第三节 大气受热过程与热力环流
第1课时 大气的受热过程与热力环流
课标要求 素养目标
运用示意图等,说明大气受热过程与热力环流原理,并解释相关现象。 1.认识不同区域热力环流的差异。(区域认知) 2.综合分析大气的受热过程,理解大气的保温作用,分析热力环流现象及其影响。(综合思维) 3.认识大气受热过程原理,并利用原理来指导农业生产实践。(人地协调观) 4.利用模拟实验演示大气受热过程和热力环流原理。(地理实践力)
一、大气的受热过程
1.大气热量的根本来源:太阳辐射。
2.大气对太阳辐射的三种削弱作用
代号 削弱作用 成因或特性
① 反射作用 大气中的云层和较大颗粒的尘埃具有反射作用
② 散射作用 大气中的空气分子、尘粒、云滴等会改变辐射方向
③ 吸收作用 具有选择性:臭氧强烈吸收紫外线;水汽和二氧化碳主要吸收红外线
3.大气对地面的保温作用
(1)能量来源:地面是大气主要的直接热源,即大气主要是吸收A地面辐射而增温。
(2)保温原理:大气辐射大部分以B大气逆辐射的形式把热量还给地面,对地面起到了保温作用,人们通常称之为大气的“温室效应”。
[思考1] 阴天时为什么气温的日较差较小
提示:云层具有削弱太阳辐射和增强大气逆辐射的作用。白天多云,云层削弱了太阳辐射,使到达地表的太阳辐射减少,气温不会太高;夜晚多云,云层能增强大气逆辐射,使地面温度不会太低,从而减小了气温日较差。
4.影响
(1)降低白天近地面的气温,提高夜间温度,减小气温日较差。
(2)为生物的生长发育和人类的活动提供了适宜的温度条件。
二、热力环流
1.概念
由地面冷热不均引起的大气运动,它是大气运动最简单的形式。
2.形成过程
(1)垂直运动。
(2)水平运动。
3.常见形式:海陆风、山谷风、城市风。
[思考2] 等压面的凹凸与气压高低和气流有何关系
提示:等压面上凸的地方是高压,下凹的地方是低压;同一水平面上,气流从高压流向低压。
探究一 大气的受热过程
云南香格里拉位于青藏高原东南部,海拔约 3 300米,晴朗的天空呈蔚蓝色。这里太阳辐射强,但气温较低,当地居民高效利用太阳能,在房屋南侧用玻璃搭建绝热暖棚,暖棚通过通风口与内室形成循环气流,使内室增温。下图示意香格里拉房屋模型。
[思考]
(1)(综合思维)香格里拉太阳辐射强,但气温低的原因是什么
提示:香格里拉位于青藏高原,纬度低,太阳高度大;海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用较弱,故白天太阳辐射强。空气稀薄,大气逆辐射弱,大气的保温作用差,不利于热量储存,所以常年气温较低。
(2)(区域认知)暖棚内温度较高的原因是什么
提示:太阳短波辐射可透过玻璃到达暖棚内,使温度升高,而暖棚内的地面长波辐射却很少能透射出去,从而使热量保存在暖棚内。
大气受热的三个过程
(1)根据大气受热过程原理,分析昼夜温差大小。
①地势高低:地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况:晴朗的天气条件下,白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质:下垫面的比热容大→增温和降温的速度都慢→昼夜温差小,如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
(2)大气受热过程原理在农业生产中的应用。
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋利用烟雾防霜冻。
③温室内增加二氧化碳,不仅可以增强光合作用,还能提高温度。
④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发,还能增加昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
下表是我国华北某地天气状况数据。下图是地球表面受热过程示意图。读图和表,回答(1)—(3)题:
日期 白天最高气温 天气
11月2日 19℃ 晴
11月3日 17℃ 霾—多云
11月4日 16℃ 霾—雨
(1)图中①—④序号含义正确的是( )
A.①—大气逆辐射 B.②—大气辐射
C.③—太阳辐射 D.④—地面辐射
(2)使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序,排列正确的是( )
A.①—③—④ B.①—②—④
C.③—④—② D.④—②—③
(3)与前两日相比,11月4日白天最高气温较低的原因是( )
A.辐射①减弱 B.辐射④增强
C.作用⑤增强 D.作用③减弱
思路点拨:第(1)题,结合大气受热过程基本原理判断序号所代表的含义。图中①是到达大气上界的太阳辐射;②是经过大气削弱作用后的太阳辐射;③是大气逆辐射;④是地面辐射;⑤是大气对太阳辐射的反射作用。第(2)题,结合大气受热过程原理分析。地面吸收太阳辐射①②升温→大气吸收地面辐射④升温→大气逆辐射③返还地面热量。第(3)题,结合大气受热过程分析。白天气温较低→大气对太阳辐射的削弱作用强→作用⑤增强。
答案:(1)D (2)B (3)C
探究二 热力环流
孔明灯(下图)俗称许愿灯,又叫天灯,相传是由三国时期的诸葛亮(字孔明)发明的。当年,诸葛孔明被司马懿围困于阳平,无法派兵出城求救。于是,诸葛孔明制成会在空中飘浮的纸灯笼,系上求救的信息,其后果然脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯。
[思考]
(1)(地理实践力)观察孔明灯,当我们将其点燃后,灯罩内的空气会如何运动
提示:孔明灯里的空气受热后膨胀上升。
(2)(综合思维)孔明灯里面蕴含着什么样的大气原理呢
提示:大气热力环流。
