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专题11：热力环流
新课标要求 知识要点 命题方向
运用示意图等，说明热力环流原理，并解释相关现象 1、热力环流 2、大气的水平运动 以热力环流示意图、等压面图、等压线图为背景，考查大气热力环流的形成、特点及影响，能够比较气温、气压和天气的差异、风向和风速的判断，分析天气状况。
热力环流这一考点考查的频率较高，大气热力环流是理解大气运动需要的基本原理，小到城市热岛环流，大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。运用热力环流的原理可以解释生产生活中的一些现象，如海陆风、城市热岛环流现象以及它们对人类活动和环境带来的影响等。为了帮助学生理解大气热力环流的形成，可将热力环流分解为几个过程：地面冷热不均→近地面空气的受热或冷却→气流的上升或下沉运动；同一水平面上存在的气压差异一大气的水平运动；地区间因热力原因引起的大气升降和水平运动共同形成大气热力环流。热力环流形成过程中，气流的升降运动和水平运动其实是同时发生的，并不是如分解讲解时所表示的线性发生过程。
一、热力环流：
1、大气运动的能量来源于太阳辐射。
2、大气运动的根本原因是太阳辐射的纬度分布不均，造成高低纬度间的温度差异。
3、热力环流是指由于地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动最简单的形式。
4、热力环流的形成过程
二、热力环流形成原理
1.影响风的三种力
水平气压梯度力 始终与等压线垂直，由高压指向低压，是形成风的直接原因。决定风速，影响风向
地转偏向力 始终与风向垂直，北半球右偏，南半球左偏。不影响风速，改变风向
摩擦力 始终与风向相反。降低风速，影响风向
2.风的受力状况与风向
风 作用力 风向 图示(北半球)
高空风 水平气压梯度力、地转偏向力 与等压线 平行
近地 面风 水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力 与等压线间有夹角，由高压吹向低压
（2022年6月浙江高考真题）下图为北半球某地某季节平均纬向风速随高度分布图，甲、乙、丙为该地三个不同高程面。完成24、25题。
24.能正确反映上图平均纬向风速随高度分布的地点位于
A.春季的低纬度 B.夏季的中纬度
C.秋季的中纬度 D.冬季的高纬度
25.最接近该地甲、乙、丙三个高程面上风向、风速的是
A.① B.② C.③ D.④
【答案】24．B 25．C
【解析】
24．由图可知，自近地面到高空，纬向风速先变大，到对流层顶后达到最大，然后风速再变小，之后随高度增加，风速再变大，且风向有明显变化。对流层厚度在低纬度地区最大，约为17-18千米，由第1题图可知，春季的低纬度（0-30°），风速为0处与上图不符且20千米以下随海拔增加，风速先变大后变小，与上图不符，A错误；夏季的中纬度（30-60°），随海拔升高，风速先变大，再变小，等于0后，风速为负值，表示改变了风向，与上图相符，B正确；秋季的中纬度和冬季的高纬度，随海拔升高，风速的数值一直为正值，与上图不符，CD错误。故选B。
25．由题干图可知，由甲到乙到丙，风速在减小，但风向变化不明显，A图中丙为北风，D图中丙为南风，均没有明显的纬向风速，B图中三地风向差异大，ABD错误；C图中三地风向差异小，为西南风，最接近题干中图的情况，C正确。故选C。
【点睛】对流层厚度随纬度和季节而发生变化。低纬度地区对流层厚度约为17-18千米，夏季大于冬季。
（2019年4月浙江高考真题） 下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图（图中虚线为等温面、实线为等压面）。完成下列各题。
