安徽 孫 建 楊崇廣

山谷風的“枝枝葉葉”

熱力環(huán)流是中學地理中重要的地理原理，在自然界中普遍存在著，如：海陸風、城市風和山谷風，都是熱力環(huán)流的具體表現(xiàn)。其中，山谷風理解起來較難。下面就山谷風形成的根由及引申做一些探究。

一、山谷風的成因

通常我們對山谷風的成因是這樣解釋說明的：如下左圖，在山區(qū)，山峰與谷底相比，白天由于山峰空氣增溫快，溫度高，空氣膨脹上升，氣壓低，而谷底空氣增溫慢，溫度低，空氣收縮下沉，氣壓高，因此，空氣由高壓吹向低壓，沿坡面上升，形成谷風。如下右圖，夜間，因山峰空氣散熱降溫快，空氣收縮下沉，形成高壓，冷而重的空氣會沿坡面下滑，而谷底降溫慢，氣溫相對較高，氣流輻合上升，地表從山坡流向谷底的風稱之為山風。

以上的解釋，“粗略”地看，思路清晰，似乎可以理解，但是“細究”起來，仍有疑點，為什么白天山峰增溫快、谷底增溫慢？為什么夜晚山峰降溫快、谷底降溫慢？此處仍然需要深入探究。如下圖：

圖①中，白天，地面接收太陽輻射能增溫成為“熱源”，山峰A與同一高度自由大氣B相比，A離地面近、B離地面遠，越靠近地面“熱源”增溫越快，A處溫度高，空氣膨脹上升，B處溫度相對較低，空氣收縮下沉，同理C、E處空氣上升，D、F處空氣下沉，從氣流連續(xù)性上看，山峰處氣流上升、谷底中氣流下沉，近地表空氣由谷底流向山峰，形成谷風，高空氣流從A處上空流向B處上空，補償下沉的空氣，形成熱力環(huán)流。反之，如圖②所示，夜晚，無太陽輻射，地面因向外輻射散熱而成為“冷源”，山峰G處與同一海拔高度的自由大氣H處相比，G離地面近，受“冷源”影響大，溫度低，空氣收縮下沉，形成高壓，H處離地面“冷源”遠，受其影響小，溫度相對較高，空氣上升，形成低壓。同理J、L處空氣下沉，K、M處空氣上升，氣流運動是連續(xù)的，夜晚，近地面氣流由山峰吹向谷底，形成山風，高空氣流從H上空流向G上空，補償下沉的空氣，形成熱力環(huán)流。這樣的解釋更細致，同時，與人教版教材中“大氣受熱過程”原理相一致，或許更容易理解。

二、山谷風的引申

1.“半山谷風”——山頂與山麓之間的山谷風

假想將上述的山谷“切開”，留下半個山谷，如下圖所示，山谷風是否存在呢？按熱力環(huán)流原理，山谷風仍然是存在的，上述的山峰與谷底可以視為下圖中的山頂與山腳或山麓，在山頂與山麓之間的熱力環(huán)流是存在的，也就是說，山頂與山麓之間的山谷風是存在的。在我國古詩詞中有許多類似于“山腰夜半風乍起”的描述，就是很好的證明。

2.山谷風的推思

由山頂與山麓之間存在熱力環(huán)流、存在“半山谷風”，可以進一步推測，兩種地貌過渡地帶，如高原與平原的過渡地帶、我國三大階梯過渡地帶，地勢高差較為明顯的地區(qū)，都應該有熱力環(huán)流即“半山谷風”的存在。

三、山谷風的“再引申”與思辨

問題：下圖中P處，白天的風向是什么？

按照熱力環(huán)流原理，白天時，沿PA、PB、PE方向有谷風，與PA、PB方向相比，PE山谷(或山坡)由P向E的方向延伸的更遠，高差更大，因而溫差更大、氣壓梯度更大、氣壓梯度力更大，所以沿PE方向風速更大。再加上沿PA、PB方向坡度陡，而PE方向坡度緩，因而，白天P地的盛行風向是西南風。

四、山谷風的其他方面

山谷風的日變化：在一天中由山風轉變?yōu)楣蕊L，或由谷風轉變?yōu)樯斤L，風向的變化，其根源是溫度變化。根據(jù)大氣受熱過程原理，其轉換應在日出和日落之后：日出之后，山峰處接受太陽輻射能增溫快，當其溫度超過了同一高度自由大氣溫度時，氣溫高低出現(xiàn)了轉換，氣壓發(fā)生了變化，風向由山風變成為谷風；同理，在日落之后，山峰處散熱降溫快，當其溫度低于同一高度自由大氣溫度時，氣壓發(fā)生變化，風向由谷風轉變?yōu)樯斤L。

山谷風的季節(jié)變化：隨著季節(jié)的變化，晝夜長短隨之變化。冬季時，晝短夜長，山風時間長、勢力強，谷風時間短、勢力弱。相反，夏季時，晝長夜短，山風的時間短、勢力弱，谷風的時間長、勢力強。

山谷風存在的條件：山谷風是屬于局部小區(qū)域范圍內的熱力環(huán)流，與大氣環(huán)流相比，勢力弱。因而，只有在大尺度的氣流勢力較弱時，熱力環(huán)流即山谷風才能明顯地表現(xiàn)出來，因而，在山區(qū)，不是每天都能清晰地感受到山風與谷風的轉換。

【針對性練習】

圖1示意天山天池氣象站周邊區(qū)域等高線分布，圖2示意該氣象站某日山谷風風速變化狀況。據(jù)此完成1～3題。

1.該日氣象站晝夜風向

( )

A.以西北風為主

B.以東南風為主

C.白天為東南風，夜晚為西北風

D.白天為西北風，夜晚為東南風

2.該日氣象站山風與谷風相比較

( )

A.受天池影響，山風較快

B.受河谷地形影響，山風較谷風快

C.受積雪冰川影響，山風較谷風快

D.受晝夜長短影響，山風較谷風快

3.該氣象站山谷風特點及其轉換敘述正確的是

( )

A.谷風較山風更為濕潤

B.冬季時，受山風影響時間更長

C.山谷風轉化時間約為日出日落前后

D.山風轉谷風時，當?shù)貧鉁仫@著下降

【參考答案及解析】

1.D 根據(jù)圖中顯示，白天以谷風為主，夜間以山風為主，所以白天谷風應從氣象站吹向右下側的山峰，為西北風；夜間山風應從山峰吹向氣象站，為東南風。

2.C 據(jù)圖可知，山風存在的時間比谷風長，山谷風轉化的時間均發(fā)生在日出日落之后的一段時間。受圖中右下側山峰積雪冰川的影響，使山頂溫度進一步降低，加強了山風。

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