(3)(区域认知)判断下图中孔明灯升空位置的点,并比较A、B、C、D四点的气压大小,将四点按气压由高到低的顺序排列,用箭头表示大气运动的方向。
提示:D处。PA>PD>PC>PB。
1.热力环流的形成
由于地面冷热不均而形成的热力环流,是大气运动最简单的形式。形成过程:
其过程可以归纳为:
2.热力环流的几种常见形式
热力环流是一种常见的自然现象。海陆热力性质的差异、山谷和山坡的受热不均、人类活动等都可能导致热力环流的形成。常见形式如下:
(1)海陆风。
(2)山谷风。
(3)城市热岛环流。
下图示意夏季某日塔里木盆地某绿洲与沙漠气温日变化情况。据此回答(1)—(3)题:
(1)根据图示信息,对北京时间15:00左右大气运动描述正确的是( )
A.垂直方向上,绿洲盛行上升气流
B.垂直方向上,沙漠盛行下沉气流
C.近地面气流由沙漠流向绿洲
D.近地面气流由绿洲流向沙漠
(2)从图中信息可知( )
A.白天太阳辐射强烈,使得绿洲温度较高
B.白天太阳辐射强烈,使得沙漠温度较低
C.夜晚绿洲大气逆辐射强,使得温度较高
D.夜晚沙漠大气逆辐射强,使得温度较高
(3)根据图示信息,下面叙述正确的是( )
A.沙漠的气温日较差较大
B.绿洲的气温日较差较大
C.白天沙漠形成下沉气流
D.夜晚绿洲形成下沉气流
思路点拨:第(1)题,从图中信息可知,北京时间15:00左右,沙漠的温度比绿洲高,所以在垂直方向上沙漠盛行上升气流,绿洲盛行下沉气流;近地面水平方向气流从高压流向低压,绿洲温度低,气压高,气流从绿洲流向沙漠,D正确。第(2)题,白天太阳辐射强烈,沙漠地区升温快,温度较高;夜晚绿洲地区的水汽较多,大气逆辐射较强,保温作用好,温度较高,C正确。第(3)题,读图可知,沙漠最高气温和最低气温的差值要比绿洲大,A正确;白天沙漠温度较高,盛行上升气流,夜晚绿洲温度较高,盛行上升气流。
答案:(1)D (2)C (3)A
等压面图和等温面图的判读
图1
图2
一、等压面图的判读(图1)
1.判读气压高低
(1)由于大气密度随高度增加而降低,不同高度的大气所承担的空气柱高度不同,导致在垂直方向上随着高度增加气压降低。如图1中PA>PC,PB>PD。
(2)因地面冷热不均,导致同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,同一水平面上,等压面上凸处气压高,下凹处气压低,即PC>PD,PB>PA。
(3)同一垂直方向上,近地面和高空的气压类型相反,若近地面为高压,高空则为低压。
2.判断下垫面的性质
(1)判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹者为陆地、上凸者为海洋(湖泊)。冬季,等压面下凹者为海洋(湖泊)、上凸者为陆地。
(2)判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
(3)判断城区与郊区:等压面下凹者为城区、上凸者为郊区。
3.判断近地面天气状况和气温日较差
等压面下凹者,多阴雨天气,气温日较差较小,如图1中A地;等压面上凸者,多晴朗天气,气温日较差较大,如图1中B地。
4.判断气温高低
(1)甲处近地面等压面向下凹,说明A处气压低,由此可知甲处气流上升,说明甲处气温较高;乙处近地面等压面向上凸,说明B处气压高,由此可知乙处气流下沉,说明乙处气温较低。
(2)根据等压面的弯曲状况和随海拔每升高1 000m气温降低约6℃可知,A、B、C、D四处气温是TA>TB>TC>TD。
二、等温面的判读(图2)
1.随着海拔升高,等温面的温度数值逐渐降低。
2.等温面向下凹的地区,气温较同高度其他地区低;等温面向上凸的地区,气温较同高度其他地区高。如图2中甲地为低温中心,乙地为高温中心。
3.夏季:陆地上等温面向上凸,海洋上等温面向下凹;城市市区等温面一般向上凸。
读我国西南地区某山谷某时段等温面和等压面分布剖面示意图,回答(1)—(2)题:
(1)图示时段( )
①山坡降温快 ②山谷降温快 ③同一海拔山坡气压高 ④同一海拔山谷气温低
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(2)伴随图示形势可能出现的现象是( )
A.近地面气流由山谷流向山坡
B.山坡气温高于山谷
C.可能产生降水
D.山坡遭受冻害的概率高于山谷
解题思路:第(1)题,从图中等压面和等温面的分布状况可以看出,该时段河谷等温面向高处凸,等压面向低处凹,说明该时段山谷温度较高,气压较低;根据“山谷风”的热力环流原理,可以判断该时段为夜间,山坡降温快,同一海拔山坡气压高,①③正确;山谷降温慢,同一海拔山谷气温高,②④错误,故选A。第(2)题,根据等温线“高高低低”规律可知,等温面上凸,等压面下凸,说明该地气温高,气流上升,上升气流容易成云致雨,C正确;根据山谷风运动规律,近地面气流由山坡流向山谷,A错误;通过等温线判断,山坡气温低于山谷,B错误;山上冷气流沿山坡下滑,聚集在山谷,山谷遭受冻害的概率高于山坡,D错误。
答案:(1)A (2)C
一、选择题
图甲为大气受热过程示意图,图乙为某地晴天和阴天的气温日变化曲线图。读图,回答1—3题:
1.图甲中字母所表示的含义对应正确的是( )
A.a—太阳辐射 B.b—大气辐射
C.c—地面辐射 D.d—大气逆辐射
2.图乙中②曲线比①曲线变化幅度小的原因,叙述正确的是( )
①夜晚大气逆辐射强,补偿了地面损失的热量
②夜晚大气逆辐射弱,减少了地面损失的热量
③阴天时,夜晚大气对太阳辐射的削弱作用强,增加了到达地面的太阳辐射 ④阴天时,白天大气对太阳辐射的削弱作用强,减少了到达地面的太阳辐射
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