13．若该地位于我国西北沙漠地区,则其成因和空气垂直运动正确的是（ ）
A．动力辐合上升 B．热力辐合上升 C．动力下沉辅散 D．热力下沉辐散
14．易形成这种大物理状况的是（ ）
A．夏季白天的内陆湖面 B．冬季晴朗夜晚的谷底
C．夏季晴朗白天的郊区 D．冬季暖流流经的海面
【答案】13．B 14．D
【分析】
本题主要考查热力环流的有关知识，意在考查学生热力环流原理的掌握情况，总体难度不大。
13．读图可知，该地等温面向上凸出，说明该地气温较周边地区高，气流在垂直方向上上升，在近地面等压面向下凹，说明该处气压较周边地区低，是由于受低压系统控制，气流辐合上升所致，是热力原因造成的，故选B。
14．夏天内陆地区的湖泊气温较周边地区低，气流下沉，形成高压，A错。冬季山坡降温快，寒冷气流沿山坡下沉至谷底，谷底气温低，不符合图中等温线特征，B错。郊区与城市之间，由于城市热岛效应，郊区为高压，下沉气流，C错。冬季暖流流经地区，气流上升，D对。故选D。
难点一：常见的热力环流形式及其影响
图示
海陆风
影响：使滨海地区气温日较差减小，降水增多
山谷风
影响：在山谷和盆地常因夜间的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层，阻碍了空气的垂直运动，易造成大气污染
城市热岛环流
影响：一般将绿化带布置于气流下沉处及下沉距离以内，将卫星城或大气污染较重的工厂布局于下沉距离之外
难点二、 热力环流示意图的判读方法
(1)判断空气流动方向。首先，确定地面“冷”“热”；再画垂直气流，地面“冷”则空气下沉，“热”则空气上升；最后，顺垂直气流方向画出水平气流方向。
(2)判断气压高低。地面“冷”或空气下沉为高压，“热”或空气上升为低压。高空与对应的近地面气压高、低相反。
(3)判断气温高低。热力环流中，在地面气压高则“冷”，气压低则“热”。
难点三、等压面的判读方法
(1)判断气压高低
依据及判断思路如下：
①气压的垂直递减规律。由于大气密度随高度增加而降低，在垂直方向上随着高度增加气压降低，如下图，在空气柱L1中，PA′>PA，PD>PD′；在L2中，PB>PB′，PC′>PC。
②同一等压面上的各点气压相等。如上图中PD′＝PC′、PA′＝PB′。综上分析可知：PB>PA>PD>PC。
(2)判读等压面的凸凹
等压面凸向高处的为高压，凹向低处的为低压，可形象记忆为“凸高凹低”。另外，近地面与高空等压面凸起方向相反。
(3)判断下垫面的性质
①判断陆地与海洋(湖泊)：夏季，等压面下凹者为陆地、上凸者为海洋(湖泊)。冬季，等压面下凹者为海洋(湖泊)、上凸者为陆地。
②判断裸地与绿地：裸地同陆地，绿地同海洋。
③判断城区与郊区：等压面下凹者为城区、上凸者为郊区。
(4)判断近地面天气状况和气温日较差
等压面下凹者，多阴雨天气，日较差较小，如上图中A地；等压面上凸者，多晴朗天气，日较差较大，如上图中B地。
难点四、风向的判定方法
第一步：在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压，但并非一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。
第二步：确定南、北半球后，面向水平气压梯度力的方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°角(近地面风向可依此角度偏转，若为高空，则偏转90°)，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图所示(以北半球近地面气压场为例)。
难点五、风力大小的分析与描述
风力大小影响因素 常考分析语句
