【課件】3.3大氣熱力環(huán)流課件湘教版（2019）地理必修一

地理必修一第四章第一節(jié)水循環(huán)

熱氣球是指用熱空氣作為浮升氣體的氣球。相傳熱氣球的原型由三國(guó)時(shí)期諸葛亮(字孔明)所發(fā)明。諸葛亮被司馬懿圍因于陽(yáng)平,無(wú)法派兵出城求救;諸葛亮算準(zhǔn)風(fēng)向,制成能在空中飄浮的紙燈籠,附上求救信息,后來(lái)終于脫險(xiǎn),于是后世就稱這種燈籠為孔明燈?，F(xiàn)代載人熱氣球由球囊、吊籃和加熱裝置三部分構(gòu)成。球囊下端開口,下懸一只載人吊籃,用火焰加熱器將熱空氣灌入球囊,使球囊膨脹并平穩(wěn)升空1.想一想,載人熱氣球能平穩(wěn)升空的原因是什么?1.熱氣球加熱后,氣囊內(nèi)的空氣溫度愈高,氣囊內(nèi)氣體的密度就愈小,能產(chǎn)生更大的向上浮力,讓熱氣球向上飛行。P79

熱氣球的唯一動(dòng)力是風(fēng)。熱氣球飛行速度完全取決于風(fēng)速。最大下降速度6米/秒，最大上升速度5米/秒。就像作環(huán)球旅行時(shí)需要不停地?fù)Q飛機(jī)一樣，熱氣球需要調(diào)整高度，搭乘不同的氣流，通常十幾千米。

利用加熱的空氣或氫氣或氦氣密度低于空氣產(chǎn)生浮力。機(jī)載加熱器調(diào)整氣囊空氣溫度，控制氣球升降。原理是熱脹冷縮?？諝馐軣崤蛎?，比重變輕而升起。

最佳飛行時(shí)間是一天中太陽(yáng)剛剛升起時(shí)或太陽(yáng)下山前一二個(gè)小時(shí)。風(fēng)平靜，氣流穩(wěn)定。

攜帶足夠的石油液化氣或丙烷能飛行兩個(gè)小時(shí)，但氣溫、風(fēng)速、吊籃重量影響飛行的執(zhí)續(xù)時(shí)間。2.有人提供了“點(diǎn)蠟燭切洋蔥,不流淚”的生活小竅門。動(dòng)手做一做,這是真的嗎?如果是,其中的道理是什么?2.這是真的。洋蔥被切開時(shí)會(huì)釋放出刺激鼻子和眼睛的揮發(fā)性物質(zhì),導(dǎo)致切洋蔥的人流淚。切洋蔥時(shí),在案板附近點(diǎn)上1到2根蠟燭,空氣受熱膨脹上升,洋蔥產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)被帶到較高的空氣中,迅速擴(kuò)散、稀釋掉,可有效防止流淚。

洋蔥，是百合科、蔥屬多年生草本植物。鱗莖粗大，近球狀；紙質(zhì)至薄革質(zhì)，內(nèi)皮肥厚，肉質(zhì)，葉片圓筒狀，中空，中部以下最粗，向上漸狹，比花葶短，花葶粗壯，高可達(dá)1米，傘形花序球狀，具多而密集的花；花粉白色；花被片具綠色中脈，矩圓狀卵形，花絲等長(zhǎng)，子房近球狀，腹縫線基部具有簾的凹陷蜜穴；5～7月開花結(jié)果。

原產(chǎn)亞洲西部，中國(guó)內(nèi)外均廣泛栽培。是中國(guó)主栽蔬菜之一。中國(guó)的洋蔥產(chǎn)地主要有福建、山東、甘肅、內(nèi)蒙古、新疆等地。

洋蔥含有前列腺素A，能降低外周血管阻力，降低血黏度，可用于降低血壓、提神醒腦、緩解壓力、預(yù)防感冒。此外，洋蔥還能清除體內(nèi)氧自由基，增強(qiáng)新陳代謝能力，抗衰老，預(yù)防骨質(zhì)疏松，是適合中老年人的保健食物。一、大氣熱力環(huán)流的形成

太陽(yáng)輻射在地球表面的差異分布,造成不同地區(qū)氣溫不同,并導(dǎo)致水平方向上各地間的氣壓差異,引起大氣運(yùn)動(dòng)。大氣運(yùn)動(dòng)有垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)之分。大氣的垂直運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為氣流上升或氣流下沉,大氣的水平運(yùn)動(dòng)即是風(fēng)。

