本節(jié)是高中地理必修一第二章“地球上的大氣”中的重要內容,也是學習全球氣候形成和分布的基礎。這部分知識比較抽象,需要有一定的空間想像能力,很多同學都覺得比較難以理解。按照由易到難的順序,分解為三步來講授比較好。
第一步:假設①地球表面是均勻的,②地球不自轉。
在這種情況下,引起大氣運動的因素就是高低緯度間的受熱不均,產生的就是大氣運動最簡單的形式——熱力環(huán)流。就半球而言,只有一個環(huán)流圈,也稱為“單圈環(huán)流”。赤道地區(qū)由于受熱較多,常年高溫,空氣膨脹上升,近地面形成一個低氣壓帶——赤道低氣壓帶。極地地區(qū)常年寒冷,氣流下沉,近地面形成一個高氣壓帶——極地高氣壓帶。在水平氣壓梯度力的影響下,高空氣流由赤道流向極地,近地面氣流由極地流向赤道,形成了一個地跨赤道到北極的半球熱力環(huán)流。
第二步:假設地球表面是均勻的,考慮地球的自轉。
在這種情況下,大氣的運動受地轉偏向力影響,情形就變得復雜,形成了“三圈環(huán)流”,這是本節(jié)課的一個重點和難點。
三圈環(huán)流可分解為低緯環(huán)流、中緯環(huán)流和高緯環(huán)流。以北半球為例,分析如下。
低緯環(huán)流:赤道低壓帶的空氣上升到一定高度后(高空,一般高度約為17km),空氣集中形成高壓,并開始向南北極地區(qū)上空運動。向北運動的空氣在北緯30°變成偏西風。源源不斷的空氣集中在北緯30°附近的高空,既不能繼續(xù)向北,又不能向南,在重力的作用下不斷向下堆積下沉,在近地面形成副熱帶高氣壓帶。近地面副熱帶高氣壓帶的氣流分為向南和向北的兩支氣流,南支氣流向南,受地轉偏向力影響方向逐漸右偏成東北風(形成東北信風帶),最后又回到赤道,補充赤道低氣壓帶,低緯環(huán)流完成。這里需要注意的是,副熱帶高氣壓帶的形成原因與赤道低氣壓帶、極地高氣壓帶有所不同,我們總結為動力的原因。
中緯環(huán)流:北緯30°附近的副熱帶高氣壓帶,近地面向北運動的氣流在地轉偏向力影響下,逐漸向右偏轉成西南風(形成盛行西帶),在北緯60°附近與來自極地的氣流——極地東(北)風相遇。極地東風冷、干、重,一般沿地面向前運動;而西南風暖、濕、輕,與東風相遇后爬升到東風上部并有繼續(xù)向高緯北行之勢。由于兩種性質不同的空氣相遇、交鋒,兩種空氣的接觸面就形成鋒面,鋒面傾斜偏向極地,故稱為極鋒。地面兩支相對運動的氣流最終只能上升,北緯60°附近的地面形成副極地低氣壓帶。兩種空氣在高空混合后,一部分向南運動進而將中緯環(huán)流補充完整。同樣需要注意的是,副極地低氣壓帶的形成原因與赤道低氣壓帶、極地高氣壓帶有所不同,我們總結為動力的原因。
高緯環(huán)流:極地高氣壓帶的近地面氣流向南,受地轉偏向力影響,方向逐漸右偏成東北風(形成極地東風帶),北緯60°附近高空氣流除一部分向南運動外,一部分向北極高空繼續(xù)運動,進而完成高緯環(huán)流。
南半球三圈環(huán)流類似北半球三圈環(huán)流,注意地轉偏向力的方向向左即可。這樣全球就形成了七個氣壓帶、五個風帶。
第三步,考慮地球表面是不均勻的,存在著明顯的海陸分布的差異。
由于海陸熱力性質的差異,大陸增溫和冷卻的速度快于海洋;海洋冬夏季增溫和冷卻的速度明顯不同,使呈帶狀分布的氣壓帶被分裂成一個個高、低氣壓中心。
因為南半球海洋面積占優(yōu)勢,所以南半球氣壓帶基本上呈帶狀分布。
而北半球陸地面積大,海陸相間分布,所以北半球氣壓帶斷裂成塊狀分布。海陸熱力性質差異導致出現了如下變化。
時間 | 溫度 | 氣壓 | 切斷氣壓帶 | 實際情況 | ||||
7月 | 陸高海低 | 陸低海高 | 副熱帶高壓帶 | 僅在 海洋 | 北太平洋 | 夏威夷高壓 | 北大西洋 | 亞速爾高壓 |
1月 | 陸低海高 | 陸高海低 | 帶極地低壓帶 | 阿留申低壓 | 冰島低壓 |
類似的還有澳大利亞北部:1月(夏季)西北季風(東北信風向南越過赤道偏轉而成),海洋吹向陸地降水較多;7月(冬季)東南季風(海陸熱力差異),陸地吹向海洋,降水較少。
經過這“三步”分析,結合太陽輻射、海陸位置及地形和洋流,就可以構建起全球氣候分布的一般模板。
參考文獻:
秦克鑄(1991)大氣環(huán)流死不教學法。地理教學,第5期。
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