡空气受热快于山谷,暖空气沿山坡上升,风从山谷吹向山顶。
(1)在图中分别画出山峰和山谷之间的大气运动方向,使之构成一个环流圈,并说明理由。
热
热
冷
冷
热
冷
3
山谷风
白天因山坡上的空气增温强烈,于是暖空气沿坡上升,形成谷风。
夜间因山坡空气迅速冷却,密度增大,因而沿坡下滑,流入谷地,形成山风
02-阅读-山谷风
由于白天山坡受热所造成的温差,比夜间辐射冷却所造成的温差要大
因此谷风的风速大于山风
谷风沿山坡上行时,常可形成山顶积云,有时甚至出现阵雨
图示-山顶积云
山区与平原之间,有时也出现山谷风特征
如北京气象台的天气预报中,常有“白天风向北转南,夜间风向南转北”的语句,这种风向昼夜相反的变化
就是北京北部山区与平原地区之间的山谷风效应所造成的
阅读-山谷风及其案例
(2)何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时。巴山为什么多夜雨?
夜晚谷地中盛行上升气流,气流上升过程中降温,水汽凝结形成降水。
山谷风
(3)山谷地区如果有工业生产产生大量大气污染物的情况下,污染现象往往持续时间更长,更严重,这是为什么?
谷地地形封闭,污染物不易扩散;夜晚冷空气沿山坡下沉,堆积在谷地,形成逆温,大气较稳定,不利于污染物扩散。
1000
2000
3000
高度(米)
A
B
等压面
等高面
C
D
(1)图中①至⑤点,气压最高的是____,气压最低的是_____。
(2)A、B两地受热的是____地,空气____;冷却的是_____地,空气_____ 。
(3)A、B、C、D四处气压值由高到低排序:
(4)用“→”画出图中的热力环流。
④
⑤
A
B
上升
下沉
A>B>C>D
①
②
③
④
⑤
练习
下图为等高面与等压面关系示意图,读后完成下列要求。
1.图中所示环流系统中,风向错误的是( )
2.若B图所示区域出现连续48小时的阴天,那么( )
A.白天太阳辐射减弱,主要是吸收作用
B.夜晚大气逆辐射增强,主要是二氧化碳的大量增加
C.昼夜温差变小
D.图中环流增强
A
B
C
D
练习
D
C
3.关于下图甲、乙两地等压面分布示意图的叙述,正确的是:( )
A.甲地为海洋,乙地为陆地
B.乙地可能出现阴雨天气
C.①处气压比②处高
D.甲地比乙地地面气压低
下垫面
甲
乙
①
②
练习
B
5.下图中与15时水库东西方向的高空等压面的剖面线相符的示意图为( )
海拔
西
西
西
西
东
东
东
东
水库中心
水库中心
水库中心
水库中心
A
B
C
D
练习
C
03
Horizontal movement of the atmosphere
风
大气的水平运动
水平气压梯度力
热
冷
地面受热,空气膨胀上升,近地面形成低压
低压
高压
地面受冷,空气收缩下沉,近地面形成高压
两地之间产生气压梯度
促使气流由高压区流向低压区的力,称为水平气压梯度力
水平气压梯度力
与等压线垂直,由高压指向低压
等压线越密,水平气压梯度力越大,风速越大
在水平气压梯度力的作用下,气流由高压区流向低压区的水平运动就是风。(形成风的直接原因)
特点
水平气压梯度力
1010
hPa
1008
1006
1004
1002
1000
北半球高空的俯视图
等压线
水平面
水平气压梯度力
垂直于等压线,高压指向低压
(形成风的直接原因)
500 498 496 494 492 490 气压/hPa
如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致
在风形成的瞬间,马上受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向
地转偏向力
垂直运动方向/风向,北右南左
(只改变风向,不改变风速)
风向
高空的摩擦力忽略不计
形成风的根本原因:
地表冷热不均
北半球高空的俯视图
如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致
在风形成的瞬间,马上受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向
水平气压梯度力
垂直于等压线,高压指向低压
(形成风的直接原因)
地转偏向力
垂直运动方向/风向,北右南左
(只改变风向,不改变风速)
风向
高空的摩擦力忽略不计
500 498 496 494 492 490 气压/hPa
北半球高空的俯视图
如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致
在风形成的瞬间,马上受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向
合力为0
水平气压梯度力
垂直于等压线,高压指向低压
(形成风的直接原因)
地转偏向力
垂直运动方向/风向,北右南左
(只改变风向,不改变风速)
风向
高空的摩擦力忽略不计
风向与等压线平行
500 498 496 494 492 490 气压/hPa
等压线越密,水平气压梯度力越大,风速越大
北半球近地面的俯视图
1010 1008 1006 1004 1002 1000 气压/hPa
如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致
在风形成的瞬间,马上受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向
水平气压梯度力
垂直于等压线,高压指向低压
(形成风的直接原因)
地转偏向力
垂直运动方向/风向,北右南左
(只改变风向,不改变风速)
风向
高空的摩擦力忽略不计
北半球高空的俯视图
摩擦力
与运动方向/风向相反
北半球近地面的俯视图
1010 1008 1006 1004 1002 1000 气压/hPa
如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致
在风形成的瞬间,马上受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向
水平气压梯度力
垂直于等压线,高压指向低压
(形成风的直接原因)
地转偏向力
垂直运动方向/风向,北右南左
(只改变风向,不改变风速)
风向
摩擦力
与运动方向/风向相反
三个力
合力为0
风向与等压线斜交
等压线越密,水平气压梯度力越大,风速越大
风速快、风力大
不同的力对风的影响
水平气压梯度力
摩擦力
地转偏向力
风向
风向、风速、风力
风向、风速、风力
大
小
风速快、风力大
风速慢、风力小
大
小
风速慢、风力小
等压线图中如何判定风向
“左右手法则”
伸出右(左)手,手心向上,让四指指向水平气压梯度力的方向,拇指指向就是气流偏转方向,即风向。
水平气压梯度力
风向
风向
南半球
北半球
1008
1006
1004
1002
气压/hPa
水平气压梯度力
知识梳理
大气受热过程和大气运动