水平气压梯度力大小 冬季南北温差大，气压梯度力大，西风强，降水多
距高压远近 距离亚洲高压(冬季风源地)近，风力大
摩擦力大小 地面平坦开阔，风力大海面上风力大
植被多少 冬季植被少，风力大
地形起伏大小 高原起伏和缓，风力大山谷口，狭管效应，风力大 地形(河谷)延伸方向与盛行风向基本一致
北京市某中学地理活动小组对张家口市崇礼区冬奥会赛场风向进行探究学习，发现赛场风向受山谷风影响大。据此完成下面小题。
1．以下反映夜晚风向的是（ ）
A． B．
C． D．
2．位于山谷的观测站显示，18时风向转换时气温骤降，原因可能是（ ）
A．山风转谷风，谷底冷空气聚积 B．山风转谷风，谷底暖空气抬升
C．谷风转山风，山坡冷空气下沉 D．谷风转山风，山坡暖空气上升
下图示意2022年7月1日澳大利亚某时刻海平面等压线（单位：百帕）分布。珀斯夏季以微风为主，一天中风向多变；冬季风力强劲，素有澳大利亚“风城”之称。读图，完成下面小题。
3．图示时刻，下列城市中风力最大的是（ ）
A．达尔文 B．悉尼 C．凯恩斯 D．珀斯
4．此刻达尔文的风向是（ ）
A．东南风 B．西南风
C．偏东风 D．偏北风
5．珀斯夏季风向日变化明显，主要表现是（ ）
A．山谷风变换 B．绿洲风多变
C．城市风转向 D．海陆风交替
焚凤常出现在山脉背风坡，是由山地引发的一种局部范围内的空气运动形式一过山气流在背风坡下沉形成的一种地方性风。太行山东麓的石家庄经常出现焚风现象。据此完成下面小题。
6．石家庄的焚风现象一般出现的季节是（ ）
A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季
7．在一天中，焚风较强可能出现在（ ）
A．晴朗的白天 B．多云的夜晚
C．晴朗的夜晚 D．多云的白天
8．石家庄出现焚风现象时，下列说法正确的是（ ）
①促进农作物早熟 ②多年冻土消融
③森林火灾多发 ④取暖耗能增多
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
读海平面等压线分布图，完成下面小题。
9．在上图所示的时段内，风向由东南变为东北的城市是（ ）
A．台北 B．上海 C．首尔 D．北京
10．对于台北的风向和风速变化，叙述正确的是（ ）
A．风向发生明显变化 B．风速明显减小
C．无法判断风向的变化 D．风速基本没有变化
11．阅读图文材料，完成下列问题
材料 城市热岛强度指城区与郊区气温的差值。某中学地理兴趣小组研究我国东部某滨海城市的热岛强度变化。下图为同学们根据数据绘制的该城市多年平均和某次冬季强降雪后热岛强度变化图。
(1)依据图中多年平均热岛强度变化曲线，说出该城市7时、17时城区与郊区之间风的异同。
(2)图中显示，冬季强降雪后城市热岛强度较多年平均整体加强，分析其可能原因。
(3)同学们了解到该城市同时受日周期海陆风的影响，且某时段的风向有助于降低城市热岛强度。解释其有助于降低城市热岛强度的原因。
(4)同学们进一步研究发现城市热岛效应可能导致城市能耗加大、大气污染加剧等问题。从城市规划的角度提出缓解城市热岛效应的合理措施。
12．阅读图文材料，完成下列要求。
2022年国庆节期间，势力强劲的冷空气带来今年的第一次寒潮，我国很多地方受其影响出现了“断崖式”降温。对于南方地区来说，由于“高温”和“寒潮”天气的接连到来，将会度过一个冰火两重天的国庆长假。左图为10月2日等压线分布图。右图为今年9月与常年同时期副热带高压位置图。
(1)图示高温区的形成与“锋前增温”现象有关，根据材料说明在国庆节期间前几天高温区出现高温的原因。
(2)比较甲、乙两地区的风力，并说明原因。
(3)结合右图说明今年我国南方出现持续干旱的原因。
参考答案：
【答案】1．B 2．C
