众说纷纭话“环流”
昨天本公众号推出一篇本人的教学感悟——不要让“想当然”误导“热力环流”,引发了诸多群内老师们的大讨论。针对此文,老师们的关注点就在最后的两个问题上。为了让今天刚看到此文的朋友了解其前因后果,我把昨天的部分文字奉上。
1、在解释山谷风的形成原因时,我们经常说的一句话就是:山坡增温快,降温也快;山谷增温慢,降温也慢。然后根据温压变化来解释山谷风的成因。
如果有学生再继续问下去“为什么——山坡增温快,降温也快;山谷增温慢,降温也慢?”我们往往回答一句“本来就是这样的吗”。
这样就犯了“想当然”的错误,打击了学生的问题意识,是对专业和学生不负责的表现,说重了就是误人子弟的表现。
其实,如果细细想来,其道理是非常明显的。
山坡增温快的原因主要是两个方面,一是日照时间长,二是太阳高度角大;
山坡降温快的原因主要也是两个方面,一是风力较大,二是地形开阔;
山谷增温慢的主要原因是日照时间短;山谷降温慢的主要原因是地形封闭。
2、在解释城市气温高于周边区域的原因是,我们常说的一句话是:城市人多、车多、工厂多,燃烧的矿物燃料多,产生的人为热多。
如果学生再继续问,城市中心的工业不是相当一部分搬迁到郊区了吗?再说目前的生产、生活很少直接燃烧矿物燃料的,而是用电,产生的人为热也不多呀?
此时,你如果作为老师,会做如何感想,如果解释城市温度高的原因呢?:)期待您的留言与交流!
针对上面的问题1,有友“碧潭秋月”
提出有代表性的质疑:关于山坡白天升温快晚上降温快的原因,个人认为还有:对于同一水平面的大气来讲,山坡上的大气因离下垫面较近,升温快,降温也快(依据:近地面大气的主要直接热源是地面辐射)。
对于这种解释,我不完全否认有网友“碧潭秋月”所说的原因,但主导因素不应该是这个。大家可以想想看,热力环流形成的基础是什么?是下垫面的受热不均。
下垫面受热不均,导致大气的垂直运动,大气垂直运动又导致同一水平面上的气压差,进而产生大气的水平运动(风)。
很多网友只考虑到“同一水平面大气的气温”,也就是说仅从离下垫面的高低来考虑。我们可以考虑一下极端的例子:谷底温度非常高,山坡温度非常低,这样的话也有可离下垫面远地谷底温度高于同一水平面上的山坡。
所以,分析大气环流的成因,还应该从下垫面的受热不说起。
——气温源于地温,同样是近地面的山坡和谷底,白天哪个增温快?而且山谷风是往来于山顶与谷底的气流,说是“风”,其实是垂直与水平气流的合成。正因为下垫面受热不同,才导致网友的同一水平面气温的差异。
因此,我认为导致山谷风形成的根本原因还是应该按我昨天的解释来说明:山坡增温快的原因主要是两个方面,一是日照时间长,二是太阳高度角大;山坡降温快的原因主要也是两个方面,一是风力较大,二是地形开阔;山谷增温慢的主要原因是日照时间短;山谷降温慢的主要原因是地形封闭。
针对问题2,网友们在群中讨论得非常激烈,针对大家的观点,我把城市气温高于周边的原因总结如下:
① 城市人口众多,经济活动强度大,生活生产能源消耗多,产生的人为热多;
② 城市下垫面多为钢筋水泥和柏油马路,比热容小;
③ 城市高楼林立,通风不畅,不易散热;
④ 城市上空大气污染物较集中,大气保温效果好。
针对以上问题希望大家继续留言,表明自己的观点,发出自己的声音,谢谢。