第二节 大气受热过程和大气运动

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地表受热不均，导致同一水平面上产生气压差异。水平方向上单位距离间的气压差叫作水平气压梯度。水平面上存在的气压梯度产生了水平气压梯度力，它促使大气由高气压区流向低气压区，从而形成空气的水平运动，即风。 水平气压梯度力垂直于等压线，并指向低压区。在高空，风基本不受地面摩擦力的影响，风向主要取决于水平气压梯度力和地转偏向力。在以上两个力的共同作用下，风向逐渐偏离水平气压梯度力的方向，在北半球向右偏，在南半球向左偏，最终可偏至平行于等压线。 在近地面，风还要受到地面摩擦力的影响。在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下，风向与等压线斜交。 活动 1.说出图2-1-12中，在只考虑水平气压梯度力的情况下，风向与等压线之间的关系。 2.分别说出图2-1-13、图2-1-14中风向与等压线之间的关系，指出两图中风向不同的原因。 3.试分析南半球近地面以及高空的风向，并画出示意图。 下载PDF

大气在不停地运动，风是大气运动的一种直接反映。那么，是什么力量驱动着大气运动呢？ 如图2-1-9所示，当A地受热较多，温度较高时，近地面空气受热膨胀上升，地面空气密度减小，形成低气压；而A地上空由于空气的不断流入，空气密度相对增大，形成相对于周围同高度大气层的高气压。B、C两地受热较少，温度较低，空气冷却收缩下沉，近地面的空气密度增大，形成高气压；而与其对应的高空，空气密度相对较小，形成低气压。这样，近地面的空气就从气压较高的B、C两地流向气压相对较低的A地，高空的空气则从气压较高的A’流向气压相对较低的B’、C’，从而形成了热力环流。热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动最基本的形式。 活动1.根据图2-1-9，填写下表。 2.运用大气热力环流的原理，解释图2-1-10中所示意现象产生的原因。 3.如图2-1-11所示，伦敦市城市中心区气温明显高于郊区，形成这种现象的原因有哪些？城郊之间近地面空气如何流动？请画出城郊之间近地面空气流动示意图。 下载PDF

玻璃温室的效果与大气保温效果相似。寒冬季节的晴天，当你走进门窗关闭的封闭阳台时，会感到异常温暖。 1.用温度计测量封闭阳台和室外的温度，算出它们的温度差。 2.结合图2-1-7、图2-1-8，说明封闭阳台温度较高的原因。 3.在中纬度地区的植物园，采取什么措施可以使热带植物安全越冬？ 下载PDF

太阳辐射是地球表层最主要的能量来源。进入地球大气层的太阳辐射，有一部分被大气直接吸收。大气对太阳辐射的吸收具有选择性。臭氧和氧原子主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线，水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线，而太阳辐射中的可见光被吸收得很少。因此，大气直接吸收的太阳辐射只占大气层顶太阳辐射的五分之一左右，地面吸收的太阳辐射却占到大气层顶太阳辐射的二分之一左右。 地面吸收太阳辐射而增温，同时向外辐射热量。由实验得知，物体的温度越高，辐射中能量最强部分的波长越短，反之越长。由于地表的温度比太阳的温度低得多，所以地面辐射与太阳辐射相比，波长长得多，其能量主要集中在红外波段。因此，相对于太阳辐射来说，地面辐射为长波辐射。地面放出的长波辐射除少部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分（75%～95%）被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。所以，地面的长波辐射是低层大气主要的热量来源。大气在增温的同时，向外放出长波辐射，其中朝向地面的部分，因辐射方向与地面辐射相反，被称为大气逆辐射。大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。例如，多云的夜晚气温不会太低，人造烟雾可减轻霜冻对农作物的冻害，都与大气逆辐射的保温作用有关。 下载PDF

1.海陆风是近海地区风向昼夜间发生反向转变的风。读图3-19，完成相关任务。 （1）在图3-19中，分别画出白天、夜间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。 （2）我国海南岛白天多雨，夜间多晴朗。运用海陆风形成的原理，分析这一地理现象的形成原因。 （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。 2.城市中心区建筑密集，地面多硬化，吸收太阳辐射多，向大气传送的热量也多。此外，城市中心区人口聚集，产业发达，人们生活、生产向大气释放的废热较多。这些因素的综合影响导致城市中心区的气温高于郊区，使城市中心区犹如一个温暖的“岛屿”，人们称之为“城市热岛”。读图3-20，完成相关任务。 （1）简述城市热岛环流的形成过程。 （2）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，应怎样布局大气污染严重的工业企业？ （3）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（2）小题的问题呢？ 下载PDF

热力环流是一种常见的自然现象。例如，在陆地与海洋之间、山坡与山谷之间都可能形成热力环流。 阅读：山谷风 山谷风是在天气晴朗的山地区域，风向昼夜间发生反向转变的风。日出后山坡受热，空气增温快，空气密度变小，但山谷上方同高度的空气增温较慢，密度仍较大。因而空气自山谷沿山坡上升，形成谷风。相反，夜间山坡辐射冷却比山谷上方同高度的空气要快，因而气温下降、空气密度增大均较山谷上方同高度空气更快，使空气沿山坡流向山谷，形成山风。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。 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。 下载PDF

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。大气运动有垂直运动和水平运动之分。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。 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简单的形式。图3-17示意大气热力环流的形成过程。 当地面不受热时，空气没有相对上升和相对下沉运动。当A地接受热量多，B、C两地接受热量少时，A地近地面空气膨胀上升，到上空聚积，使上空空气密度增大，那里的气压比同一水平面上周围地区的气压都高，形成高气压；B、C两地空气收缩下沉，上空空气密度减小，形成低气压。于是，在上空，空气便从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散。 在近地面，A地空气上升向外流出后，空气密度减小，气压比周围地区都低，形成低气压；B、C两地因有下沉气流，空气密度增大，形成高气压。于是，近地面的空气从B、C两地流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成了热力环流。 下载PDF

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阳平，无法派兵出城求救；诸葛亮算准风向，制成能在空中飘浮的纸灯笼，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，用火焰加热器将热空气灌入球囊，使球囊膨胀并平稳升空。 1.想一想，载人热气球能平稳升空的原因是什么？ 2.有人提供了“点蜡烛切洋葱，不流泪”的生活小窍门。 动手做一做，这是真的吗？如果是，其中的道理是什么？ 下载PDF