【解析】1．山谷风是出现于山地及其周边谷地的，具有日周期的地方性风，CD错误；夜间，山坡上的空气由于山坡辐射冷却而降温较快，谷中同高度上的空气降温较慢，风从山坡吹向谷地，A错误，B正确。故选B。
2．白天吹谷风，18时接近日落时间，且气温骤降，山坡上的空气由于山坡辐射冷却而降温较快，风从山坡吹向谷地，即山风，结合题干可知，C正确，ABD错误；故选C。
【点睛】白天，山坡接受太阳光热较多，成为一只小小的“加热炉”，空气增温较多；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风。到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，“加热炉”变成了“冷却器”，空气降温较多；而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较少。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风。
【答案】3．D 4．A 5．D
【解析】3．等压线越密集，单位距离内的气压差越大，风力越大，从图中看珀斯等压线最密集，风力最大，D正确；达尔文、悉尼、凯恩斯的等压线较为稀疏，风力较小，ABC错误。所以选D。
4．判定一地的风向，首先垂直于等压线从高压指向低压做出水平气压梯度力，然后相对于水平气压梯度力，南半球风向向左偏转（一般不超过45°），由此可判断达尔文的风向是东南风，A正确，BCD错误。所以选A。
5．珀斯夏季受副热带高气压带控制，多晴天，昼夜温差大，海陆风变化明显，所以说夏季风向日变化明显，D正确；珀斯所在地区不是山谷，A错误；珀斯所在地区属地中海气候，而绿洲应发育在沙漠地区，B错误；城市风没有昼夜变化，C错误。所以选D。
【点睛】等压线图中风向的判读：（1）画出水平气压梯度力——阅读等压线分布图，判断气压高低，并按照垂直于等压线、由高压指向低压的原理画出水平气压梯度力。（2）定地转偏向力——分清图示是哪个半球，画出水平气压梯度力的方向。若是北半球，风向向右偏；若是南半球，风向向左偏。（3）定偏转角度——分清是高空还是近地面的气流，若是近地面受三个力的作用，最终风向与等压线有一定的角度（30°~45°）；若是高空，风向与等压线平行，按照以上方法即可绘出风向。
【答案】6．D 7．C 8．A
【解析】6．石家庄属于温带季风气候，并且位于太行山东麓，冬季盛行西北风，此时石家庄位于冬季风的背风坡，气流下沉增温，形成焚风效应，D正确，ABC错误。故选D。
7．晴朗的夜晚由于山坡降温快，与山谷温差大，形成的山风较强，山风与焚风均为沿山坡下沉气流，故加强了焚风的势力。C正确，ABD错误。故选C。
8．焚风是由于空气在背风坡作绝热下沉运动时，因温度升高、湿度降低而形成的一种干热风。因此会促进华北地区的冬作物提早成熟，①正确；造成树叶焦枯，森林火灾多发，③正确；石家庄无多年冻土分布，②错误；气温升高，取暖耗能减少，④错误。故选A。
【点睛】焚风常出现在山脉背风坡，由山地引发的一种局部范围内的空气运动形式——过山气流在背风坡下沉而变得干热的一种地方性风。在高压区，空气下沉也可产生焚风。
【答案】9．D 10．B
【解析】9．据图可知，在6日14时，北京的水平气压梯度力指向西北，在摩擦力和地转偏向力的共同作用下向右偏转30-45度，最终吹东南风；在7日02时，北京的水平气压梯度力指向西南，在摩擦力和地转偏向力的共同作用下向右偏转30-45度，最终吹东北风。D正确，ABC错误。故选D。
10．结合等压线可以判断出，台北风向都是东北风，没有变化，AC错误；结合等压线的分布可知，等压线变得比较稀疏，风速变小，B正确，D错误。故选B。
