2.1.2热力环流和大气的水平运动——风 学案（含答案）

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1、第第 2 2 课时课时 热力环流和大气的水平运动热力环流和大气的水平运动风风 学习目标 1.理解热力环流的形成原理， 并能利用所学知识解释有关的自然现象， 如城市风。 2.理解大气水平运动的成因， 掌握高空风和近地面风的形成及特点。 3.掌握等压线图和等压面 图的判读方法及应用。 一、热力环流 1.概念 由地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动的最简单的形式。 2.形成过程 (1)垂直运动 A地受热，空气上升 近地面形成低气压，高空A形成高气压 B、C两地冷却，空气下沉 近地面形成高气压，高空B、C形成低气压 同一水 平面上 气压产 生差异 (2)水平运动 高空：空气从A向B、C两地扩散

2、近地面：空气由B、C流向A地 热力环 流形成 3.常见形式：海陆风、山谷风、城市风。 判断 1.上图中 A的气压高于 A。( ) 2.同一水平面上，气温高的地方，气压低。( ) 3.在垂直方向上，海拔越高气温越低，气压也越低。( ) 二、大气的水平运动风(北半球) 1.风形成的过程 气压梯度 水平气压梯度力 大气由高气压区向低气压区作水平运动 风 2.风形成的原因 (1)直接原因：水平气压梯度力。 (2)根本原因：地表受热不均。 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

3、梯度力，P 为地转偏向力，f 为摩擦力，风向 与等压线斜交 判断 1.水平气压梯度力垂直于等压线，并由高压指向低压。( ) 2.摩擦力与风向相反，使风速减小。( ) 3.摩擦力只影响风速，不影响风向。( ) 4.地转偏向力始终与风向垂直，只改变风向，不影响风速。( ) 探究点一 热力环流 孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛亮发明的。当年，诸葛孔明被司马懿围困于 平阳，无法派兵出城求救。孔明制成会漂浮的纸灯笼，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。 (1)诸葛孔明发明的如此简陋的天灯是怎么升空的？ (2)孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理？ (3)在下图中绘制热力环流，

4、将 A、B、C、D 四点按气压和气温由大到小的顺序分别排序，并 说明判断过程。 答案 (1)孔明灯里的空气受热后膨胀上升。 (2)热力环流。 (3) 气压：PAPDPCPB。在高空和近地面各画一条水平线作参照，近地面气压高于高空，PA、 PDPB、PC；等压面下面点的气压高于等压面上面的点，PAPD，PCPB。 气温： TDTATCTB。 在高空和近地面各画一条水平线作参照， 近地面气温高于高空 TA、 TDTB、 TC；盛行上升气流处近地面空气温度高于同高度地点，TDTA；上升气流使 C 处温度升高， TCTB。 1.热力环流的形成 热力环流的形成过程：近地面冷热不均气流的垂直运动(上升或下

5、沉)近地面和高空在水 平面上的气压差异大气的水平运动形成高低空热力环流。如下图所示： 2.几种常见的热力环流形式 热力环流是一种最简单的大气运动形式。海陆热力性质不同、山谷和山坡受热不均、人类活 动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下： (1)海陆风 (2)山谷风 (3)城市风(市区与郊区之间的热力环流) 热力环流中“三个关系”的判读方法 (1)气温与气压的关系：近地面气温高，空气膨胀上升，形成低压，高空形成高压；近地面气 温低，空气冷却下沉，形成高压，高空形成低压(如上图中甲、乙、丙三地所示)。 (2)风与气压的关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压(如上图中所示)。 (3)等压面的凸凹

6、与气压高低的关系：等压面凸向高处的为高压，凹向低处的为低压，可形象 记忆为“高凸低凹”(如下图所示)。 (2018 宁夏期中)读图，回答 12 题。 1.如果此图为热力环流侧视图，则以下说法正确的是( ) A.引起热力环流的原因是地面冷热不均 B.温度：AB C.热力环流是大气运动最复杂的形式 D.气压：DABC 2.如果此图是城市热岛环流侧视图，在处进行植树造林，对城市空气起到的作用是( ) A.增温和增湿 B.净化和增温 C.净化和增湿 D.减湿和降温 答案 1.A 2.C 解析 第 1 题，热力环流是地面冷热不均引起的，它是大气运动最简单的形式，从图中可知 A 处气流下沉，B 处气流上升

7、，故温度 BA。根据海拔越高气压越低，可知 A、B 两地气压 高于 C、 D 两地； 根据水平气流由高压流向低压可知 AB、 CD，故四地气压为 ABCD。 第 2 题，若图示为城市热岛环流侧视图，在处植树造林，可以对城市空气起到净化和增湿 作用。 探究点二 大气的水平运动风 1.根据以下材料，回答问题。 风力发电是把风的动能转化为电能，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界 各国的重视。理论上讲，高空风能项目效益要显著高于低空风电项目。美国环境和气候科学 家在报告中指出：来自高空急流的风所生成的能量是全球所需能量的 100 多倍。 请按以下三种情况，描述风向的特点并以北半球为例画出示意

8、图。 (1)受单一水平气压梯度力的作用：_。 (2)高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用：_。 (3)近地面大气受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用：_。 答案 (1)受单一的水平气压梯度力的作用：风向垂直于等压线。 (2)高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用：风向平行于等压线。 (3)近地面大气受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用：风向与等压线斜交。 2.读“北半球某海平面等压线图”，回答下列问题。 (1)在图中用文字标出高压中心和低压中心。 (2)比较 A、B 两地的风力大小，并说明原因。 (3)在图中分别画出 A、B 两地的风向。(用虚线画出水平气