3.我国青藏高原的年太阳辐射总量比四川盆地高得多,其原因是( )
A.青藏高原的纬度比四川盆地高,太阳辐射强
B.地势高,距离太阳近,太阳辐射强
C.纬度低,且多晴朗天气,大气逆辐射强增加了到达地面的太阳辐射
D.地势高,空气稀薄,且多晴朗天气,大气对太阳辐射的削弱作用弱
解析:1.A 2.C 3.D 第1题,读图可知,a为射向地面的太阳辐射,b为地面辐射,c为大气逆辐射,d为大气对太阳辐射的反射作用,A正确。第2题,阴天时,白天大气对太阳辐射的削弱作用强,减少了到达地面的太阳辐射,气温比晴天时低;夜晚大气逆辐射强,补偿了地面损失的热量,气温比晴天时高,昼夜温差小,因此①④正确,故选C。第3题,青藏高原的纬度和四川盆地大致相当,青藏高原地势高,空气稀薄,且多晴朗天气,大气对太阳辐射的削弱作用弱;而四川盆地空气潮湿,四周群山环绕,水汽不易散开,天空多云,对太阳辐射的削弱作用强;青藏高原的年太阳辐射总量比四川盆地高得多,D正确。
读某地高空等压面示意图,回答4—5题:
4.①②③④四地中气压最高的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
5.有关图中①②③④四地空气运动状况的叙述,正确的是( )
A.③处垂直上升
B.风从③地吹向④地
C.④处垂直上升
D.风从②地吹向①地
解析:4.D 5.A 第4题,根据地面气压高于垂直方向上高空气压的原则可知,③大于①,④大于②;高空①处等压线上凸,②处下凹,①气压高于②,由高空等压面可推出近地面气压④大于③,故④地气压最高,D正确。第5题,③地气温高,空气受热膨胀上升,A正确;气压④大于③,同一水平方向上,气流由高压流向低压,故风从④吹向③,B错误;④处气温低,气流下沉,C错误;高空①处等压线上凸,②处下凹,①气压高于②,风由①吹向②,D错误。
二、非选择题
6.阅读图文材料,回答下列问题:
材料一 电视剧《闯关东》中的场景:“主人公朱开山为了避免所种的庄稼遭受霜冻危害,在深秋的夜晚带领全家人及长工们在田间地头点燃了柴草……”。下图为大气受热过程示意图。
材料二 屋顶绿化是在各类古今建筑物、构筑物、城围、桥梁(立交桥)等的屋顶、露台、天台、阳台或大型人工假山山体上进行造园,种植树木花卉的统称。屋顶绿化可有效缓解城市热岛效应。
(1)简述深秋晴朗的夜晚容易出现霜冻危害的原因。
(2)分析主人公朱开山在深秋的夜晚带领全家人及长工们在田间地头点燃柴草的作用。
(3)运用大气受热过程原理,分析屋顶绿化对缓解城市热岛效应的意义。
解析:第(1)题,深秋晴朗的夜晩,空中的云量较少,大气吸收地面辐射的能力较弱,大气温度较低,大气逆辐射较弱,大气保温作用也较弱,地面温度很低且降温速度较快。在温度低到一定程度时,空气中的水汽容易凝华成霜,此时便会出现霜冻现象。第(2)题,柴草在燃烧时会产生大量烟雾,烟雾中含有大量的二氧化碳、尘埃等,这些物质能大量吸收地面长波辐射,大气温度会随之逐渐升高,这样大气逆辐射的强度便会增强,大气逆辐射会把一定量的热量返还给地面,对地面起到一定的保温作用,可以预防霜冻灾害的发生。第(3)题,有植被的绿地比热容比水泥面更大,等量的太阳辐射使覆盖植被的绿地比水泥面增温慢,温度低,地面辐射弱,被大气吸收的热量相对就少,气温较低;另外,绿地植物能够进行光合作用,吸收大气中的二氧化碳,大气中二氧化碳减少,大气对地面辐射吸收作用减弱,气温降低;绿地比水泥面含更多水分,绿地土壤水分的蒸发和植物的蒸腾作用吸收周围的热量,也起到降温作用。
答案:(1)深秋晴朗的夜晩,云量少,大气吸收地面辐射能力弱,大气温度低,大气逆辐射弱,大气保温作用弱,地面温度很低且下降很快;温度低,空气中的水汽容易凝华成霜,出现霜冻。
(2)燃烧柴草能产生大量烟雾,烟雾中有大量二氧化碳、水汽、尘埃,能大量吸收地面长波辐射,提高大气温度,增强大气逆辐射,减少地面辐射热量的损失,对地面起到保温作用,可预防霜冻。
(3)覆盖植被的绿地比水泥面增温慢,温度低,地面辐射弱,被大气吸收的热量相对就少,气温较低;绿地吸收二氧化碳,大气中二氧化碳减少,大气吸收地面辐射减弱,气温降低;绿地土壤水分的蒸发和植物的蒸腾作用吸收周围的热量,也起到降温作用。
三、优选题
7.湖泊水体与周边建筑因比热容差异,形成局部小环流。暖空气被带到湖泊上空,形成一个上热下冷的逆温层,下层冷空气得以保持稳定,形成一个湿润、凉爽的小气候,这种现象称为“冷岛效应”。同升湖位于长沙市雨花区,面积达34.54 hm2,湖泊水体对周边热环境产生重要影响。下图分别示意同升湖周边下垫面特征(图1)和同升湖区域与对照区域温度变化趋势(图2)。据此回答(1)—(2)题:
(1)湖泊与周边局部形成的小环流中,势力最弱的部位出现在( )
A.东南部 B.西南部 C.西北部 D.东北部
(2)夏季,一天中同升湖水体产生冷岛效应最强的时段是( )
A.9:00—10:00 B.13:00—14:00
C.15:00—16:00 D.18:00—19:00
解析:(1)C (2)B 第(1)题,读图可知,同升湖西北部建筑物稀少,湖泊与周边下垫面差异较小,且西北部植被覆盖率高,热量差异变化小,湖泊与周边地区之间的局部小环流最弱,C正确。第(2)题,同升湖区域8:00—19:00的温度一直低于对照区域的温度,表明夏季白天湖泊对周围环境一直存在降温作用。在13:00—14:00,降温效应最显著,冷岛效应最强,B正确。
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知识点 题号
大气的受热过程 1、2、3、6、7、8
大气热力环流 4、5、9、10、11、12、13
[基础达标]
雾霾天气是大量极细微的干尘粒等均匀地漂浮在空中,使水平能见度小于10千米的空气浑浊现象。近年来,全国多地“雾霾”频发,且有愈演愈烈的趋势,空气质量问题备受关注。读图1,回答1—3题:
图1
1.当雾霾笼罩时,下列说法不正确的是( )
A.大气垂直对流运动更加旺盛
B.大气对太阳辐射的削弱作用增强
C.地面辐射和大气辐射均减少
D.夜晚大气对地面的保温作用增强
2.下列序号所示环节与大气保温作用直接相关的有( )
A.①② B.③④ C.②③ D.①③
3.人类活动引起温室效应增强是社会关注的焦点,温室效应增强的实质是( )
A.大气逆辐射的增强
B.太阳辐射的增强
C.地面辐射的增强
D.大气对太阳辐射的削弱作用增强
解析:1.A 2.D 3.A 第1题,雾霾笼罩时,到达地面的太阳辐射较少,地面增温较慢,对流运动不明显,A说法错误,符合题意;由于雾霾较重,大气削弱作用增强,到达地面的太阳辐射变少,地面辐射和大气辐射均减少;夜晚时雾霾能够有效地增强大气逆辐射,使得夜晚的保温作用增强,B、C、D说法正确,不符合题意。第2题,读图可知,④为太阳辐射,②为地面辐射,①为大气对地面辐射的吸收作用,③为大气逆辐射。与大气保温作用直接相关的是大气对地面辐射的吸收作用和大气逆辐射,①③正确,故选D。第3题,温室效应是指由于温室气体吸收地面长波辐射增多,产生的大气逆辐射增强,保温作用加强,并非太阳辐射或地面辐射的增强,A正确。大气对太阳辐射削弱作用增强,会使得到达地面的热量减少。
湖陆风包括湖风(出湖风)和陆风(进湖风),是较大湖泊与陆地之间形成的以24小时为周期的地方性风。下表示意位于洞庭湖东北部的岳阳市某日6—14时的气温与湿度变化。读表1,回答4—5题:
表1
时间 /时 6 7 8 9 10 11 12 13 14
气温 /℃ 13.2 13.8 15.3 19.4 21.2 20.0 20.7 21.4 21.0
湿度 /% 90.0 86.1 80.0 67.3 55.1 73.1 76.4 77.9 80.3
4.该日,湖陆风的转变及对应的时刻是( )
A.陆风转湖风 8:30—9:30
B.陆风转湖风 10:00—11:00
C.湖风转陆风 12:00—13:00
D.湖风转陆风 13:00—14:00
5.图中湖陆风所涉及的地理原理与下列诗句所涉及的地理原理相同的是( )
A.人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开
B.寒雨连江夜入吴,平明送客楚山孤
C.君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池
D.清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂
解析:4.B 5.C 第4题,湖风由湖泊吹向陆地,使空气湿度增大;陆风由陆地吹向湖泊,使空气湿度降低。10—11时,空气湿度由降低转为升高,说明开始吹湖风,即10:00—11:00陆风转湖风。6—7时,空气湿度由升高转为降低,说明开始吹陆风,即6:00—7:00湖风转陆风,B正确。第5题,湖陆风体现热力环流原理的应用。“君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池”中的巴山夜雨属于山谷风所致,是热力环流的常见形式,C正确。
6.阅读图文材料,回答下列问题:
辐射表是测量各种辐射的工具,测量不同的辐射可以选择不同的传感器和安装方式。下面图2为某校地理社团研究大气热力作用所采用的辐射表及安装示意图(①②测量短波辐射,③④测量长波辐射)。
图2
(1)图2中辐射表分别测量的辐射类型为① ,② ,③ ,④ 。
(2)某日雪后,天气转晴且气温下降,试描述各辐射表测得的辐射量变化情况并说明理由。
(3)随着二氧化碳含量增加,全球气候变暖。请指出涉及的序号并说明过程。
解析:第(1)题,太阳辐射为短波辐射,地面辐射和大气辐射为长波辐射。根据材料可知,①和②均为短波辐射传感器,测量太阳辐射。其中①传感器朝向上空,测量太阳辐射。②传感器朝下,测量来自地面的太阳辐射,即地面反射的太阳辐射。③和④均为长波辐射传感器,其中③传感器朝向上空,接受来自上部的长波辐射,故该传感器测量的是大气逆辐射。④传感器朝下,只能测量来自地面的长波辐射,即地面辐射。第(2)题,①②增强,理由是雪后天晴,大气中的水汽、杂质较少,大气对太阳辐射的削弱作用减弱;同时地面积雪对太阳辐射的反射作用增强。③④减弱,理由是地面有积雪覆盖,导致地面辐射减弱;天气晴朗,云层较少,大气逆辐射减弱。第(3)题,全球变暖主要是因为大气逆辐射增强,故涉及序号④。二氧化碳和水汽能强烈吸收长波辐射。大气中二氧化碳体积分数增加,对地面长波辐射的吸收量增加,辐射到宇宙空间的地面辐射减少,被大气截留的地面辐射增加,大气逆辐射增强,导致近地面大气温度不断上升。
答案:(1)太阳辐射 地面反射的太阳辐射 大气逆辐射 地面辐射
(2)①②增强,理由:雪后天晴,大气对太阳辐射的削弱作用减弱,同时地面积雪对太阳辐射的反射作用增强。③④减弱,理由:由于地面有积雪覆盖,地面辐射减弱,天气晴朗,大气逆辐射减弱。
(3)④。过程:大气中二氧化碳体积分数增加,对地面辐射的吸收量增加,辐射到宇宙空间的地面辐射减少,被大气截留的地面辐射增加,大气逆辐射增强,导致气温不断上升。
[能力提升]
下面图3示意我国西北某荒漠地区在8月份阴天条件下的辐射量日变化观测统计结果。据此回答7—8题:
图3
7.图中表示太阳辐射日变化曲线的是( )
A.① B.② C.③ D.④
8.若在该地8月份天气晴好条件下进行观测,则( )
A.①曲线最大值出现的时刻将提前
B.①曲线将变得更为平滑
C.各曲线在图中的位置将整体上移
D.②曲线日变化幅度减小
