遼寧 邢春雷
大氣運動是自然地理部分的重中之重,從簡單的熱力環(huán)流形成的基本原理到復(fù)雜的全球性的三圈環(huán)流的形成,對于學(xué)生而言,學(xué)習(xí)過程中一定會存在諸多困惑,甚至對一些知識點存在“誤解”。大氣運動在表現(xiàn)形式上分為水平運動與垂直運動,大氣的水平運動即為風(fēng),垂直運動為氣流;全球性有規(guī)律的大氣運動為大氣環(huán)流,包括三圈環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流,無論哪種環(huán)流模式都是建立在熱力環(huán)流基礎(chǔ)上的。很多學(xué)生對大氣運動部分的重點內(nèi)容常出現(xiàn)錯誤理解,包括氣壓和氣溫高低的判定、風(fēng)的“誤解”、三圈環(huán)流的“誤解”等,本文著重對以上幾個方面進(jìn)行分析。
A地為冷源,B地為熱源,在垂直方向上,由于地表受熱不均導(dǎo)致空氣發(fā)生上升和下沉運動;在水平方向上,由于水平氣壓差異產(chǎn)生水平氣壓梯度力,導(dǎo)致空氣水平方向上的流動。空氣垂直方向上的運動是由于熱力原因造成的,水平方向上是由于動力原因造成的,最終形成逆時針方向的環(huán)流模式,見圖1。
圖1
對于A,B,C,D四點的氣壓或氣溫的比較,常用的方法是使用“凸高為低,凸低為高”這個口訣。學(xué)生在應(yīng)用這種方法時最容易出現(xiàn)理解上的錯誤,把“高”和“低”當(dāng)做海拔處理,這樣的話,學(xué)生得到的結(jié)論自然與正確結(jié)果背道而馳?!巴垢邽榈停沟蜑楦摺?,這里的“高”和“低”指等值線對應(yīng)要素的數(shù)值大小,海拔越高,氣壓或氣溫越低?,F(xiàn)以C點和D點為例,C點等壓線凸向低處,所以C點等壓線凸向的是高值處,說明C點相對于同一海拔上的D點為低值;同理,D點等壓線凸向的是高處,即低值處,說明D點相對于同一海拔上的C點為高值。口訣法解決問題不僅快速,而且對于高中地理各階段出現(xiàn)的等值線方面的數(shù)值大小比較問題都適用,必須加以重視,不能對其存在“誤解”。
水平線法在解決數(shù)值比較方面也較為實用,以C點和D點的氣壓值比較為例,在圖1的基礎(chǔ)上,過C點和D點做一條水平線,見圖2。在垂直方向上,因為E點海拔高于D點,所以D點的氣壓值高于E點,同理,C點氣壓值低于G點,而E,F(xiàn),G三點在一條等壓線上,氣壓值相等,由此可以得到D點氣壓值高于C點的結(jié)論。
圖2
通過不斷的探究,我們會發(fā)現(xiàn)對于同一海拔的兩個點,處于等壓線下的點的氣壓值高于等壓線以上的點的氣壓值。這個技巧性的判定方法,也是依賴于水平線法或其他判定方法的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對于已經(jīng)熟練掌握了熱力環(huán)流原理的學(xué)生是比較適用的。另外,對氣壓和氣溫高低的判定還需要注意的是,上述三種方法都是對水平方向上兩點進(jìn)行比較,在垂直方向上,無論是氣溫還是氣壓都是海拔越高,數(shù)值越小。
【例題1】讀“等高面與等壓面關(guān)系示意圖”,完成1,2題。
1.圖中表示氣壓相等的數(shù)碼是
( )
A.④和⑤ B.①和③ C.①和④ D.③和⑤
2.關(guān)于圖中甲、乙兩地大氣狀況的敘述正確的是
( )
A.甲地氣壓低于乙地 B.甲地氣溫高于乙地
C.甲地空氣受熱下降 D.乙地易形成陰雨天氣
