湖北省十堰市房縣第二高級中學(xué)（442100） 陳振權(quán) 夏 云

巧用三個假設(shè)，講清大氣環(huán)流

湖北省十堰市房縣第二高級中學(xué)（442100） 陳振權(quán) 夏 云

理解大氣環(huán)流的成因和過程，是分析氣候成因和類型的基礎(chǔ)，但在教學(xué)過程中教師難突破，學(xué)生難聽懂。致使學(xué)生不會分析氣候成因，進而不理解自然帶的分布規(guī)律，不會合理布局工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，最終使學(xué)生怕氣候，怕地理。在長期的教學(xué)實踐中，我摸索出“巧用三個假設(shè)，講清大氣環(huán)流”的方法，收效甚好。

首先，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)，假設(shè)地球表面是均勻的，假設(shè)黃赤交角的度數(shù)為零（即太陽直射點在赤道上），那么引起大氣運動的因素就只有高低緯之間的受熱不均。因太陽直射點在赤道上，地表受熱狀況就從赤道向兩極遞減，赤道地區(qū)受熱多，空氣膨脹上升，形成赤道低氣壓帶；兩極及其附近是緯度最高的地區(qū)，接受的太陽光熱最少，終年寒冷，空氣下沉，形成極地高壓帶。此時，赤道與兩極之間就會形成簡單熱力環(huán)流，如圖1。

其次，假設(shè)地球表面是均勻的，假設(shè)黃赤交角的度數(shù)為零（即太陽直射點在赤道上），讓地球自轉(zhuǎn)，這時，地表水平運動的物體就會受到地轉(zhuǎn)偏向力，水平氣壓梯度力，摩擦力的共同作用，簡單熱力環(huán)流的環(huán)流圈就會發(fā)生改變，形成理想狀態(tài)的三圈環(huán)流，如圖2。

圖2

赤道地區(qū)上升的曖空氣，在氣壓梯度力的作用下，在赤道上空向北流向北極上空（南風(fēng)）；受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，南風(fēng)逐漸向右偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)；到達北緯30°附近上空時偏轉(zhuǎn)成了西風(fēng)。這樣，來自赤道上空的氣流在這里不斷地堆積下沉，使近地面氣壓升高，形成副熱帶高氣壓帶。在近地面，從副熱帶高氣壓帶流出的氣流，向南的一支流向赤道低氣壓帶（北風(fēng)），在地轉(zhuǎn)偏向力影響下，北風(fēng)逐漸右偏成東北風(fēng)，稱東北信風(fēng)。東北信風(fēng)與南半球的東南信風(fēng)在赤道地區(qū)輻合上升。這樣，便在赤道與北緯30°之間形成一個低緯度環(huán)流圈，即圖中A圈。

在近地面，從副熱帶高氣壓帶向北流出的一支氣流，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下逐漸向右偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)，稱為盛行西風(fēng)。在簡單熱力環(huán)流模式下，從極地高氣壓帶向南流出的氣流（北風(fēng)），在地轉(zhuǎn)偏向力影響下逐漸向右偏成東北風(fēng)，稱為極地東風(fēng)。它與較曖的盛行西風(fēng)在北緯60°附近相遇，曖而輕的氣流爬升到冷而重的氣流之上，形成副極地上升氣流。上升氣流到高空，又分別流向副熱帶和極地上空。從而形成了中緯度環(huán)流圈（圖中B）和高緯度環(huán)流圈（圖中C）。由于副極地上升氣流到高空即向南北方向流走，致使北緯60°附近的近地面氣壓降低，形成副極地低氣壓帶。

在南半球，同樣存在著低緯、中緯、高緯三個環(huán)流圈。由于南半球的地轉(zhuǎn)偏向力是使氣流向左偏轉(zhuǎn)，所以環(huán)流方向與北半球不同。

這樣，全球共形成七個氣壓帶，即赤道低氣壓帶，南、北半球的副熱帶高氣壓帶，南、北半球的副極地低氣壓帶，南、北半球的極地高氣壓帶。在氣壓帶之間形成了六個風(fēng)帶，即南、北半球低緯的信風(fēng)帶，南、北半球中緯的西風(fēng)帶，南、北半球的極地東風(fēng)帶。

再次，假設(shè)地球表面是均勻的，讓地球自轉(zhuǎn)，讓黃赤交角為23°26′。那么，太陽直射點就會在南、北回歸線間作周期性的回歸運動，地表熱量收支狀況也會改變，在三圈環(huán)流模式下形成的七個氣壓帶和六個風(fēng)帶，就不會再以赤道為中心南、北對稱分布，而會隨著太陽直射點的南、北移動而移動。如圖3從春分日開始，氣壓帶、風(fēng)帶由中圖位置向北移動，當(dāng)?shù)较闹寥諘r，移到左圖位置；然后又南移，當(dāng)?shù)角锓秩諘r，又移到中圖位置；然后繼續(xù)南移，當(dāng)?shù)蕉寥諘r，移到右圖位置，然后，又向北移，當(dāng)?shù)酱悍秩諘r，再次回到中圖位置。

圖3

氣壓帶、風(fēng)帶在移動的過程中，當(dāng)夏半年時，南半球靠近赤道的東南信風(fēng)有時會越過赤道，在北半球地轉(zhuǎn)偏向力的作用下向右偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)；當(dāng)冬半年時，北半球靠近赤道的東北信風(fēng)有時會越過赤道，在南半球地轉(zhuǎn)偏向力的作用下向左偏轉(zhuǎn)成西北風(fēng)。這樣就會形成因氣壓帶、風(fēng)帶的季節(jié)移動而產(chǎn)生的季風(fēng)，如圖4。

圖4

第四，最后去掉地球表面是均勻的假設(shè)，還原真實自然地理狀態(tài)。那么，北半球海陸相間分布的現(xiàn)實，將使理想狀態(tài)下的帶狀模式更加復(fù)雜。主要表現(xiàn)在因海陸熱力性質(zhì)的差異，大陸增溫和冷卻的速度快于海洋。海陸冬夏季增溫和冷卻速度的明顯不同，使呈帶狀分布的氣壓帶被分裂成一個個高、低氣壓中心。如七月的副熱帶高壓帶被大陸上的熱低壓所切斷，而使高壓僅保留在海洋上，如圖5。

圖5

一月的副極地低氣壓帶被大陸上的冷高壓所切斷，使低壓僅保留在海洋上，如圖6。

圖6

正是因為海陸熱力性質(zhì)的差異，導(dǎo)致冬夏間海陸氣壓中心的季節(jié)變化，使地球上有些地區(qū)出現(xiàn)熱力型季風(fēng)，如圖7。圖中實線箭頭表示冬季，風(fēng)由陸地吹向海洋；虛線箭頭表示夏季，風(fēng)由海洋吹向陸地，這種因熱力性質(zhì)差異形成的季風(fēng)是季風(fēng)的重要原因。比如亞洲東部是世界上季風(fēng)氣候最典型的地區(qū)。

總之，三個假設(shè)的使用，使學(xué)生在掌握大氣環(huán)流的過程中能做到由已知到末知，由簡單到復(fù)雜，在逐漸減少假設(shè)條件、一步步接近真實的過程中，學(xué)生能輕松理解三圈環(huán)流的成因，理解氣壓帶、風(fēng)帶的形成與運動，理解海陸氣壓中心的形成原因，理解兩類季風(fēng)的形成原因。從而為以后的學(xué)習(xí)打下了牢固的理論基礎(chǔ)。

圖7