解析:7.A 8.B 第7题,8月份该地昼长夜短,太阳辐射时间应长于12小时。夜间无太阳辐射,数值为0,由此判断①表示太阳辐射日变化曲线,A正确。第8题,晴好天气下测量太阳辐射,太阳辐射受天气状况影响较小,曲线变得更为平滑,B正确。在天气晴好的条件下,太阳辐射的最大值应为该地地方时12:00,最大值不会提前,A错误;夜晚期间太阳辐射值为0,太阳辐射曲线不可能上移,C错误;根据题干分析,若太阳辐射强度增大,②曲线数值应增加,天气晴好条件下,②曲线日变化幅度应增大,D错误。
下面表2示意某区域近地面两地及其相对应的高空气压大小,其中近地面两地气压差异因冷热不均产生。此时空气湿度大,四地之间存在热力环流。据此回答9—10题:
表2
地点 甲 乙 丙 丁
海拔/m 20 20 5 000 5 000
气压/hPa 1 100 1 000 550 500
9.下列能正确表示四地之间热力环流的是( )
10.若甲地为陆地,乙地为海洋,则( )
A.此时为白天 B.甲地气温更高
C.乙地气温更低 D.此时为夜晚
解析:9.B 10.D 第9题,气压随着海拔升高逐渐降低,所以甲、乙位于近地面,丙、丁位于高空;在近地面,甲为高压,盛行下沉气流,乙为低压,盛行上升气流,气流从高压流向低压,B正确。第10题,甲地为陆地,气压高,气温低,盛行下沉气流;乙地为海洋,气压低,气温高,盛行上升气流;根据海陆热力性质差异,此时为夜晚,D正确。
易贡盆地位于喜马拉雅山区北缘,是一个宽阔的河谷盆地,谷口狭窄,谷坡陡峻,谷底海拔2 000米左右。研究人员观测到谷坡上有明显的风,受其影响,谷底夜间形成逆温层。喜马拉雅山区海拔1 900—2 300米处广泛分布有亚热带常绿阔叶林,但该植被在易贡盆地分布存在非地带性特征。图4示意易贡盆地地形状况,图5示意易贡盆地1月、7月气温随海拔变化。据此回答11—12题:
图4
图5
11.下图中,对易贡盆地山坡风向绘制正确的是( )
12.研究人员发现冬季谷内逆温层更厚,因为( )
A.冷空气强大 B.太阳高度小
C.夜晚更长 D.大气干燥
解析:11.B 12.C 第11题,白天山坡升温快,气流上升,谷地升温慢,气流下沉;夜晚谷地散热慢,谷地气流上升,山坡气流下沉;结合图示信息,B正确。第12题,由于山坡散热快,近地面气温较低,空气下沉,相对较冷的空气从山坡下沉到谷底,谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升,从而出现逆温,地形逆温主要发生在夜晚。该地位于北半球,冬季昼短夜长,夏季昼长夜短,因此,逆温现象冬季比其他季节更为显著,逆温层也更厚,C正确。
13.阅读图文材料,回答下列问题:
随着城镇化进程的高速发展,城市人口高度密集,居民生产生活等人为热释放不断增加,造成城区气温高于周围郊区气温,该现象被称为城市热岛效应。热岛强度等于市区平均温度与郊区平均温度的差值。城市热岛效应威胁人类健康,同时加剧大气污染,导致气候与物候反常。下面图6示意福建省晋江市2017年城市热岛强度的平均日变化。
图6
(1)说明晋江市热岛效应最明显时段,并说明出现的原因。
(2)分析晋江市热岛强度夜晚大于白天的原因。
(3)为减轻热岛效应的影响,请为该市发展提出建议。
解析:第(1)题,由材料“热岛强度等于市区平均温度与郊区平均温度的差值”可知,市区和郊区温差越大,热岛效应越明显。读图可知,该地热岛效应夜晚强于白天,24时热岛效应最为明显。白天在太阳辐射作用下,市区和郊区都获得热量,且普遍升温,因此白天温差较小,热岛效应不显著。夜晚,市区和郊区则会散热,但市区人口密集,生产生活产生的热量多,散热较慢,而郊区散热较快,温差增大,热岛效应明显。第(2)题,晋江市热岛强度夜晚大于白天的原因主要从海陆风、热源、空气质量等角度来分析。第(3)题,结合所学知识和材料可知,为减轻热岛效应的影响,应减少市区废热集中排放;减少化石燃料的燃烧,减少温室气体排放;扩大城市绿地面积;合理规划城市,集中排放废热的工业区,应尽可能布局在城郊热力环流之外。
答案:(1)热岛效应夜晚强于白天,24时热岛效应最为明显。原因:白天在太阳辐射作用下,市区和郊区都普遍升温,温差较小;夜晚市区由于人口密集,生产生活产生的热量多,散热较慢,郊区正好相反,散热比较快,24时两者的温差达到最大,此时的热岛效应最为明显。
(2)白天吹海风使热岛强度减弱,夜晚吹陆风使城市热岛效应增强;城市夜晚热源较白天多,郊区夜晚热源较白天少,温差大,热岛效应强;白天城区大气污染较为严重,大气对太阳辐射的削弱作用强,气温上升幅度小,郊区空气质量较好,太阳辐射强,郊区增温快,温差小,热岛效应弱。
(3)减少废热集中排放;减少温室气体排放;扩大城市绿地面积;合理规划城市。第2课时 大气的水平运动——风
课标要求 素养目标
运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象。 1.运用等压线图等,说明海面上的风力往往比陆地上大的原因。(地理实践力) 2.分析风的形成因素,掌握风力大小与方向的判断,会具体分析某地风的风向及风速。(综合思维)
大气的水平运动——风
1.风形成的过程
2.风形成的原因
(1)直接原因:水平气压梯度力。
(2)根本原因:地面受热不均。
3.低空风和高空风的成因(以北半球为例)
类型 受力示意图 风向
高 空风 F为水平气压梯度力;P为地转偏向力;v为风向,平行于等压线
低 空风 F为水平气压梯度力,P为地转偏向力,f为摩擦力,风向与等压线斜交
探究点 影响风的作用力
风
[唐]李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
这是一首描写风的小诗,它是从动态上对风的一种诠释和理解。
[思考]
(1)(综合思维)风的形成受哪些力的影响
提示:风的形成受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力影响。
