师:同学们好,今天我们共同学习必修一第二章第二节的第一幕——气压带和风带的形成。首先了解本节课的学习目标,主要从四个方面体现:一、明确课程标准;二、掌握气压带、风带的形成过程,这又包括单圈环流、三圈环流以及气压带风带的具体名称;三、掌握气压带风带的季节移动规律。在落实这些内容的基础上,我们通过几道典例分析来掌握本节课的基本内容。下面开始本节课的学习。
师:一、课程标准要求绘制全球气压带风带分布示意图,说出气压带风带分布移动规律及其对气候的影响。结合课程标准及本节课内容,我将本节课课程标准具体明确如下:第一,绘制全球气压带风带分布示意图;第二,说出气压带风带的分布规律。第一点要求大家动手画出气压带风带的图形,第二点要求大家动口动脑,说出气压带风带的分布规律,两者结合,实现图文转换。这两点实际上讲的是气压带风带的静态分布。那么,气压带风带只是静态分布吗?它会不会移动呢?因此,第三点要说出气压带风带的移动规律,从动态角度理解其形成过程及影响。当然,课程标准中“及其对气候的影响”是本节第三幕的内容。
师:理解了课程标准的要求,我们具体进入气压带风带的学习。要学习气压带风带,首先要明白前面所学的热力环流。课本图2.3热力环流的形成示意图中,第一幅图表明下垫面性质均一,此时等压线与等高线平行,意味着a、b、c三地气压相同。若近地面受热不均,a、d受热较多,b、c两地相对受热较少,那么a、d空气将会受热膨胀上升,b、c两地将会冷却收缩下沉,从而产生热力环流。在热力环流过程中,近地面会出现热低压、冷高压,即在这个图形中,a、d会形成热低压,b、c两地近地面会形成冷高压。这种热力环流在实际生活中表现明显,比如海陆风、山谷风、城市的热岛效应等。从全球范围看,赤道和南北两极地区因所处纬度不同,得到的太阳辐射量不同,赤道地区获得热量较多,两极地区获得热量较少。运用热力环流原理,赤道地区空气受热膨胀上升,南北两极地区空气冷却收缩下沉,之间形成首尾衔接的热力环流。这种发生在赤道和极地之间,在单个半球中只发生单个的环流,我们叫做单圈环流。单圈环流的形成有两个前提:第一,近地面性质均一,即地球表面性质相同;第二,假设地球没有运动,尤其不考虑地球的自转运动。但实际上地球表面不可能性质均一,也不可能没有运动。我们假设这些前提后,与实际情况存在差距,通过逐步剖析来更接近客观事实。从图中可知,近地面赤道地区会形成热低压,南北两极地区会形成冷高压,这种热低压和冷高压在地球表面呈带状分布,即赤道附近地区形成赤道低气压带,南北两极地区形成极地高气压带。赤道低气压带和极地高气压带是如何形成的呢?从分析可知,它们的形成建立在热力环流的两个假设基础上,起初近地面物理性质均一,加入受热不均这个条件后形成,所以赤道低气压带叫热力低压,极地高气压带叫热力高压。此时,赤道低气压带和极地高气压带之间形成单圈环流。而在热力环流、单圈环流形成过程中,还会受到地转偏向力的影响。赤道地区空气受热膨胀上升,高空形成高压,极地地区空气冷却收缩下沉,高空形成低压,高空空气会由赤道上空向极地上空移动,实际是否移到极地上空呢?下面看一段视频。
师:在这段视频中,大家要注意,视频中所说的科里奥利力就是我们平时所学的地转偏向力。看看在地转偏向力,即科里奥利力作用下,单圈环流会发生怎样的变化。
(播放视频)
(视频旁白)The air rises high into the atmosphere to around 15,000 meters. This warm rising air mass is then drawn towards the poles as it tries to equalize the temperature gradient between the heat of the equator and the cold of the poles. But the air doesn't reach the poles. Instead, it's sent to the right by the Coriolis effect. By the time it reaches about 30 degrees north of the equator, it's moving almost parallel to the equator, but it doesn't stay here forever. And as it travels back to the equator, it's subject to the Coriolis effect. So once again, it bends to the right. This creates very regular and reliable surface winds that blow from the northeast to the southwest. The trade winds.
师:从刚才的视频可知,赤道地区热量多,空气受热膨胀上升,高空向极地移动过程中受地转偏向力作用,以北半球为例,不断右偏,偏转成西南风,进一步右偏,在30度附近地区形成偏西风。大量空气在30度上空堆积下沉,到达近地面又向赤道回流,形成低纬度环流。这种环流仅发生在低纬度地区吗?中高纬度地区有没有呢?我们再看视频。
(播放视频)
(视频旁白)When the trade winds arrive back at the equator, it closes the circle. The resulting pattern of wind is called a circulation cell. But this circulation cell at the equator isn't the only one. The pattern repeats so that in total, there are three circulation cells in each hemisphere, making six in all. In each cell, air rises and is then bent by the Coriolis effect until it cools, sinks and returns to the surface.
师:从刚才的视频可以看到,不仅赤道和纬度30度地区会形成这种环流,我们称之为低纬环流。同时,30度地区近地面的空气会向北移动,来自北极点附近地区极地高压带的冷空气会向南移动,南北两支气流在纬度60度附近地区辐合上升,进而形成中纬环流和高纬环流。我们把低纬环流、中纬环流和高纬环流合起来叫做三圈环流。三圈环流的形成是在单圈环流基础上考虑了地转偏向力的作用。同样,赤道低气压带和极地高气压带是热力作用形成的,那么副热带高气压带和副极地低气压带是不是在地转偏向力等动力作用下形成的呢?30度地区形成的副热带高压带可叫做动力高压,60度附近地区形成的副极地低气压带可叫做动力低压。这样全球7个气压带就形成了。