由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流,稱為大氣熱力環(huán)流。大氣熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單的形式。圖3-17示意大氣熱力環(huán)流的形成過(guò)程。P79

氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力，在數(shù)值上等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱所受到的重力。著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)證明了它的存在。氣壓的國(guó)際制單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是Pa。氣象學(xué)中，人們一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作為單位。氣壓不僅隨高度變化，也隨溫度而異。氣壓的變化與天氣變化密切相關(guān)。

一年中，冬季比夏季氣壓高。一天中，氣壓最高值、最低值，分別出現(xiàn)在9～10時(shí)和15～16時(shí)。氣壓日變化幅度較小，并隨緯度增高而減小。

低氣壓對(duì)人體生理的影響是影響氧氣供應(yīng)。腦缺氧會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐等癥狀，神經(jīng)系統(tǒng)障礙，這就是的"高山反應(yīng)”。

[教材圖表點(diǎn)撥](教材第80頁(yè)圖3-17)1.等壓面的凹凸與氣壓高低關(guān)系：等壓面上凸,氣壓高;等壓面下凹,氣壓低。2.同一地點(diǎn)不同高度氣壓的高低比較氣壓值隨高度增加而降低。3.理解熱力環(huán)流成因的關(guān)鍵“熱上升,冷下沉”→近地面空氣受熱膨脹上升,遇冷收縮下沉→水平氣壓差異→水平運(yùn)動(dòng)→熱力環(huán)流。

海拔高度和地面冷熱的不同，氣壓不同，一般垂直方向上，高度升高，等壓面的數(shù)值變小。如果地面性質(zhì)、大氣性質(zhì)均一，等壓面互相平行，否則就高低起伏。等壓面是空間氣壓相等的各點(diǎn)所組成的面。同一高度，各地氣壓不相等，等壓面在空間起伏不平。

等壓面圖上，用等高線表示氣壓的空間分布。等壓面凸起的地方，表示在同一高度上，氣壓比四周高，閉合高壓區(qū)。等壓面凹下，表示同一高度上，氣壓比四周低，是閉合低壓區(qū)。等壓面圖上，等高線的分布可反映等壓面的起伏。

常用等壓面圖有850百帕、700百帕、500百帕等多種。不同高度的等壓面圖組合起來(lái)，反映地區(qū)高壓、低壓等天氣系統(tǒng)的空間分布，反映高空大氣的結(jié)構(gòu)及演化，是大范圍天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。

當(dāng)?shù)孛娌皇軣釙r(shí),空氣沒有相對(duì)上升和相對(duì)下沉運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)A地接受熱量多,B、C兩地接受熱量少時(shí),A地近地面空氣膨脹上升,到上空聚積,使上空空氣密度增大,那里的氣壓比同一水平面上周圍地區(qū)的氣壓都高,形成高氣壓;

P79

B、C兩地空氣收縮下沉,上空空氣密度減小,形成低氣壓。于是,在上空,空氣便從氣壓高的A地向氣壓低的B、C兩地?cái)U(kuò)散。P79

在近地面,A地空氣上升向外流出后,空氣密度減小,氣壓比周圍地區(qū)都低,形成低氣壓;

B、C兩地因有下沉氣流,空氣密度增大,形成高氣壓。

于是,近地面的空氣從B、C兩地流回A地，以補(bǔ)充A地上升的空氣,從而形成了熱力環(huán)流。P80二、自然界的大氣熱力環(huán)流

熱力環(huán)流是一種常見的自然現(xiàn)象。例如,在陸地與海洋之間、山坡與山谷之間都可能形成熱力環(huán)流。P80

對(duì)流指流體內(nèi)部各部分溫度不同造成的相對(duì)流動(dòng)。氣體或液體通過(guò)自身各部分的宏觀流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。較熱的部分上升，較冷的部分下降，循環(huán)流動(dòng)，互相摻和，使溫度趨于均勻。流體的熱導(dǎo)率小，熱傳導(dǎo)傳遞的熱量很少，對(duì)流是流體的主要傳熱方式。