(2)(区域认知、综合思维)“过江千尺浪”说明风力较大,为什么江上的风力一般比陆地上风力强
提示:江面上摩擦力较小。
1.影响风的三种力
作用力 方向 大小 对风速、风向的影响
风速 风向
水平 气压 梯度力 始终与等压线垂直,由高压指向低压 等压线 越密 集,水 平气压 梯度力 越大 水平气压 梯度力越 大,风速 越大 垂直于 等压线, 由高压 指向低 压
地转 偏向力 始终与风向垂直 大小随 纬度增 加而增 加,赤 道为零 不影响风 速大小 北半球使风右偏,南半球使风左偏
摩擦力 始终与风向相反 大小与 下垫面 性质有 关,下 垫面越 粗糙,起 伏越大, 摩擦力 越大,反 之越小 使风速 减小 在近地面与其他两力共同作用,使风向斜穿等压线
2.不同情况下风的受力和风向判断(以北半球为例)
风 受力作用 受力作用分析 风向
理想状态 受一力作用(水平气压梯度力) 风向与等压线垂直,由高压指向低压
高空风 受两力作用(水平气压梯度力+地转偏向力) 风向与等压线平行,背风而立,气压左低右高
近地面风 受三力作用(水平气压梯度力+地转偏向力+摩擦力) 风向与等压线斜交,背风而立,气压左前低,右后高
风向和风力大小的判断
(1)在等压线图上,确定任一地点风向的方法。
①在等压线图上,画出过该点的等压线的切线,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。
②确定南北半球。面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转角度不大于45°,画出实线箭头,即为经过该点的风向,如图(以北半球为例):
(2)在等压线图上比较风速的大小。
风速大小取决于水平气压梯度力的大小,因此同一幅图中,等压线密集处,水平气压梯度力大,风速大;反之,则风速较小。如上图,风速:A>B>C>D。
读某地近地面等压线图(甲处箭头表示甲点空气运动及受力情况),回答(1)—(2)题:
(1)图中地点一定位于( )
A.北半球 B.南半球
C.东半球 D.西半球
(2)乙点与甲点相比,风速大小的情况是( )
A.相等 B.甲大于乙
C.乙大于甲 D.无法判断
思路点拨:第(1)题,由图示可知,C为地转偏向力,向左偏,应为南半球,故选B。第(2)题,由材料及等压线图可知,乙点等压线比甲点密集,水平气压梯度力大于甲点,因此风速乙大于甲,故选C。
答案:(1)B (2)C
焚风效应
暖湿气流沿迎风坡上升,形成地形雨,气温随高度降低较为缓慢;在背风坡,空气干燥,气流下沉增温快,形成干热风,称为“焚风效应”。 以阿尔卑斯山、落基山、大高加索山最为有名。
焚风的害处很多。它常常使果木和农作物干枯,降低产量,使森林和村镇的火灾蔓延并造成损失。焚风在高山地区可大量融雪,造成上游河谷洪水泛滥;有时能引起雪崩,但也会带来水源。强劲的焚风又可造成局部风灾,对房屋、树木造成影响,甚至使湖泊水面上的船只发生事故。
太行山脉是我国黄土高原和华北平原的地理分界线,其山麓焚风(过山气流在背风坡下沉增温形成的一种干热地方性风)较强,焚风往往以阵风形式出现,从山上沿山坡向下吹。下图分别为太行山东西两侧剖面示意图(图1)和太行山山麓焚风季节分布图(图2)。据此回答(1)—(2)题:
(1)太行山东西两侧焚风效应较强的坡面及焚风多发的季节是( )
A.东坡 夏季
B.东坡 冬季
C.西坡 夏季
D.西坡 冬季
(2)太行山东麓焚风效应在一日内强弱变化特点及其原因是( )
A.夜间至上午弱,此时段谷风强
B.午后强,此时段山风强
C.夜间至上午强,焚风与山风叠加
D.午后弱,焚风与谷风叠加
解题思路:第(1)题,根据图2可知,太行山夏季焚风效应较弱,A、C错误。从图1中可看出,太行山西侧为高原,冬季来自西北内陆的冷气团强劲且干燥,一部分在山脉西侧受阻挡堆积,另一部分气流越过太行山,在东坡下沉增温,且东坡海拔高差大,下沉增温幅度大,焚风效应较强,B正确。太行山西坡为冬季风迎风坡,D错误。第(2)题,夜间至上午,太行山东坡坡面冷却快,气流沿山坡下沉,形成山风,与焚风风向一致,焚风随之加强,C正确,A错误。午后受太阳辐射影响,山地东坡增温快,气流沿山坡上升,为谷风,与焚风风向相反,有抑制作用,故焚风强度较弱,B、D错误。
答案:(1)B (2)C
一、选择题
下图为某(南、北)半球气压分布以及不同力作用下的风向示意图。读图,回答1—3题:
1.图中甲、乙、丙三条等压线气压值大小关系是( )
A.甲=乙=丙 B.甲<乙<丙
C.甲>乙>丙 D.甲>丙>乙
2.该图所在半球以及判断理由,正确的是( )
A.北半球 有地转偏向力
B.南半球 风向左偏转
C.北半球 风向右偏转
D.南半球 有摩擦力
3.该图表示的是( )
A.近地面风 B.高空风
C.低纬信风 D.极地东风
解析:1.C 2.C 3.A 第1题,图中三力综合影响,最终使风向斜穿等压线。水平气压梯度力垂直于等压线,由高压指向低压,风向与摩擦力方向相反,地转偏向力与风向垂直,所以①是水平气压梯度力,②是摩擦力,③是地转偏向力。则气压排列顺序是甲>乙>丙,C正确。第2题,水平气压梯度力垂直于等压线,由高压指向低压,而风向受地转偏向力的影响发生偏转,此图中风向向右偏,因此可判断该地位于北半球。C正确。第3题,由图可知,此时大气受三个作用力的影响,风向与等压线斜交,因此是近地面的风向图。A正确。
下图为某区域某日近地面等压线图。读图,回答4—5题:
4.图中A地的风向是( )
A.西北风 B.东北风 C.西风 D.偏南风
5.形成风的直接原因是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
