说话人 1

同学们好，我是北京师范大学附属实验中学的地理老师吕悦。这节课我们学习大气受热过程和大气运动的第二课时，主要内容是大气的基本运动形式，热力环流。我们先看以上这组照片，同学们有没有观察过家里暖气、空调的位置？为什么暖气包括现在流行的地暖安装在房间下部，空调安装在房间上部，二者位置可以互换吗？今天我们就要研究大气运动的原理，看看下部的暖气是怎么让房间暖和起来的。这里有一个小实验，可以帮助大家初步理解这个问题。准备两个小烧杯并排摆放，右边放冰水，左边放热水，迅速将一个大号烧杯罩在两个小烧杯上方。同学们观察发生了什么？水蒸气是如何运动的？

说话人 1

同学们观察到热水上方产生的水蒸气并没有随意扩散，而是形成了一个环形路径，在热水一侧使蒸汽向上运动，在冰水一侧，空气向下下沉，最终在大烧杯的顶部和底部形成了水平运动，并这样循环往复。为什么气体在大烧杯内进行这样有规律的环流运动？自然环境中大气也是这样运动的吗？在学习大气运动的原理之前，我们需要理解关于大气的基本概念。等压面是大气中积压相等的点构成的面，地面质地均匀，受热情况相同的理想情况下，在同一高度，空气密度相同，气压相同，但实际上地面质地和受热情况往往是不均匀的。气压相等的点并不在一个水平面上，等压面出现弯曲。为什么会这样？如图所示，某地面，当地面受热均匀的时候，a、b、 c 三地没有冷热差异，空气不发生上升或下降的运动。如果 AD 受热更多，类比实验中热水一册，b、 c 两地受热较少。类比实验中，冰水一侧 a 地就成为较热的地区。 g 地面空气就会受热膨胀上升。实验中，热水一侧水蒸气向上运动，到上空聚集堆积起来。上空接受了来自地面的空气，会使得空气密度增大，气压升高，比同一水平高度其他地区气压更高，形成高气压。而b、 c 两地的近地面比 a 地稍冷，两地的空气就会遇冷收缩下沉。

说话人 1

实验中，冰水一侧空气向下运动，上空流失了大量空气，使得空气密度减小，气压降低，比同一水平高度的其他地区气压更低，形成低气压。于是在上空气便从气压高的a、 d 向气压低的b、 d 和c、 d 两地扩散，也就是实验中从热水一侧向冰水一侧运动，在近地面，a、 d 空气上升流出，使得a、 d 近地面的空气密度减小，形成低气压。

说话人 1

BC 两地因为有下沉气流流入，近地面的空气密度增大，形成高气压，于是在近地面空气就从b、 c 两地流回到了 a 地，也就是实验当中从冰水一侧流回热水一侧，以补充上升流出的空气，从而在地面和高空之间在实验的大烧杯内形成热力环流。我们发现，在a、b、c、 3D 之间之所以能够形成热力环流，最根本的原因就是地表存在冷和热的差异。正是由于地表的冷热差异，才导致空气发生上升或下降的运动，使得高空的气压有了高低之分。同样境，地面的欺压也有了高低之分，等压面随之发生了凹凸的变形，它不在水平高空和基地面都出现了水平方向上的气压差，进而产生了空气在水平方向上的运动。水平气流从高压流向低压，这样从大气的垂直运动再到大气的水平运动，就形成了热力环流。同学们理清思路了吗？能不能运用以下这些术语来描述热力环流的形成过程，地面吸收太阳辐射的差异导致地面冷热不均，引起大气在垂直方向上的上升或下沉运动，分别在近地面和高空形成高压和低压，形成水平方向上由高压向低压的大气运动，也就是下节课我们要学到的风。