9、压梯度力，用实线画出风向) 答案 (1) (2)A 处的风力较大，原因是该处的等压线密集，水平气压梯度力大。 (3)见上图。 1.影响风的三种力 作用力 方向 大小 对风的影响 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 大小随纬度增大而增 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，摩 擦力越大，反之越小 使风速减小 与其他两力共同作用， 使风向

10、斜穿等压线 2.风力的判读 (1)同一幅图，等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大；等压线越稀疏，风力越小。 (2)不同图幅，两条相邻等压线差值越大，水平气压梯度力越大，风力越大；差值越小，风力 越小。 3.风向的确定 第一步：画出与等压线垂直的水平气压梯度力。 第二步：确定南北半球。 第三步：按照地转偏向力“南左北右”的偏转规律画出与水平气压梯度力成 30 45 偏角的 风向。(如下图) 下图示意一等高面。M、N 为等压线，其气压值分别为 PM、PN，M、N 之间的气压梯度 相同。是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O 点空气运动的可能方向。读图， 回答 35 题。 3.若此图表示北半

11、球，PMPN，则 O 点风向为( ) A.或 B.或 C.或 D.或 4.若此图表示高空等高面，PMPN时，为水平气压梯度力，为北半球高空风向，为近地面风向。 第 4 题，高空风向与等压线平行，PMPC，PBPD。 因地面冷热不均，导致同一水平面上出现气压差异，进而造成等压面发生弯曲，同一水平 面上，等压面上凸处气压高，下凹处气压低，即 PCPD，PBPA。 同一垂直方向上，近地面和高空的气压状况相反，若近地面为高压，则高空为低压。 (2)判断下垫面的性质 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。 判断裸地与绿地

12、：裸地同陆地，绿地同海洋。 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 等压面下凹处，多阴雨天气，日较差较小，如图中 A 地；等压面上凸处，多晴朗天气，日较 差较大，如图中 B 地。 (1)PBPAPCPD。 (2)若 A、B 为陆地或海洋 夏季：A 为陆地，B 为海洋 冬季：A 为海洋，B 为陆地 若 A、B 为裸地或绿地 夏季：A 为裸地，B 为绿地 冬季：A 为绿地，B 为裸地 若 A、B 为城区或郊区 A 为城区，B 为郊区 (3)A 处多阴雨天气，气温日较差小；B 处多晴朗天气，气温日较差大。 读“某地近地面和高空四点气压图”，回答(1)

13、(2)题。 (1)若近地面和高空四点构成热力环流，则流动方向为( ) A.MNOPM B.POMNP C.MNPOM D.NMOPN (2)下面图中正确表示 N 地在垂直方向上等温面与等压面配置的是( ) 答案 (1)A (2)A 解析 第(1)题，气流总是由高压区流向低压区，则近地面由 M 流向 N，高空由 O 流向 P； 依据热力环流图可判断，图中 M、N 为近地面两点，O、P 为高空两点，且 O、P 分别对应位 于 N、M 上空；M 地气压高，说明是近地面气温较低处，气流由 P 下沉至 M；则 N 为近地 面气温较高处，气流上升至 O。故 A 项正确。第(2)题，图中显示 N 地为近地面

14、热低压区， 故气温高于两侧、气压低于两侧同一高度，则 A 项正确。 (2018 桂林高中期中)读图，回答 12 题。 1.上图表示的是( ) A.北半球高空大气运动 B.南半球高空大气运动 C.北半球近地面大气运动 D.南半球近地面大气运动 2.图中箭头表示( ) A.地转偏向力 B.水平气压梯度力 C.摩擦力 D.风向 答案 1.A 2.A 解析 第 1 题，从图中可知风向右偏，且最终风向与等压线平行，故该图为北半球高空中的 风。第 2 题，图中箭头始终垂直于风向，为地转偏向力。 3.(2018 昆明期中)读“北半球某地的气压分布图”，完成下列各题。 (1)判断甲、乙、丙、丁四地气压的大小关

15、系：_；并在图中用箭头 标出环流模式。 (2)甲、乙两地中气温较高的是_地，其对应的天气状况常为_天气， 气温日较差较大的是_地。 (3)假若图示环流为城市热岛环流，则表示郊区的是_地。 (4)在图中画出高空的等压面弯曲状况。 答案 (1)甲乙丙丁 画图略(呈逆时针流动) (2)乙 阴雨 甲 (3)甲 (4)画图略(与近地面弯曲方向相反)。 解析 (1)根据近地面等压面的弯曲状况可知，甲地气压高于乙地，由此可知四地气压的大小 关系为甲乙丙丁，热力环流呈逆时针流动。(2)图中乙地气温较高，气流上升，多阴雨天 气；甲地气流下沉，多晴朗天气，气温日较差较大。(3)假若图示环流为城市热岛环流，则甲 处

16、表示郊区，乙处表示市区。(4)根据近地面和高空等压面相反可画出高空等压面。 4.读“大气中的风向图”，回答下列问题。 (1)与等压线的关系是_，其方向是_。 (2)若无，只受影响，则与等压线的关系是_，与的关系是_。 (3)实际大气中的与等压线的关系是_。此图表示的地区在_半球。 (4)图中 M、N 两地相比，风力较大的是_地，原因是_。 答案 (1)垂直 由高压指向低压 (2)平行 大小相等，方向相反 (3)成一夹角 北 (4)N N 地等压线密集，水平气压梯度力大，风力大 解析 解答本题的关键是理解水平气压梯度力、摩擦力、地转偏向力与风向、风速之间的关 系。图中垂直于等压线，由高压指向低压，应为水平气压梯度力；与等压线成一夹角， 从高压指向低压，应是风向；与风向垂直，应为地转偏向力；与风向方向相反，应是使 风速减小的摩擦力。