高中地理选择性必修一《气压带和风带的分布》
请同学们看一看幻灯片上麦哲伦环球航行的航线示意图。麦哲伦带领的帆船队实现了人类第一次环球航行。船队在经过南美洲南端的海峡时风级浪高,在到达南纬 30 度附近海域时风平浪静,接着向西北行驶,一直吹的是东南风,到达赤道之后又的风平浪静。船队在不同的海域,为什么风力和风向会有如此大的差异?这位同学说一说。他说,风是由于水平气压梯度力而产生的。水平气压梯度力总是由高压处指向低压处,因此它推测不同的海域气压值存在差异。同一个水平面气压差又是如何产生的?这位同学说一说。不错,是由于地表受热不均而引起的大气运动,实际上就是我们学习过的热力环流,想要探究麦哲伦的船队为什么在不同的海域风力和风向会发生改变,实际上就是要探究南半球甚至是全球的打情况。由于全球大气运动情况较为复杂,且影响因素众多,在这里我们可以先进行 3 个假设,1。假设地球静止不动。
假设太阳终年直射赤道。
假设大气是在均匀的地表运动的,请同学们在这 3 个假设条件的前提下,结合大气热力环流原理,在草稿纸上画出全球大气运动的情况。
好,我们一起来看一看。由于太阳终年直射赤道,因此从全球范围来看,赤道接受到的太阳辐射量最多也最热,而极点接受到的太阳辐射量最少也最冷,所以赤道的大气会受热膨胀上升,而极点的大气会受冷收缩下沉。在赤道的高空处,由于大气密度变大,会形成高压,而极点的高空处大气密度减小,会形成低压,高空处大气就会由高压处流向低压处。此时境地面赤道附近气压减小,而极点附近气压增大,同样的也会由高压处流向低压处。这样对于某个半球来说就构成了单全环流。
单圈环流是最理想的大气运动模式,而事实上,大气运动状况远比此更为复杂。接下来我们就将第一个假设条条件去掉,来探究大气运动情况会发生什么样的改变。
我们以北半球为例,首先,由于太阳终年直射赤道,所以从全球范围来看,最热的地方依旧是在赤道,最冷的地方依旧是在极点,所以赤道的大气会膨胀上升,而极点的大气会受冷收缩下沉。在高空处,赤道上空大气密度增大,形成高压,而极远处高空大气密度减小,形成低压,大气就会由高压处流向低压处。对于近地面来说,此时赤道附近由于近地面的大气密度减小,会形成低压,所以我们也将赤道这一段气压带称为赤道低气压带。
我们再来关注这支北上的气流。由于地球在不停地运动,在自转,所以会使水平运动的物体受到地转偏向力,北半球向右偏。这只气流在北上的过程中不断地向右偏转,直到北纬 30 度的上空时就会偏转成为西风。大量的大气在北纬 30 度上空急剧密度越来越大,就会产生下沉运动。是北纬 30 度近地面气压变大,这里位于副热带,所以我们可以如何命名?非常好,可以命名为副热带高气压带,背未 30 度,近地面大气密度越来越大,形成高压,气流就会向两侧流动,对于第一纬度来说,就会形成第一纬环流圈。
好,我们再来看一看极地近地面,由于大气大量集聚,它就会南下,这时候我们发现有一只来自低尾的气流在北上,有一只来自高尾的气流在南下。它们会发生什么样的情况?很好,会相遇,同学们可以从这两只气流的性质角度差异来考虑它们相遇后会发生什么样的情况吗?好,这位同学不错,这支来自第一位的气流温度更高,密度更小,而高位的气流温度更低,密度更大,所以这只暖气流会被迫抬身。他们大约会在北纬 60 度附近相遇,断气流就会被迫抬身。在北纬 60 度的上空待气密度就会增大,形成高压,气流就会由高压处指向低压处。对于北纬 60 度的近地面来说,大气密度减小就会形成低压。这里是位于负极地附近,所以这里的气压带我们也称为富基地第一期二代。
而极地附近由于大气密度增大会形成高压,我们将它称为极地。高起来的。
好,这样就形成了中尾环流圈以及高尾环流圈。接下来请同学们在草稿纸上画出南半球的气压大分布情况。老师刚刚看了看,同学们画的都非常好,也非常正确。全球共有多少个积压带?好不错,有 7 个。下面我们再来看一看分风是由于水平气压梯度力而产生的。水平气压梯度力总是由高压处指向低压处。我们先来看一看第一纬度地区,水平气压梯度力会由富热带高气压带指向富赤道低气压带。由于地球在不停地自转,所以水平运动的物体会受到地转偏向力,北半球向右偏,在这里就会吹东北风,所以我们也将这里称为东北信封带。
再来看一看中纬度地区,同样的水平气压梯度力由富热带高气压带指向负极地低气压带,受地转偏向力向右偏,这里吹的是西南风,我们将这里称为盛行西风带。
再来看一看高纬度地区,由极地高气压带指向负极地低气压带,北半球向右偏吹的是东北风,我们将这里命名为极 d 东风带。
请同学们在你们刚刚画的图上补全男半球的分带分布图,非常好,同学们画的。请问同学们,全球共有多少个分带?不错,有 6 个。这样同学们就已经知道了全球的气压带和风带的分布。
现在我来问你们,为什么麦哲伦的船队在南美中南端的海峡横行时会风级浪高?这位同学说一说,非常好,因为那里受锡风带控制,并且它们航行是处于逆风航行状态。为什么到达南纬 30 度附近海域时风平浪静?这位同学说一声,因为那里受南半球的副热带高气压带控制风力较小,为什么继续往西北航行之后会一直吹东南风?这位同学说一声不错,因为那里是受南半球的东南信风带的控制很好。课后请同学们思考我们,如果我们将第二个假设条件去掉,大气运动状况又会发生什么样的改变?下节课我们再一起来探究。