热力环流过程图海陆风山谷风城市风

由于地球的体积和质量适中,周围包围着厚厚的大气层,从下到上可以分为对流层、平流层和高层大气,整个大气层的厚度可达2000至3000千米。我们人类生活在对流层的底部,对流层大气的各种变化都会影响到我们人类的生产和生活,这里的变化包括大气的运动和大气的雨雪风霜等天气变化。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

海陆风、山谷风和城市风

大气的运动总体上可以分为两种类型,一种是大气的“垂直运动”,包括空气的上升运动和下沉运动;另一种是大气的“水平运动”,也就是我们通常所说的“风”,包括近地面的风和高空的风。地球上的大气无时无刻不在运动之中,推动大气运动的根本能量来源是太阳辐射能,由于太阳辐射在地表分布不均,造成不同纬度区域之间的温度差异,推动了大气的运动,再加上地转偏向力、摩擦力等因素的因素,从而形成了复杂的大气环流。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

全球性大气环流

由于地表冷热不均而形成的大气运动,我们称为“热力环流”,热力环流是最简单的大气运动形式。热力环流在大中小各种尺度的区域中都广泛的存在,在全球性大气环流中,也有热力环流的身影存在,在地球表面温度最高的赤道附近和温度最低的两极附近,存在着大范围的热力环流(最终演化为三圈环流)。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

热力环流示意图

在热力环流中,受热的区域空气受热膨胀上升,而受冷的区域空气冷却下沉,并造成水平方向的气压差,从而驱动空气流动。在日常生活中,我们也经常能够看到“热力环流”现象,比如海陆风、山谷风和城市风就是三种典型的热力环流。“海陆风”顾名思义是指发生在海边,存在于海洋和陆地之前的风,其实海陆风现象不仅仅存在于沿海地区,在较为广阔的陆地和水域之间,都有类似的现象。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

海陆风示意图

海陆风的形成是由于海水(水域)和陆地的比热不同,海水比热大,升温和降温都较慢,而陆地比热小,升温和降温都较快。白天,陆地和海洋共同升温,陆地比热小,升温快,陆地温度比海洋高,在近地面陆地上形成低压,而海洋上形成高压,风从海洋吹向陆地,称为“海风”。晚上,陆地和海洋共同降温,陆地降温快,陆地温度比海洋低,此时陆地为高压,海洋为低压,风从陆地吹向海洋,称为“陆风”。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

白天能感受到迎面而来的海风

“山谷风”存在于山区之中,白天山坡阳光照射充足,升温快,空气做上升运动,而谷底由于阳光照射较少,气温较低,谷底上方空气做下沉运动,从而形成热力环流。白天时,我们人站在山坡上,能够感受到从谷底吹上来的风,称为“谷风”。夜晚山坡降温快,空气做下沉运动,而谷底热量聚集,较为温暖,谷底上方空气做上升运动,从而形成热力环流。夜晚时,我们人站在山坡上,能够感受到从山顶吹下来的风,称为“山风”。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

山谷风示意图

“城市风”是由于人类活动而形成的,存在于城市的市区和郊区之间,也是一种热力环流现象。城市风与海陆风、山谷风有明显的区别,那就是城市风的方向并不会像前两者那样在白天和晚上发生改变,也就是说城市风的风向是不变的。由于人类活动,城市市区人口更多,产业活动更加集中,从而形成了更多的热量,成为一个“热岛”,导致市区空气做上升运动,而郊区地区温度相对较低,空气做下沉运动。在近地面水平方向上,市区形成低压,而周围郊区形成高压,风从郊区吹向市区,形成热力环流。

“热力环流”的常见类型:海陆风、山谷风和城市风

城市风示意图

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