用递进推导法解析全球性大气环流

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1、用递进推导法解析全球性大气环流全球性大气环流是全球范围内的一个复杂的热力环流。它是热力环流一节知识的拓展和延伸，同时，它形成的“六风七带”也是气候形成的理论基础，在大气环境单元中有着承上启下的作用。经过几年的教学探索，笔者用递进推导法进行本节教学，取得了良好的教学效果。 一、假设地球表面性质单一，地球不自转也不公转 为了简化起见，假设大气是在均匀的地球表面上运动的，且不考虑地球自转和公转，我们已知地球气温最高的是在赤道地区，气温最低的是在两极地区。这样，根据大气热力环流的基本规律，在赤道和极地之间便形成

2、了一个单圈闭合环流。以北半球为例如图一所示： 二、假设地球表面性质单一，地球自转但不公转 实际上，赤道与极地间的这种闭合环流是不存在的，因为地球时刻不停地自转，大气一开始运动，马上就受会到地转偏向力的影响。让我们一起来分析：   以北半球为例，如图二所示：赤道地区气温高，气流上升(如箭头①)，使得近地面气压降低，形成赤道低气压带；两极地区气温低，气流下沉(如箭头②)，在近地面形成极地高气压带。因气压梯度力的作用，在近地面区，北极气流流向赤道(如箭头④)；在高空区，大气由赤道上空向北流(南风)(如箭头③)

3、，受地转偏向力影响，由南风逐渐偏转成西南风，到30°N附近上空时偏转成了西风，导致气流不能继续向北运动，而是变成自西向东运动了。由于赤道地区的空气源源不断地流过来，又不能再继续向北流，便在30°N附近上空堆积，空气密度加大，加之地球的引力，气流下沉(如箭头⑤)，这样使得近地面气压增高，形成副热带高气压带。在近地面，大气由副高流向赤道低气压带，在地转偏向力的作用下，形成了东北信风(如箭头⑥)。这样在赤道与30°N之间形成一个低纬度环流圈。 近地面，副热带高气压带的另一部分气流向北流(如箭头⑦)，在地转偏向

4、力影响下，由南风逐渐向右偏转成西南风，性质比较温暖、湿润，与极地流向赤道的冷气流(如箭头④)在60°N附近相遇，形成副极地上升气流(如箭头⑧)，在近地面形成副极地低气压带。上升气流到高空，一部分流向副热带高气压带上空(如箭头⑨)，补充副热带高气压带下沉气流的来源。这样在30°N与60°N之间形成一个中纬度环流圈。 北纬60°附近的上升气流，另一部分流向极地上空(如箭头⑩)，补充极地高气压带下沉气流。这样在60°N与极地之间形成一个高纬度环流圈。 南半球与北半球同样的原因，存在着低纬、中纬、高纬三个环流圈

5、。由于南半球的地转偏向力使气流向左偏转，所以环流的方向与北半球不同。这样，在近地面，全球就会形成7个高、低气压带和6个风带。如图三所示：  三、假设地球表面性质单一，地球自转也公转 气压带和风带形成的根本原因是冷热不均，由于地球的公转运动，太阳直射点随季节的变化而在南北回归线之间移动，因此地球表面受太阳辐射多少的变化就会引起气压带和风带的移动，因此气压带和风带随着太阳直射点的移动而产生季节移动，就北半球来说，大致是夏季北移、冬季南移，移动范围大致是5～10个纬度。气压带、风带的移动使同一地区在不同季节出

6、现完全不同的天气、气候状况，热带季风气候、热带草原气候及地中海气候的形成均与此有关。如图四所示：   四、海陆分布对大气环流的影响 在地球表面，海陆分布的不均使大气环流的实际情况变得非常复杂。 在北半球，陆地面积占本半球39.3％，海洋占60.7％，且海陆基本相间分布。由于海陆热力性质差异，致使北半球气压带呈块状分布。1月，由于陆地降温比海洋快，在亚欧大陆上形成了较强大的蒙古、西伯利亚冷高压（1040hPa）中心，从而使副极地低气压带被切断仅保留在海洋上，形成阿留申低压和冰岛低压，如图五（甲）所示；7月

7、，由于陆地增温比海洋快，在大陆上形成了较强大的印度热低压(996hPa)中心，从而使副热带高气压带被切断仅保留在海洋上，形成夏威夷高压和亚速尔高压，如图五（乙）所示。这样，在北半球，由于海陆热力性质差异，形成了几个典型的高低压中心。  在南半球，南半球陆地占该半球19.1％，海洋占80.9％，海洋面积占绝对优势。特别是40°S～60°S之间的地区，几乎全部为海洋，所以，南半球气压带基本呈带状分布。 由于海陆热力性质的差异，海陆分布导致了亚欧大陆和太平洋、印度洋之间气压中心的变换，这在一定程度上也使局部地

8、区的大气环流受到了影响，加上气压带、风带的季节性移动。在东亚、南亚地区形成了典型的风向随季节变换的季风环流。如图六所示：  1月，亚欧大陆上蒙古、西伯利亚高压与阿留申低压比较强盛，因此，在亚欧大陆与太平洋、印度洋之间形成寒冷干燥的西北季风和高温少雨的东北季风，如图七(甲)所示。7月，亚欧大陆上印度低压与夏威夷高压比较强盛，因此，在亚欧大陆与太平洋之间形成高温湿润的东南季风，吹向东亚地区；此时，全球气压带和风带向北移动，赤道南部的东南信风越过