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日志

管窥(x1)热力环流

已有 56 次阅读2019-9-10 17:09 |系统分类:地理学科

打了十次卡,记录了近两周的彷徨与无奈。重新写管窥的文章,懒得去翻前面的序号,新学年从新开始吧。
起因是山谷风,最后还是回到了热力环流。那就从热力环流说起吧。
先看新课标:
1.6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
整个必修1的教学提示和学业要求
  【教学提示】  以认识自然地理要素及其与人类活动的关系为线索组织教学。充分利用地图、景观图像、地理视频、虚拟技术、地理信息技术和周边自然与社会资源支持教学。指导学生运用体验、观察、观测、实验、野外考察等方式开展地理实践活动。帮助学生理解自然环境是人类生存、发展的基础,辩证看待自然环境对人类活动的各种影响。
【学业要求】
    学习本模块之后,学生能够运用地理信息技术或其他地理工具,观察、识别、描述与地貌、大气、水、土壤、植被等有关的自然现象;具备一定的运用考察、实验、调查等方式进行科学探究的意识和能力(地理实践力)。能够运用地球科学的基础知识,说明一些自然现象之间的关系和变化过程(综合思维)。能够在一定程度上合理描述和解释特定区域的自然现象,并说明其对人类的影响(区域认知、人地协调观)。
2017四省区教学内容建议
运用示意图、视频、模拟实验等,说明大气受热过程;
绘制并运用热力环流示意图,说明热力环流原理;
运用大气受热过程与热力环流原理解释相关地理现象。

比较一下两个版本:
基本上一样,似乎湘教版更准确。
关于没有相对运动(等压线平行),人教版是:当地面受热均匀,而湘教版是:当地面不受热。这个“人教版”胜出,"不受热"显然没有“受热均匀”更准确和容易接受。
湘教版基本上是对人教版的完善,更明确高低压是同一水平面上的比较。

人教版:当地面受热均匀时,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,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(图2.11b)。于是空气从气压高的A地上空向气压低的B、C两地上空扩散。
在近地面,a地空气上升向外流出后,空气密度减小,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。这样近地面的空气从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
湘教版:
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。

问题出在热力环流原理解释相关地理现象:人教版直接用 城市热岛环流,然后用海陆风作活动绘制其环流图。而湘教版却是分析山谷风,然后将海陆风和城市热岛环流作为活动题。
个人之见解:
城市热岛环流显然与模式图更为接近。中央气温高两侧气温低。另外增加城市热岛的隐性知识,有利于核心素养中人地协调观和综合思维培养。而山谷风则差强人意。在山谷风举例当中曾有孔明火烧上方谷的不当案例姑且不论。尝试分析一二。其一,山谷风不是在同一水平面上,气流明显是沿着山坡运动,与热力环流所讲差异较大,不易区分升降运动和水平运动。其二其运动的比较复杂不是纯粹的热力运动,不好界定动力来源。其三其运动模式并未形成公认结论,参见最近更新的百度百科词条:(而360百科依然是旧版的https://baike.so.com/doc/6702146-6916096.html即便如此教材图示环流依然与之不同
山谷风是出现于山地及其周边地区的,具有日周期的地方性风(local winds)  。按其三维模型,山谷风在近地面拥有4个局地环流组分,即日间由山谷向山坡运动的上坡风(upslope wind)和由周围地区沿山谷汇入山地的谷风(valley wind);以及在夜间由山坡向山谷运动的下坡风(downslope wind)和由山地向周边地区运动的山风(mountain wind)

然后就引发了曾有的一场争论:山谷风究竟怎么画?!

这两幅比较中规中矩。

请看下面的差异:


有何不同?而这两幅图经常出现在老师的手下。从运动角度看似乎没啥问题,但是你想过没有:我们为什么要画山谷风?是为了例证热力环流?你试着用热力环流原理来解释一下最下面的这幅图?在图的上方的水平面上标注一下高压和低压(白天山坡顶端是高压?--你教材里是这样子的:日出后山坡受热,空气增温快,空气密度变小,而晚上山坡顶部是低压?--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??????????

仔细分析一下你画的和上面的两幅图还是有差异的,这就是问题所在。是不是“差之毫厘谬以千里”?

最后不得不说,即使这样也是过去式了,百度百科经科普认证了的,山风和谷风已经不是教材上说的山谷风了。虽然这个不适合向学生讲。知道人家人教版为什么不讲山谷风了吧,姜还是老的辣!

 
人教版和湘教版最新教材参见:
www.xingyun.org.cn/thread-69035-1-1.html(4楼和3楼)
人教版:
大气热力环流
大气中热量和水汽的输送,以及各种天气变化,都是通过大气运动实现的。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,成为大气热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式,形成过程如图2.8所示。
当地面受热均匀时,空气没有相对上升和相对下沉运动(图2.11a)。
 
等压面是空间中气压相等的各点所组成的面。
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,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(图2.11b)。于是空气从气压高的A地上空向气压低的B、C两地上空扩散。
在近地面,a地空气上升向外流出后,空气密度减小,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。这样近地面的空气从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(图2.11c)。
大气热力环流是一种常见的自然现象。在一定条件下,地表的冷热差异会产生大气热力环流。台湾海峡沿岸风向的日变化,反映了海陆间大气热力环流的日变化。
思考
气温、气压、气流三者之间有什么关系?

湘教版
大气热力环流
p79-82
探究
 
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?
一、大气热力环流的形成
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。
阅  

在近地面,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。
二、自然界的大气热力环流
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。
活动
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、大江大河沿岸也可以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. 城市人口集中,产业发达,居民生活、工业生产和交通工具等每天要释放出大量的废热,导致城市的气温高于郊区,使城市犹如一个温暖的“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?

发表评论 评论 (1 个评论)

回复 geonet 2019-9-10 20:43
穿堂风是怎样形成的http://www.360doc.com/content/15/0510/18/418127_469470816.shtml
从关于伊朗风塔的一道题说起
http://www.xingyun.org.cn/blog-5448-13885011.html

【每日一题】(737)吹着穿堂风的土巴鼠 http://www.sohu.com/a/292751695_500192

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