师：同学们，相信大家都读过唐朝诗人李商隐的《夜雨寄北》，“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。”不知道大家有没有仔细思考过，诗中所描绘的山谷地区为何多夜雨呢？其实，生活中我们看到的各种风云变幻、天气变化，都是通过大气运动实现的。在此过程中，大气中的热量和水汽得到了输送和调节。大气运动有垂直运动和水平运动之分，大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉，而大气的水平运动就是我们平时所说的风。今天，我们就来系统学习一下大气的运动。

　　由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为大气热力环流，它是大气运动中最简单的一种形式。在分析它形成的过程中，请同学们注意以下三个关键词：气温、气压、气流。当某地气温发生变化的时候，分析其对应的气压和气流分别是如何变化的。我们一起来看书中的图a。首先要说明的是，气压与海拔呈负相关关系，垂直方向上海拔越高，气压越低。图中画出的等压线是空气中气压相等的点组成的面。当地面受热均匀时，空气没有相对上升和相对下沉的运动，等压面与地面平行。

　　我们取其中的a和b两点继续观察，当a点接受热量多时，b点接受热量少时，我们会发现a地近地面的空气膨胀上升，在上空聚集，使上空的空气密度增大，形成高气压；而b地的空气冷却收缩下沉，上空空气密度减小，形成低气压。于是，空气从气压高的a点上空向气压低的b点上空扩散。在近地面，a地空气上升向外流出后，空气密度减小，形成了低气压；而b地因有下沉气流，空气密度增大，形成高气压。这样，近地面的空气就从b点流回到a点，以补充a地上升的空气，从而形成了热力环流。

　　关于热力环流，请同学们一定要注意这样三点：第一，热力环流当中先有空气的垂直运动，从而在水平方向上形成了高低气压，接着再有空气的水平运动；第二，我们这里所说的高低气压是对同一水平面上的点而言的；第三，在水平方向上，空气由高压流向低压。

　　那么在地面冷热不均的情况下，等压面还会和刚才的图a那样与地面平行吗？让我们一起来看看等压面的变化规律。先请同学们判断一下图中一二三四五个点的气压值的大小，将它们从大到小排列顺序。我们知道，在同一个等压面上的点，气压是相等的。我们找一下图中的等压面，发现2、3、4三个点在同一个等压面上，所以它们的气压值应该是相等的。那么1点和5点如何来比较呢？我们刚才说过，在垂直方向上海拔越高气压越低，因此2气压应该比1处要来得小，同理，5的气压要比4来得小。

　　综上，我们可以得出以下结论：1处的气压值最高，5处的气压值最低，2、3、4介于两者之间。也就是说，1、3、5三个点虽然在同一海拔高度上，但是它们的气压值是不同的。1处为高压，等压面向上弯曲；5处是低压，它所对应的等压面向下弯曲，等压面与地面不平行。再来看气流的运动，水平方向上，空气总是从高压流向低压，因此在图上我们可以发现气流应该从1流向5。根据热力环流箭头首尾相接的规律，我们可以借此画出完整的环流。在近地面，气流下沉处形成高压，气流上升处形成低压。因此就气压分布而言，我们发现近地面与高空的情况刚好相反。那么现在你能理解书上图b和图c当中等压面的变化了吗？请试着用语言表达出来，最好自己也能动笔画一画。

　　结合实际，我们发现气流上升的地方容易形成阴雨天气，而气流下沉的地区往往对应晴朗天气。热力环流的实质就是这样，在同一水平面上的两个区域冷热不均引起的气压差异和空气运动。所以只要是冷热不均或存在热力差异的两地，就可能形成热力环流。