说话人 1

可以说大气热力环流是大气运动的一种最简单的形式。同时大气热力环流也是一种常见的自然现象，生活当中热气球、孔明灯、沸腾的水蒸气，它们的原理都是空气受热上升。当我们再认识几种自然界常见的热力环流现象，同学们夏季去海边避暑过吗？当你白天站在海边拍照时，你要怎么占位？是面朝大海还是背朝大海？怎样才能拍出更好的效果？请同学们进行小组讨论，试一试从热力环流的角度做出判断，并解释原因。

说话人 1

同学们在 9 年级的物理课上已经学过比热熔这个概念了。一般来说，沙土的比热熔小，水体的比热熔大。而在自然界，海洋和陆地比热容更是差异巨大。陆地比热融小，白天升温快，夜晚降温快。海洋比鹅绒大，白天升温慢，夜晚降温也慢。这就是寒海陆热力性质差异。因此，在海洋和陆地之间存在冷热差异。在这样的滨海地区，白天陆地升温快，因此空气会膨胀上升。近地面空气向外流出后，空气密度减小，形成低气压，上升到高空聚积，使上空空气密度增大，形成高起压。海洋升温较慢，空气会收缩下沉，上空的空气密度减小，形成了低气压。下沉至近地面，使得空气密度增大，形成高起压。这样白天近地面的海滨气流就是从海上的高压流向路上的低压，也就是吹海风。到了夜间，陆地降温较快，近地面气温低，空气收缩下沉，空气密度增加，形成高气压。海上则降温较慢，较为温暖，空气向上抬升， g d 面空气密度降低，形成了低气压。因此，夜晚的海滨境地面空气由陆地的高压流向海面的低压区，也就是吹陆风。清代台海使察录中技术内地之风早西皖东为台地早东风。

说话人 1

5 西风，四时皆然。请大家思考台湾海峡两岸的昼夜风向为什么会相反？同学们用海陆风的原理就不难解释这一现象。由于福建和台湾分居在台湾海峡两侧，台湾岛西临台湾海峡，早晨岛上尚未明显升温，和夜晚一样盛行陆风，也就是东风，中午是白天最热的时候，岛上盛行海风也就是西风。而福建所在的内地，东临台湾海峡，白天陆地气温高至傍晚余热尚在，所以吹海风也就是东风，晚上陆地气温降低直至早晨，所以吹陆风也也就是西风。

说话人 1

其实在我们生活的城市，就存在典型的热力环流现象。生活中，夏天的时候我们不但喜欢去海边度假，还喜欢去郊区避暑，而在城市里，每天长时间开着空调，也还觉得炎热。根据这幅某城市近地面气温摇杆影像图，我们看到越靠近市中心，气温越高，越靠近郊区气温越凉爽，这就是所谓的城市热导，即在进风或微风时，城市中心去气温一般比周围的郊区高的现象。请同学们尝试解释为什么城市气温要高于郊区，并运用热力环流的原理解释城市和郊区之间大气运动的规律。

说话人 1

城市由于人类活动密集，生产生活释放热量多，城区内建筑高大密集，通风性差，不宜散热，而且下店面硬化多，绿化少，吸热快。而郊区的绿地水域面积大，比热容也大，平均气温较低。由于城市热导的存在，在城市的中心区与郊区之间形成了气温差异，导致空气在城市中心区上升，在郊区下沉，高空气流由中心区流向郊区，而近地面气流由郊区流回市区，于是在城市的中心区与郊区之间就形成了小型的热力环流。那么根据热力环流的原理，我们来分析两个问题，第一，在城市规划时，对空气有污染的工厂应该建设在a、b、c、 3D 当中的哪一个位置？大家说的对，一般我们把污染风险较大的工业企业布局在城市热导环流的范围之外，也就是 c 处，避免这些工业企业排出的大气污染物随城市热导环流从近地面流向城市中心区。