【点睛】风向的判断主要分三步骤，第一步画出水平气压梯度力，第二步判断南北半球，第三步由水平气压梯度力向左或向右偏转30-45度。
11.【答案】(1)风向相同，由郊区吹向城区；风速不同，7时的风速大于17时的风速。
(2)强降雪后，郊区地面多被积雪覆盖，对太阳辐射的反射较强，积雪融化吸收热量，气温降幅较大；城区积雪清理较及时，人工制热较多，气温降幅较小；城区与郊区之间的气温差值加大，因而城市热岛强度加大。
(3)原因:白天受海风影响，海风从气温较低的海洋吹来，对城区具有降温作用，从而降低城市热岛强度。
(4)从城市土地利用方式和空间布局及城市发展等角度提出措施，如增加城市绿地、水体面积，建设城市绿色通风廊道；分散城市中心人口、产业等。
【分析】本题以某城市多年平均和某次冬季强降雪后热岛强度变化图为材料，涉及热岛环流、城市风、海陆风等相关内容，主要考查学生对热力环流相关知识的掌握程度。
【详解】（1）由材料“城市热岛强度指城区与郊区气温的差值”可知，图中显示的数据大于0，故始终城市温度高于郊区，但7时数值高于17时，说明7时强度更大，由此得出风向都是由郊区吹向城区，但风速7时较强。
（2）从图中可知，冬季强降雪后，其数值大于任一时刻的多年平均值，其原因从市区与郊区不同的自然环境及人文环境进行分析。郊区积雪较多，对太阳辐射的反射较强，积雪的融化还要带走大量热量，造成郊区降温幅度较大；城区积雪会被及时清理，以便人类活动开展，再加上下雪后人工制热更多，造成气温降低的幅度较小。由此造成城区和郊区的气温差值变大，热岛强度加大。
（3）海陆风具有日周期，表现为白天吹海风，晚上吹陆风。海风来自海洋，白天时海洋温度较低，海风对城区具有降温作用，从而降低城市热岛强度。
（4）城市规划包括城市土地利用方式的选择、功能区的布局及城市整体发展。城市土地利用方面应增加城市绿地、水体的面积，可以降低温度上升的幅度；可以建设绿色通风走廊，将走廊走向设计成与当地盛行风一致，多连接绿地与水域，从而可以通风散热；分散城市中心人口、产业，将工业区向外迁移，建设卫星城分散城市人口，可以减少城市热量的排放。
12.【答案】(1)高温区位于冷锋锋前，由于冷空气还未到来，当地受暖气团控制，本身气温相对偏高；在势力强劲的冷空气南下的过程中，冷空气把原来占据当地的暖气团进行了迅速地挤压压缩，使暖气团压缩到一定的范围内，从而使得暖空气聚集增温。
(2)乙地风力大于甲地风力。原因：乙地等压线密集 ，水平气压梯度力大，风力大；甲地等压线稀疏，水平气压梯度力小，风力小。
(3)今年副热带高压与常年相比势力强盛、在我国南方停留时间长、控制范围向西延伸，因而南方地区受其影响盛行下沉气流，降水少，加剧了干旱程度。
【分析】本大题以天气系统为材料设置试题，涉及冷锋过境前后气团的性质、等压线疏密与风力大小的关系、反气旋与天气等相关知识点，考查学生获取图文信息的能力。
【详解】（1）锋前增温”是由于冷气团主动向暖气团移动，使暖气团集聚增温的现象，所以“锋前增温”往往与冷气团的强弱呈正相关；冷气团实力越强，对暖气团的挤压速度越快，使暖气团快速在狭窄区域聚集增温；题干中可知冷空气势力强劲；由10月2日等压线可看出陆地上的高压中心使冷空气自北向南影响我国，而位于冷锋前方的高温区就出现了“锋前增温”的现象。
（2）影响风力大小的因素：等压线图中（等压线稀疏）、区域图中（盛行风带控制、近风源地、季节与南北温差）、下垫面（海陆位置、地形）、人类活动（建筑物、植树造林）。
（3）根据右图副热带高压与常年比较范围的变化，及在我国南方停留的时间可推出其势力强盛，而副热带高压异常强盛是旱情发生的最直接、最重要的原因。我国南方在副热带高压控制下，天气晴朗，降水少导致旱情。
学案第1页

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