师：大家好，今天这节课我们来学习气压带、风带的形成与移动。第二部分内容是气压带信风带的形成与分布。相传，在发现新大陆后，欧洲至美洲运输马匹的帆船航行至副热带海区时，接连几周平静无风，停滞不前。因淡水和粮食不足，船员被迫将船上部分马匹投入大洋，以减轻负荷。后来，人们就把副热带高压所在的纬度带叫做马纬度。马纬度附近区域为什么接连几周平静无风呢？带着这样的问题，我们进入今天的学习。

　　首先，我们来回顾一下热力环流的形成过程。热力环流形成的根本原因是什么呢？

　　生：地面冷热不均。

　　师：对。现在我们假设a处热，b处冷。a处地面热，空气会受热膨胀上升；b处相对冷，空气会冷却收缩下沉。a处高空由于空气聚集，空气密度增大，会形成高压；而b处的高空由于气流下沉，空气密度减小，形成低压。同一水平面上存在气压差异，会产生水平气压梯度力，促使大气由高压流向低压。我们再来看近地面，a处由于空气上升后向外扩散，因此近地面形成低压；b处由于气流下沉，近地面空气密度增大，形成高压，同一水平面气流由高压流向低压，从而就形成了热力环流的过程。热力环流是大气运动最简单的形式，是局部地区冷热不均而形成的。若将这种尺度扩大到全球，大气运动就会相当复杂。为了便于学习，我们先将问题简化，然后逐步增加影响因素，一步步接近实际情况，最终掌握其运动变化规律。

　　我们提出假设，包括三个方面。第一，地表性质均一，即不考虑海陆分布、地形等因素的影响；第二，太阳始终直射赤道，即不考虑太阳直射点回归运动的影响；第三，地球不自转，即不考虑地转偏向力的影响。此时，当我们仅考虑高低纬间的冷热不均时，赤道与极地之间的大气运动会是怎样的呢？我们可以借助热力环流的过程，来画一画赤道与极地之间的大气运动情况。赤道地区由于受热较多，空气会膨胀上升，极地空气冷却收缩下沉。赤道的高空形成高压，极地的高空形成低压，因此高空气流会由赤道流向极地。近地面，赤道的近地面形成低压，其实此时赤道附近每一个地方都是低压，由此就组成了一个环球性的低气压带，我们把它命名为赤道低气压带。

　　极地气流下沉后，近地面应该形成高气压，我们命名为极地高气压带。近地面的空气由高压流向低压，即由极地流向赤道，最终在赤道和极地之间形成了一个闭合环流，我们称为单圈环流。实际上，这个单圈环流能够维持吗？

　　生：不能。

　　师：很显然不能。由于地球在不停自转，因此在地球表面做水平运动的物体都会受到地转偏向力的影响。下面我们考虑第二种假设情况，假设包括两个方面，第一，仍然是地表性质均一；第二，太阳始终直射赤道。此时，我们不仅考虑高低纬间的冷热不均，还考虑到地转偏向力。以北半球为例，大气运动情况又是怎样的呢？首先，赤道地区还是受热多，空气会膨胀上升，高空形成高压，近地面则形成低压，即组成了赤道低气压带。极地同样冷却收缩下沉，高空形成低压，近地面形成极地高气压带。近地面的水平气流应该是由极地高压向南流出，高空应该是由赤道的高空形成的高压向极地流出。

　　此时，这股气流还能一直北上到达极地上空吗？

　　生：不能。

　　师：显然不能。那该气流会如何运动呢？我们先来看，这是高空做水平运动的气流，这不就是我们学过的高空风嘛。我们换个视角，这里给到一个立体图，下面是近地面，相当于地球表面，上面是高空。这边代表赤道，这边代表北纬30度。回到图中，赤道地区受热，空气膨胀上升，在近地面形成赤道低气压带，高空则形成高气压，高空气流会向北流出。这初始气流，我们是不是可以把它看成水平气压梯度力？气流运动起来之后会受到哪些力的影响呢？关于高空风，我们在上节课已经学习过，会受到水平气压梯度力和地转偏向力的影响。在二力作用下，风向会不断向右偏，因为这是北半球。最终的风向与等压线是什么关系？

　　生：最终风向应该与等压线平行。

　　师：对。那风向与水平气压梯度力会是什么关系？

　　生：与水平气压梯度力应该是垂直的。

　　师：好，我们来画一下。所以最终它会偏转为西风的位置，我们观察大概在北纬30度的高空。这西风是东西向的风，但是赤道上空的气流还在源源不断地向北输送。到了30度高空，受到东西向气流的阻挡之后，气流就走不掉了，会在北纬30度的高空堆积。堆积越多以后，气流会怎么办呢？

　　生：气流只能下沉。

　　师：因此，在北纬30度的近地面形成高气压，我们称为副热带高气压带。近地面30度附近是高气压，赤道附近是低气压，它们之间存在气压差异，会产生水平气压梯度力，促使气流由高压流向低压，这样就在0 - 30度之间形成了一个环流。我们在图中把它补充完整，30度高空的气流下沉，下沉到近地面后使得30度附近的近地面形成副热带高气压带。近地面的气流由高压流向低压，这样就在0 - 30度之间形成了一个环流，这个环流我们叫做低纬环流。我们再看到这气流，这对应近地面的水平气流，也就是近地面风。

　　下面请大家来画一画这风的风向，在近地面画出这风的风向。我们回顾一下画风的步骤，第一步，先画出水平气压梯度力，垂直于等压线，由高压指向低压；第二步，确定偏转方向，北半球就向右偏，南半球则向左偏，我们这边应该是向右偏；第三步，确定偏转角度，高空风应该是由水平气压梯度力向右偏90度，近地面风则是由水平气压梯度力向右偏30度到45度，我们这边应该偏30度到45度。

　　好，我们就画出了近地面的风向，这风是什么风呢？回顾一下，我们说的风向是指风吹来的方向，什么方向吹来的风就叫什么风，所以这风应该是东北风。在0到30度之间的近地面都是吹东北风的，所以它就形成了一个环球性的风带，我们叫做东北信风带。

　　到这里我们学习了低纬环流的过程，那中纬、高纬的情况又是怎样的呢？我们看到图中，从副热带高气压带流出的气流都流向赤道吗？还会向哪流？

　　生：高压气流还可能向北流。

　　师：对，向北的气流与极地高气压带向南流出的气流会相遇。先请大家判断这两支气流的冷暖性质分别是怎样的？

　　生：从副热带高气压带向北流出的气流因从较低纬度流向较高纬度，因此较暖；从极地高气压带向南流出的气流因从较高纬度流向较低纬度，因此较冷。

　　师：两支冷暖性质不同的气流大约在60度附近相遇。较暖的气流会爬升到较冷的气流之上，所以在60度附近，气流是上升的。气流到达高空后又会分别流向副热带和极地的上空，因此在60度的近地面会形成低气压，应该是一个低气压带，我们称为副极地低气压带。在图中我们可以看到中纬、高纬之间也形成了环流，我们称为中纬环流、高纬环流，再加上低纬环流，一共有三个环流，我们统称为三圈环流。