分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種。自然對(duì)流是濃度差或者溫度差引起密度變化產(chǎn)生的對(duì)流。流體內(nèi)的溫度梯度引起密度梯度變化，若低密度流體在下，高密度流體在上，將在重力作用下形成自然對(duì)流。強(qiáng)迫對(duì)流是外力推動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)流。加大液體或氣體流動(dòng)速度，能加快對(duì)流傳熱。閱讀山谷風(fēng)

山谷風(fēng)是在天氣晴朗的山地區(qū)域,風(fēng)向晝夜間發(fā)生反向轉(zhuǎn)變的風(fēng)。

日出后山坡受熱,空氣增溫快,空氣密度變小,但山谷上方同高度的空氣增溫較慢,密度仍較大。因而空氣自山谷沿山坡上升,形成谷風(fēng)。P80

夜間山坡輻射冷卻比山谷上方同高度的空氣要快,因而氣溫下降、空氣密度增大均較山谷上方同高度空氣更快，使空氣沿山坡流向山谷，形成山風(fēng)。由于白天山坡受熱所造成的溫差，比夜間輻射冷卻所造成的溫差要大，因此谷風(fēng)的風(fēng)速大于山風(fēng)。谷風(fēng)沿山坡上行時(shí)，常可形成山頂積云,有時(shí)甚至出現(xiàn)陣雨。

山區(qū)與平原之間,有時(shí)也出現(xiàn)山谷風(fēng)特征,如北京氣象臺(tái)的天氣預(yù)報(bào)中,常有“白天風(fēng)向北轉(zhuǎn)南,夜間風(fēng)向南轉(zhuǎn)北”的語(yǔ)句,這種風(fēng)向晝夜相反的變化,就是北京北部山區(qū)與平原地區(qū)之間的山谷風(fēng)效應(yīng)所造成的。

山谷風(fēng)是山地及其周邊具有日周期的地方性風(fēng)。山谷風(fēng)在近地面擁有4個(gè)局地環(huán)流，即日間由山谷向山坡運(yùn)動(dòng)的上坡風(fēng)和由周圍地區(qū)沿山谷匯入山地的谷風(fēng)；及在夜間由山坡向山谷運(yùn)動(dòng)的下坡風(fēng)和由山地向周邊地區(qū)運(yùn)動(dòng)的山風(fēng)。

山谷風(fēng)的成因?yàn)闀円菇惶嬷猩狡?山谷和山地-平原間的氣溫差。氣溫差帶來(lái)密度和氣壓差，氣壓梯度力推動(dòng)氣流由高壓（低溫）區(qū)向低壓（高溫）區(qū)運(yùn)動(dòng)。夜間下坡風(fēng)和山風(fēng)受重力和摩擦力影響。

山谷風(fēng)的環(huán)流形態(tài)與地形相關(guān)，與城市熱島環(huán)流、海陸風(fēng)等地方性風(fēng)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)會(huì)耦合。與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和山地城市污染有關(guān)，但僅在晴好天氣主導(dǎo)。

1.海陸風(fēng)是近海地區(qū)風(fēng)向晝夜間發(fā)生反向轉(zhuǎn)變的風(fēng)。讀圖3-19,完成相關(guān)任務(wù)。

(1)在圖3-19中,分別畫出白天、夜間陸地和海洋之間的大氣運(yùn)動(dòng)方向,使之構(gòu)成一個(gè)環(huán)流圈,并說(shuō)明理由。理由:與陸地相比,海洋比熱容大。白天,陸地升溫快,陸地上方的熱空氣上升,同緯度海洋升溫慢,海洋上方的冷空氣下沉,近地面形成由海洋吹向陸地的風(fēng),叫海風(fēng)；夜晚,陸地降溫快,陸地上方的空氣下沉形成高壓,海洋降溫慢,海洋上方的空氣上升形成低壓,近地面形成由陸地吹向海洋的風(fēng),叫陸風(fēng)。P81

(2)我國(guó)海南島白天多雨,夜間多睛朗。運(yùn)用海陸風(fēng)形成的原理,分析這一地理現(xiàn)象的形成原因。(2)白天,海島地表受太陽(yáng)輻射增溫,陸地升溫比海洋快空氣膨脹上升,近地面形成低壓,海洋升溫慢,近地面形成高壓。因此,白天風(fēng)由海洋吹向陸地,形成海風(fēng),白天的海風(fēng)由四周吹向海島,因此海南島白天多雨。夜間,海島降溫快,空氣下沉形成高壓,海洋降溫慢,空氣上升形成低壓,近地面風(fēng)由陸地吹向海洋,形成陸風(fēng),陸風(fēng)則由海島向四周輻散,因此海南島夜間多晴朗。P82