说话人 1

第二，为什么城市要在 BD 规划建设较大面积的绿地？同样的原理，当大面积的绿地被安放在城市的中心区和郊区之间，可以有效利用植被来净化吹响城市中心区的空气，改善城市的空气质量。很多的局部地区天气现象也和热力环流相关，我们的古人很早就有相关描写。唐代诗人李商隐曾写道，君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。那么巴山为何会多夜雨？在山区，白天由于山坡受太阳辐射，加热后升温较快，气温较高，山谷升温慢，气温则较低，因此山坡上空气膨胀上升，形成低压。山谷空气收缩下沉，形成高雅空气，由山谷流向山坡，形成古风。夜晚，山坡降温较快，气温较低，山谷降温较慢，气温较高，因此山坡上空气冷却下沉，形成高压。山谷空气膨胀上升，形成低压，加之重力作用，空气由山坡流向山谷，形成山峰，这就是山谷风。

说话人 1

那么山谷风和巴山业余有什么关系？夜晚，在山峰的作用下，山谷中的冷空气在禁地面越积越多，把山谷中白天积存的暖空气连同着潮湿的水汽抬升上去，很容易就乘云置雨，于是就有了巴山夜雨涨秋池的景象。回顾整节课，我们通过实验和示意图了解了热力环流的原理和过程。近地面空气受热或冷却，导致空气膨胀或收缩，产生垂直方向的大气运动，进而导致近地面和高空都产生水平面上的气压差异，导致水平方向的打气运动。像这样由于地面冷热不均而形成的空气环流，就是大气热力环流。

说话人 1

运用热力环流的原理，我们可以解释诸多自然界和生活中的常见现象，比如海陆风、山谷风、城市风等等，并绘制出他们的大气热力环流模式图。所以运用热力环流的示意图说明它的原理，是本节课的重点。我们用一组练习题帮助大家巩固一下，请同学们判断辨析。第一，垂直方向上近地面气压总是大于高空气压吗？是的，大气受重力的影响，高度升高，气压减小。我们所说的高压和低压是在同一个水平面上进行气压大小的比较。第二，大气的运动就是风，不是这样的，大气运动有垂直方向和水平方向两种，水平方上的运动才称为风。第三，在同一水平面上，空气可由低气压流向高气压吗？错误，水平方向上气流是从高压流向低压。那么第4个问题，垂直方向上气流总是从高压流向低压吗？这也是不对的，垂直方向上近地面气压总是高于高空气压。空气流动的动力并不是气压高低，而是冷热不均，空气受热上升或冷却下沉，是引水平方向上形成的高压和低压是果。有了以上的判断和辨析作为基础，请大家再看这道题。如果甲、乙为相距不远的陆地， a C 为水平方向的气流，b、 d 为垂直方向的气流，那么甲乙丙丁四处欺压的关系是怎样的？根据示意图，甲地空气下沉堆积导致近地面形成高压，高空的柄处形成低压。乙地空气是膨胀上升导致近地面形成低压，高空叮嘱形成高压。因此在近地面上，甲处高压大于乙处的低压，在高空丁处的高压要大于丙触的低压，并且这二者的气压均小于近地面的气压。

说话人 1

因此我们可以得到 4D 选项，同学们理清楚了吗？课后，同学们可以尝试利用家里的生活物品，自己动手进行热力环流的模拟实验。虽然没有实验室的条件，但是大家可以用透明玻璃缸代替大烧杯，用盆或碗代替小烧杯。为了降低气体观察的难度，同学们可以点燃一根香，从上方放进玻璃缸内，观察烟的走向。实验过程中注意用胶合板或者是塑料薄膜盖盐玻璃钢，避免受到室内其他气流的影响。实验中大家很有可能遇到问题，例如气体流动的路径不明显等等，同学们可以分析原因，是气体的颜色过浅吗？是短时间内产生的气体量过大吗？还是其他什么原因？如果同学们对实验进行改进，是否可以使用其他物品替代热水和冰块？还有哪些实验用具是可以发生替换，留给同学们课后实践？那么这堂课就到这里，谢谢大家。