【解析】1.根據(jù)氣壓變化的原理,在同一等壓面上的點氣壓相同,在豎直方向上,海拔升高氣壓降低。讀圖可知,五個點中,①②③位于同一等壓面上,氣壓相同,①與④在同一豎直方向上,①的海拔高,氣壓低于④,③與⑤在同一豎直方向上,⑤的海拔高,氣壓低于③。所以氣壓由高到低排序為④>①=②=③>⑤。故答案選B。
2.高空氣壓分布與近地面相反,在高空④>⑤,所以近地面氣壓甲大于乙,A錯誤;在水平方向上,氣流由甲流向乙,在高空由乙地的高空流向甲地的高空,即由④流向⑤。垂直方向是甲地下沉,多為晴朗天氣,說明甲地氣溫較低;乙地上升,說明乙地氣溫高,多陰雨天氣。因此B,C錯誤,D正確。故選D。
在人教版和湘教版高中地理教材中都可以找到大氣運動和等壓線關(guān)系圖。圖中包括近地面風(fēng)和高空風(fēng)兩種,低空風(fēng)受水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力的作用,風(fēng)向最終和等壓線斜交;高空風(fēng)不受摩擦力影響,在水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力作用下,風(fēng)向最終與等壓線平行。在風(fēng)的形成過程圖中包含的等壓線、低空風(fēng)和高空風(fēng)、風(fēng)所受的力都是在同一個水平面上發(fā)生的,但是由于大多是通過教材或者多媒體呈現(xiàn)給學(xué)生的,所以在視覺上容易導(dǎo)致學(xué)生誤將氣壓值最高的等壓線方向當(dāng)作地表方向來看待,而錯誤認(rèn)為風(fēng)是從地表向上吹去的,忽略了風(fēng)是大氣的水平運動,這樣就造成學(xué)生對整個大氣運動的學(xué)習(xí)存在嚴(yán)重的認(rèn)知錯誤,即使能做對題,也失去了知識本身應(yīng)有的價值。因此,對大氣水平運動的理解需要教師給學(xué)生滲透正確的觀念,一定不能疏忽。建議在教學(xué)過程中可以要求學(xué)生把書放平來理解大氣運動和等壓線的關(guān)系,或者在講解過程中進(jìn)行情景化教學(xué),將教室中每一列的學(xué)生看做等壓線,擬定高壓區(qū)和低壓區(qū),進(jìn)而演示高空風(fēng)或低空風(fēng)真正的運動方向,加強(qiáng)學(xué)生對大氣水平運動的認(rèn)知,提高學(xué)生的地理思維品質(zhì)。2019年人教版高中地理新教材對大氣運動和等壓線關(guān)系圖進(jìn)行了一定程度上的優(yōu)化,進(jìn)一步避免了學(xué)生對大氣的水平運動出現(xiàn)認(rèn)知上的錯誤。
【例題2】下圖中V代表P地某時的風(fēng)向,M為經(jīng)過P地的等壓線,據(jù)圖中信息判斷下列敘述正確的是
( )
A.P地位于南半球
B.P地位于高空
C.P地北部氣壓比南部高
D.P地位于北半球近地面
【解析】本題主要考查的知識點是根據(jù)等壓線判斷風(fēng)向。根據(jù)等壓線畫風(fēng)向主要包括兩個步驟,①畫出水平氣壓梯度力。水平氣壓梯度力是從高壓指向低壓,并垂直于等壓線;②考慮南北半球以及近地面或高空風(fēng),畫出風(fēng)向。其中受地轉(zhuǎn)偏向力的影響,實際的風(fēng)向會在水平氣壓梯度力的基礎(chǔ)上發(fā)生偏轉(zhuǎn),具體偏轉(zhuǎn)為“南左北右赤道無”。故從圖中看,風(fēng)向向右發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明該地為北半球,故A選項錯誤。高空風(fēng)只受地轉(zhuǎn)偏向力和水平氣壓梯度力的影響,最終的風(fēng)向與等壓線平行,而此圖風(fēng)向與等壓線斜交,故可判斷為近地面風(fēng),B選項錯誤。風(fēng)由高壓吹向低壓,圖中南部比北部高,故C選項錯誤。風(fēng)向與等壓線斜交,且在水平氣壓梯度力的基礎(chǔ)上向右偏轉(zhuǎn),故D選項正確。