解析:4.D 5.B 第4题,图中A地水平气压梯度力垂直于等压线,并由高压指向低压,北半球受地转偏向力影响,发生右偏,吹偏南风。故选D。第5题,形成风的根本原因是存在温差,形成风的直接原因是存在气压差,也就是水平气压梯度力,水平气压梯度力总是从高压指向低压,并与等压线垂直,图中是乙。甲与风向相反,是摩擦力,丙与风向垂直,是地转偏向力。故选B。
二、非选择题
6.读近地面风向的形成图,回答下列问题:
(1)写出a、b、c、d代表的地理事物名称:a ,b ,c ,d 。
(2)该图所示为 (填“南”或“北”)半球风向,依据是 。
(3)如果不受c、d的影响,b将如何变化
(4)如果不受d的影响,b将如何变化
(5)A、B两地相比,风力较大的是 地,原因是 。
解析:第(1)题,结合图示可知,a垂直于等压线,是水平气压梯度力;b斜穿等压线,是风向;c垂直于b,应为地转偏向力;d与b方向相反,应为摩擦力。第(2)题,地转偏向力c使风向在水平气压梯度力基础上右偏,说明该图所示为北半球风向。第(3)题,如果不受c、d的影响,也就是不受地转偏向力和摩擦力的影响,风只受水平气压梯度力的影响,风向就是水平气压梯度力方向,风向将垂直于等压线。第(4)题,如果不受d影响,也就是不受摩擦力影响,风只受水平气压梯度力和地转偏向力的影响,风向b最终和等压线平行。第(5)题,同一幅等压线图中,等压线较为密集的地区,水平气压梯度力较大,风力大。图示中B地等压线密集,A地等压线稀疏,则B地水平气压梯度力比A地大,风力大。
答案:(1)水平气压梯度力 风向 地转偏向力 摩擦力
(2)北 地转偏向力使风向右偏
(3)风向b将与等压线垂直。
(4)风向b将与等压线平行。
(5)B A地等压线稀疏,B地等压线密集,则B地水平气压梯度力比A地大,风力大
三、优选题
7.横风是指从车辆侧面方向吹来的风,易造成高速行驶的车辆侧滑、侧翻等事故。图1为某高速公路段某时刻的风速(m/s)垂直分布图,该路段呈东西走向,地势平坦开阔,是横风的多发路段。据此回答(1)—(2)题:
(1)图2中四条风速变化曲线,与图1中甲至乙风速变化一致的是( )
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
(2)根据图1中的风速变化,判断该断面横风为( )
A.偏东风 B.偏南风 C.偏西风 D.偏北风
解析:(1)C (2)D 第(1)题,首先找到图1中甲至乙的风速变化的起始点,以及中点的最大风速,由图可知,图中风速的等差距为1,甲处的风速为16—17米/秒,中点的最大风速为22—23米/秒,乙处的风速为16—17米/秒,对应图2中的Ⅲ线,C正确。第(2)题,由材料可知,该路段为东西走向,且横风的风向从车辆侧面吹来,所以A、C错误。由图可知,右侧为北,左侧为南,在近地面同一海拔高度,道路北侧风速大于南侧,且南侧风速变化迅速,推知北侧为迎风坡,南侧为背风坡,该路段横风为偏北风,D正确。
测控导航
知识点 题号
风的形成及特征 1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13
[基础达标]
等压线是某一水平面上气压相同各点的连线。图1示意南半球四地近地面等压线(单位:hPa)。读图,回答1—2题:
图1
1.四幅图中,P点所在位置风力最大的是( )
A.① B.② C.③ D.④
2.②图中,P点的风向为( )
A.东北风 B.东南风
C.西北风 D.西南风
解析:1.C 2.C 第1题,四幅图的比例尺和图幅都相同,相邻等压线的差值最大的是③图,且③图的P点位于图中等压线最密集的区域,因此③图的P点所在位置风力最大。故选C。第2题,读②图,图中P点受到的水平气压梯度力方向大致为正南。根据题意可知,该地位于南半球,P点还受到向左偏转的地转偏向力和摩擦力的共同作用,因此P点为西北风。故选C。
图2为某气压场中的受力平衡风向图。据此回答3—4题:
图2
3.该图所示气压场最可能位于( )
A.北半球低纬近地面
B.南半球中纬近地面
C.北半球中纬高空
D.南半球中纬高空
4.对图中虚线方框部分的分析,正确的是( )
A.甲为地转偏向力,乙为水平气压梯度力
B.甲为水平气压梯度力,乙为摩擦力
C.甲为惯性离心力,乙为地转偏向力
D.甲乙两个力大小相等,方向相反
解析:3.C 4.D 第3题,图示风向与等压线平行,说明为高空风向,高空中的风受水平气压梯度力和地转偏向力的影响。水平气压梯度力是形成风的直接原因,水平气压梯度力垂直于等压线,由高压指向低压,图中甲为水平气压梯度力,乙为地转偏向力;图示风向位于水平气压梯度力的右侧,说明地转偏向力向右偏转,该地位于北半球,C正确。第4题,甲为水平气压梯度力,乙为地转偏向力,水平气压梯度力和地转偏向力大小相等,方向相反,风向不再偏转,最终风向与等压线平行,D正确。
5.图3阴影部分表示均质裸地,空白部分表示林地。若此时反映的是北半球中纬度某地区的夏季夜晚情况,图中甲、丙两处的风向分别是( )
图3
A.西北风和东南风 B.西风和东风
C.东南风和西北风 D.西南风和东北风
解析:C 裸地与林地相比,夏季夜晚降温快,气温较低,气压较高,因此甲、乙之间水平气压梯度力由乙指向甲,即由东指向西;该地位于北半球近地面,在向右的地转偏向力影响下,最终风向右偏约30°—45°,因此,甲处风向为东南风;同理丙处风向为西北风。故选C。
6.阅读图文材料,回答下列问题:
图4 北半球某地面水平气压分布图
(1)就气压状况而言,图中A与B中低压中心是 ,B与C中高压中心是 。
(2)若该地气压只受气温影响,则A、B、C三地中地面气温最高的是 地。
(3)试完成A、B两地间的热力环流示意图。
气压值PA、PB、PA′、PB′的大小顺序是 ,气温值TA、TB的大小顺序是 。
(4)下列图中能正确表示A、B两地的高空等压面状况的是( )