(3)大湖泊周圍、大江大河沿岸也會(huì)出現(xiàn)與海陸風(fēng)相似的風(fēng)的周期變化,分別稱為“湖陸風(fēng)”或“江(河)陸風(fēng)”。赴上述地區(qū)進(jìn)行考察,觀察白天和夜間風(fēng)向是怎么變化的,驗(yàn)證所學(xué)過(guò)的知識(shí)。(3)湖陸風(fēng)、江(河)陸風(fēng)與海陸風(fēng)的形成原理相同,沿湖地帶,夜間多吹陸風(fēng),白天多吹湖風(fēng);沿江(河)地區(qū),夜間多吹陸風(fēng),白天多吹江(河)風(fēng)。P82

水平上，海風(fēng)深入大陸在溫帶約15-50公里，熱帶不超過(guò)100公里，陸風(fēng)侵入海上最遠(yuǎn)20-30公里，近的幾公里。垂直厚度，海風(fēng)在溫帶約幾百米，熱帶1-2公里；陸風(fēng)淺得多，最強(qiáng)的陸風(fēng)，厚度200米。

海陸風(fēng)交替的時(shí)間隨地方條件及天氣而不同。白天，陸地溫度高于海洋；夜里，海洋溫度高于陸地。一般下午2-3時(shí)海風(fēng)最強(qiáng)，此后溫度下降，海風(fēng)減弱，晚上9-10時(shí)，海陸溫差消失，海風(fēng)停止。夜里，陸地降溫快，海洋降溫慢，晚上9-10時(shí)后，陸上變冷，海上暖些。海陸溫差趨向改變，海陸風(fēng)方向改變。海陸溫差增大，陸風(fēng)越來(lái)越強(qiáng)；約夜里2-3時(shí)左右，溫差最大，陸風(fēng)最強(qiáng)。天亮后，陸地漸暖，海陸溫差變小，陸風(fēng)逐漸，約上午9-10時(shí)，陸風(fēng)終止。

2.城市中心區(qū)建筑密集,地面多硬化,吸收太陽(yáng)輻射多,向大氣傳送的熱量也多。此外,城市中心區(qū)人口聚集,產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),人們生活、生產(chǎn)向大氣釋放的廢熱較多。這些因素的綜合影響導(dǎo)致城市中心區(qū)的氣溫高于郊區(qū),使城市中心區(qū)猶如一個(gè)溫暖的“島嶼”,人們稱之為“城市熱島”。讀圖3-20,完成相關(guān)任務(wù)。(1)簡(jiǎn)述城市熱島環(huán)流的形成過(guò)程。(1)城市市區(qū)由于人口密集，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)集中，生產(chǎn)生活中釋放大量人為熱，導(dǎo)致市區(qū)氣溫高于郊區(qū)，空氣在市區(qū)上升，在郊區(qū)下沉，近地面風(fēng)由郊區(qū)吹向市區(qū)。P82

(2)為了減輕城市的大氣污染,在城市規(guī)劃時(shí),根據(jù)城市熱島環(huán)流的特點(diǎn),應(yīng)怎樣布局大氣污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)?(2)根據(jù)城市熱島環(huán)流的特點(diǎn),為防止二次污染,應(yīng)把污染風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重的企業(yè)布局在熱島環(huán)流之外。

(3)城市熱島環(huán)流在微風(fēng)狀態(tài)下最強(qiáng)。以北京市為例,如果冬春季風(fēng)速達(dá)5-6米/秒,夏季風(fēng)速達(dá)2-3米/秒以上,則城市熱島環(huán)流被淹沒而不明顯。假如你是城市規(guī)劃人員,又該怎么解決(2)小題的問(wèn)題呢?(3)污染風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重的企業(yè)的布局既要考慮熱力環(huán)流,也要考慮盛行風(fēng)的風(fēng)向。污染風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重的企業(yè)布局在盛行風(fēng)的下風(fēng)向,或與盛行風(fēng)向垂直的郊外。

城市里還有一種范圍更小的風(fēng)系，“汽車風(fēng)”。由馬