　　下面我来介绍几种常见的热力环流。比如说城市的中心区，建筑物高大密集，地面多硬化，吸收的太阳辐射多，向大气传送的热量也多。此外，城市中心区人口密集，产业发达，汽车数量多，人们生产生活向大气释放的废热较多。所以在静风或微风、空气比较稳定的时候，城市的中心区气温一般要比周围的郊区来得高。我们把这种城市中心区称为热岛。中心区与郊区之间的温度差异导致空气在中心区上升，在郊区下沉。空气怎样流动呢？高空是由中心区向郊区流动，然后在近地面的地方，气流再由郊区流回到城市中心。于是中心区与郊区之间形成了热力环流，这种热力环流称为城市热岛环流。

　　师：好，请同学们借助刚才讲的城市热岛环流这个原理思考以下问题。第一，如果要改善城市空气质量，最好在图中的a、b、c三点当中，哪个地方进行植树造林呢？

　　生：我们要知道植树造林的目的主要是为了在下沉气流从近地面流向市区的过程当中，对污染物进行滞留或者消除，并且要避免城市和郊区之间的相互污染。因此我们应该选择在环流当中的合适环节进行植树造林，同时我们也可以避免大气污染物从近地面再回到市区。

　　师：好，我们再来思考第二个问题，如果要建卫星城，或者建一些对空气有污染的工厂，那么应该放在a、b、c当中的哪个地方？

　　生：对了，跟刚才的原理一样，为了避免大气污染物从近地面流回市区，我们最好要把这些工厂或者卫星城建在城市热岛效应之外，也就是下沉距离之外。因此我们应该选择在c这个地方。事实上在做城市规划的时候，一般要把污染风险较大的工业企业布局在城市热岛环流之外的地方。

　　师：城市和郊区之间存在热力环流，那么海洋和陆地之间由于海陆热力性质的差异，海陆间也存在着热力环流。现在请同学们跟着我一起根据热力环流的原理绘制一下海陆间大气热力环流模式图。请大家拿起手中的笔一起来试一试。

　　我们先以白天为例。白天陆地增温快，海洋增温慢。请同学们想一想海洋跟陆地的温度高低情况如何？好，我们可以在图中一起标出来，陆地上空的气温相对比较热，海洋上空的温度相对比较低。第二步我们可以根据海陆温度的高低，画出海洋与海洋上空、陆地与陆地上空之间气流垂直运动的方向，并据此标出海洋跟陆地表面气压的高低。好，我们来试一试，陆地上因为受热，所以空气膨胀上升，近地面的空气密度减小，形成了低压。海洋上由于升温比较慢，气温较低，因此空气冷却下沉，近地面的空气相对密度比较大，所以形成了高压，高空的情况刚好相反。最后一步我们可以标出陆地和海洋之间的大气水平运动的方向，完成热力环流模式图。这时候我们发现空气总是从高压流向低压。因此我们发现白天的时候，近地面的地方，风是从海洋吹向陆地的，我们把这个叫做海风。

　　好，如果这些你已经会了，那么我们再来试一下夜晚的画法。夜晚陆地降温快，气温较低，形成了高压。海洋降温比较慢，气温较高，形成了低压。所以风是从陆地吹向海洋，我们把这个叫做陆风。海陆风就是在海陆热力性质的差异这样的一个原因下形成的。那么夏季的时候由于海风比较凉爽，所以白天沿海地区不会太热，而到了夜晚陆风又相对比较温暖，沿海地区也不会太冷。海洋的调节作用使得滨海地区的气温日变化较小，对气候起到了一定的调节作用。

　　刚才我们介绍了城市和郊区之间的热岛效应，介绍了海陆之间的海陆风，那么山谷与山坡之间是否存在热力环流呢？如何来绘制其示意图呢？我们一起来试一试。白天山坡受到太阳的照射，升温快，空气容易膨胀上升，而山谷的空气就沿着山坡向山顶补充。我们发现风是从谷地吹向山顶，这个叫做谷风。到了夜间，山坡降温快，空气冷却下沉，于是顺着山坡流入山谷，而山谷的空气只能被迫抬升，并从上面向山顶上空流去，形成了山风。