(5)画出图中甲处风向及其所受的力。
解析:第(1)题,A与B相比而言,B气压中间低,四周高,属于低压中心;B与C相比而言,C气压中间高,四周低,属于高压中心。第(2)题,若气压只受气温的影响,A、B、C三地中,相对而言,B地为低压中心,表明近地面气温高,盛行上升气流,所以若该地气压只受气温的影响,A、B、C三地中地面气温最高的是B地。第(3)题,A地盛行下沉气流,B地盛行上升气流,近地面气流由A地流向B地,高空气流由B′地流向A′地,所以A、B间的热力环流呈逆时针方向运动。近地面气压高于高空气压,在同一水平面,近地面A地为高压,B地为低压,气压PA>PB;高空气压分布与近地面气压分布相反,所以高空气压PA′
PB>PB′>PA′;A地为高压,气温较低,B地为低压,气温较高,所以气温值TB>TA。第(4)题,依据等压面凸低为高、凸高为低的原则,在高空,B′地气压较高,等压面上凸(凸低),A′地气压较低,等压面下凹(凸高)。故选B。第(5)题,在甲处画出水平气压梯度力(高压指向低压,且垂直于等压线),之后受地转偏向力的影响向右偏转一定角度(约30°—45°),地转偏向力和风向垂直,摩擦力和风向相反,即为甲处近地面风向,所以甲处风向为西北风。
答案:(1)B C
(2)B
(3)画图略。(逆时针方向画箭头) PA>PB>PB′>PA′ TB>TA
(4)B
(5)
[能力提升]
下面为2019年10月14日我国部分区域等压线分布示意图(图5),ABCD为我国某地四个城市(单位:hPa)。读图,回答7—8题:
图5
7.读图,ABCD四个城市中风速最大的是( )
A.A城市 B.B城市
C.C城市 D.D城市
8.2019年10月14日,武汉市盛行的风向是( )
A.西北风 B.西南风
C.东南风 D.东北风
解析:7.B 8.D 第7题,B处等压线最密集,水平气压梯度力最大,风速最大,B正确。第8题,武汉北侧气压高,水平气压梯度力由偏北指向偏南,北半球向右偏转适当角度,为东北风,D正确。
图6为北半球部分地区(阴影部分为海洋,非阴影部分为陆地)某时刻近地面等压线图(单位:hPa)。图示时刻沿海地区出现大雾天气。读图,回答9—10题:
图6
9.图中甲、乙、丙、丁四地中风力最小的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
10.图中A、B两地的风向分别是( )
A.东南风、西北风
B.东北风、西南风
C.西北风、东南风
D.西南风、东北风
解析:9.D 10.C 第9题,据图可知,甲、丁两地等压线稀疏,风力较小。与甲地相比,丁地位于陆地,下垫面摩擦力较大,风力更小,D正确。第10题,图中A、B两地分别位于低压中心的西侧和东侧。水平气压梯度力由高压指向低压,在地转偏向力和摩擦力的共同作用下,A地吹西北风,B地吹东南风,C正确。
气象工作者经常使用探空气球上升到约 30 km 高空探测大气状况。图8为某探空气球10天中随气流漂移路线图,图中序号所指的黑点为每天相同时刻的气球位置。图7为图8的局部放大图,图7中虚线表示近地面空气运动。据此回答11—12题:
图7 图8
11.下列四地若同时释放探空气球且以相同的速度上升,可最先获得平流层气象数据的是( )
A.广州 B.武汉 C.北京 D.哈尔滨
12.结合材料,下列说法正确的是( )
A.与③至④路段相比,在⑥至⑦路段探空气球所受水平气压梯度力较小
B.与③至④路段相比,在⑥至⑦路段探空气球所受摩擦力较大
C.在⑥至⑦路段探空气球速度较慢,是因为地转偏向力较大
D.在⑦、⑧两点间,近地面的风向为东南风
解析:11.D 12.A 第11题,纬度越高,温度越低,对流运动越弱,对流层越薄,四地中哈尔滨纬度最高,所以若同时释放探空气球且以相同的速度上升,可最先获得平流层气象数据的是哈尔滨,D正确。第12题,与③至④路段相比,⑥至⑦路段探空气球漂移的路线短,说明③至④路段受水平气压梯度力作用大,⑥至⑦路段受水平气压梯度力作用小,A正确。探空气球在高空运动,摩擦力差异不大;地转偏向力改变运动的方向,不改变速度;据图可知,在⑦、⑧两点间探空气球向东北方向漂移,说明受西南风影响,B、C、D错误。
13.阅读图文材料,回答下列问题:
地面受热不均会导致等压面发生弯曲。图9为北半球某地近地面某时刻1 010 hPa和 1 000 hPa 等压面的分布图,其中乙地、丙地位于同一等高面上。
图9
(1)据图判断甲地的天气状况,并说明理由。
(2)比较乙、丙两地的风力大小,并解释原因。
(3)判断丙地的风向,并在图中绘制丙地的风向。
解析:第(1)题,判断甲地的天气状况,首先应判断甲地的天气系统状况,据图可知,甲地等压面往高处凸,说明甲地气压比周围高,甲地受高压控制;高压控制下,盛行下沉气流,水汽不易凝结,多为晴朗天气。第(2)题,在等压线分布图中,风力大小主要与等压线的疏密程度有关,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大,反之越小;据图可知,丙地等压线密集,说明单位距离气压变化大,水平气压梯度力大,风力大,故丙地风力大于乙地。第(3)题,根据指向标得出该风向是东南风。根据图中指向标的判断,图中方向为上南下北,左东右西;图中丙地气压东侧高于西侧,水平气压梯度力由东指向西,形成偏东风;北半球受地转偏向力的影响,风向向右偏转,同时还受摩擦力的影响,最终风向与等压线斜交,偏转为东南风,风向如答案图所示。
答案:(1)天气状况:晴朗。理由:甲地等压面向上凸起,为高压,是气流下沉形成的,水汽不易凝结,难以形成降水。
(2)风力:丙地大于乙地。原因:丙地等压线密集,水平气压梯度力大,风力大(或者乙地等压线稀疏,水平气压梯度力小,风力小)。
(3)东南风。绘图如下:
图9