太陽輻射在高低緯間的熱量差異及地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,形成了全球性的大規(guī)模有規(guī)律的大氣運動——三圈環(huán)流,在近地面形成六個風(fēng)帶和七個氣壓帶,氣壓帶由北極向南極方向呈高—低—高—低—高—低—高的分布特點。三圈環(huán)流是大氣運動最復(fù)雜的部分,學(xué)生往往覺得這部分內(nèi)容很難掌握,因為不僅要理解較為抽象的三圈環(huán)流的形成機(jī)制,還要記憶氣壓帶及風(fēng)帶全球性的分布規(guī)律。學(xué)生常出現(xiàn)的誤區(qū)在于將“體”看成“面”,以北半球三圈環(huán)流為例,見圖3。圖中包括三個環(huán)流圈,分別位于低緯、中緯、高緯。學(xué)生由于讀圖能力不足、缺乏空間想象能力誤以為三個環(huán)流圈是在南北向的一個平面上發(fā)生的,而不是從三維角度出發(fā)把三圈環(huán)流放在立體空間中去思考。
圖3 北半球三圈環(huán)流
如何幫助學(xué)生從誤區(qū)中走出來?一般是利用多媒體進(jìn)行三維動畫演示或在地球儀上進(jìn)行粘貼紙帶的教學(xué)活動,但是這兩種方法都存在一定的缺點,效果一般。最好的方法就是制作三圈環(huán)流的三維模型。教師可提供給學(xué)生制作說明、要求學(xué)生分組制作,進(jìn)而提高學(xué)生合作探究能力、地理實踐力。九個透明立方體狀的組合塊確定了三圈環(huán)流所在的空間,模擬氣流的條狀指示標(biāo)可代表大氣運動過程。副熱帶高氣壓帶、東北信風(fēng)帶、盛行西風(fēng)帶等氣壓帶和風(fēng)帶得到了清晰的呈現(xiàn),學(xué)生可結(jié)合教材探究三圈環(huán)流的形成機(jī)制,使整個三圈環(huán)流形成過程變得淺顯易懂,不再抽象,更重要的是可以確定三圈環(huán)流所處的空間特征,避免學(xué)生對三圈環(huán)流存在“誤解”。
【例題3】如圖是南半球三圈環(huán)流的一部分,讀圖完成下列問題。
(1)圖中氣壓帶的名稱:A為________,B為________。
(2)圖中風(fēng)帶的風(fēng)向:①________,②________。
【解析】(1)由題意可知,此環(huán)流是南半球三圈環(huán)流,A處位于北側(cè)的上升氣流,可以判斷是赤道低氣壓帶,B處是受到氣流下沉的作用形成了高氣壓帶,是副熱帶高氣壓帶。(2)從圖上南半球的三圈環(huán)流可以判斷,①處地面的風(fēng)是由副熱帶高氣壓帶吹向赤道低氣壓帶,受地轉(zhuǎn)偏向力的作用形成東南風(fēng),因一年四季都是這個方向,所以稱為東南信風(fēng);②處地面的風(fēng)是由副熱帶高氣壓帶吹向副極地低氣壓帶,方向是西北風(fēng)。
所有地理事件的發(fā)生和發(fā)展都是建立在一定時間和空間的基礎(chǔ)上的,如果學(xué)生能夠帶著時間與空間的概念去思考地理問題,特別是大氣運動部分的內(nèi)容,那么就不會存在對風(fēng)的“誤解”、對三圈環(huán)流的“誤解”等問題了,但時間與空間的概念并不是一朝一夕就能掌握的,這就需要教師在教學(xué)過程中不斷對學(xué)生加以引導(dǎo),在教學(xué)生知識的同時,更要注重學(xué)生地理思維品質(zhì)的培養(yǎng)。