天气系统的动态分析

鲁爱华

(河北省秦皇岛市第一中学)

同学们在复盘地理知识时,普遍感觉天气系统的考查难度大,焦点主要集中在天气系统的动态分析上,因此,大家对这部分内容学习需要再深入,并从考查的角度解读新情境、探索新问题、感悟新高考、培养新能力。

【例题引入】(2020年海南选考,17,18题)在热带气旋移动过程中,副热带高压是一个重要的牵引力。下图示意近地面风场与气压场的关系,图中等压距为500帕。据此完成17,18题。

17.M线的气压值、N处的天气状况分别为

( )

A.1 000 晴朗

B.1 000 阴雨

C.1 010 晴朗

D.1 010 阴雨

18.如果P是一个台风,它最有可能的行进方向是

( )

A.偏东

B.偏西

C.偏南

D.偏北

【答案】17.C 18.B

上面试题难度不大,能很好地诠释天气系统的考查形式,第17题考查的是天气系统的静态特征,第18题考查的是天气系统的动态特征。有动、有静,让考查变得灵活多样。

一、天气系统的静态特征

常见的天气系统有:高(低)压中心、低压槽(高压脊)、冷(暖)气团、气旋(反气旋)、锋面气旋等。要想对天气系统进行动态分析,必须清楚天气系统的静态特征。静态特征是指某一时刻、某一区域(固定时空)的气象要素(温、压、湿、风)状况。

【例1】下图为2022年8月亚洲东部近地面等压线分布图,其中甲、乙两地为低气压中心,但二者成因不同。

分析此时华北地区天气特征。

【解读】首先在图中找到华北地区的大致范围,其处于等压线1 017.5 hPa向北包围的范围内,受高压脊控制,脊线附近气流辐散,盛行下沉气流,天气晴朗,由晴天再推导出平均气温高,气温日较差大。

【答案】受高压控制,以下沉气流为主,天气晴朗;气温较高,日较差较大。

二、从考查类型的角度探讨天气系统的动态分析

(一)展示某一天气系统的运动过程

通过观察不同时刻某一天气系统的运动位置,要求学生按时间先后顺序排列,不仅考查学生的空间思维能力,还考查读图观察能力,如天气系统本身在微观形态上的变化。

【例2】下图为澳大利亚及周边海域2022年8月连续两天内天气形势变化图。

1.这两天内正确的时间排序是

( )

A.①③②④ B.④②③①

C.②④③① D.④②①③

【解读】本题不能简单地排序,因为有明显的空间思维考查和主干知识的调动与运用。8月份,南半球是冬季,陆地上形成高压,乙地的气压中心为高压,加强了30°S附近的副热带高压,南部的副极地低气压带会增强,海洋上的低压中心也增强。低压越低,气旋越强。8月连续两天内,低压中心数值会降低,即气旋会增强。四幅图中低压中心附近的气压分别是①968 hPa、②968 hPa、③964 hPa、④984 hPa,气旋④最弱,③最强,根据南半球的气旋是顺时针旋转,①应该发生在②后。

【答案】1.D

(二)天气系统的动态分析

某一天气系统从一地移动到另一地,其气象要素会发生变化。这里可能还涉及天气系统的移动速度与距离的计算问题,气象变化还要考虑下垫面状况的影响。

【例3】一般情况下,空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖面,高空自西向东的气流速度约20千米/时。

2.此时甲乙丙三地的大气垂直状况相比较

( )

A.甲地比乙地稳定

B.乙地对流最旺盛

C.乙地比丙地稳定

D.丙地最稳定

3.正午前后

( )

A.甲地气温上升最快

B.乙地可能出现强对流天气

C.丙地刮起东北风

D.甲地出现强劲的偏南风

【解读】本题难度较大,信息量大。第2题,大气的稳定性主要看垂直方向上的温差,甲地温差最大,大气最不稳定;乙、丙两地垂直温差相差不大,但乙地的下垫面为湖泊,空气中的水汽含量大,空气密度小,可能会有上升气流,大气不稳定。故丙地最稳定。第3题,题中给的是8时气温状况剖面图,所求的是正午前后的气温状况,这其中经历了动态变化。分析从8时到正午前后的气温变化和大气运动状况,三地气温都有升高,但甲地因为是盆地,受地形阻挡,得到的太阳辐射少,升温幅度小,气温上升慢;高空自西向东的气流速度约20千米/时,4小时之后,高空等温线向东移动80千米,甲地西侧垂直方向上密集的等温线平移至乙地附近,垂直温差大;根据材料可知,乙地为湖泊。空气中水汽丰富,空气密度小,推测是空气上升引起的,说明乙地可能出现强对流天气。就气压而言,乙地形成了低压中心,即气旋;该地为北半球中纬地区,再考虑地转偏向力的影响,气旋东部的点(丙地)盛行东南风,西部的点(甲地)为西北风(偏北风)。

【答案】2.D 3.B

(三)大气的水平运动与垂直运动

锋面的形成,首先是冷暖气团的水平运动,当两气团相遇,暖气团抬升。先有水平运动,后有垂直运动。在此期间,风速和风向均在变化。

【例4】(2021年6月浙江选考,24,25题)位于锋面上下的风向往往存在明显差异。下图为我国东部地区两测站位于冷、暖锋面下方时﹐自下而上垂直方向不同高度测得的风向、风速变化图完成24,25题。

24.有关测站上空锋面类型、锋面位置、风向变化的描述正确的是

( )

A.冷锋距地面1.5～2.0千米锋下西北风,锋上东南风

B.冷锋距地面2.0～2.5千米锋下东南风,锋上西北风

C.暖锋距地面2.0～2.5千米锋下西南风,锋上东北风

D.暖锋距地面1.5～2.0千米锋下东南风,锋上西南风

25.与测站周边近地面等压线分布最接近的是

( )

A.① B.②

C.③ D.④

【解读】试题以创新图像考查了锋面形成前后大气的水平运动与垂直运动。第24题,锋面位于我国东部地区,甲地近地面是东南风,锋面向西北移动,推测是暖锋;乙地近地面是东北风,锋面向西南移动,东北风来自较高纬度,气温较低,推测是冷锋。“位于锋面上下的风向往往存在明显差异”,甲锋面风向变化最明显的高度范围是1.5～2.0千米,乙锋面风向变化最明显的高度范围是2.0～2.5千米。冷锋(乙)距地面1.5～2.0千米锋下以东北风为主,不是西北风,锋上是西南风,A项错误;冷锋(乙)距地面2.0～2.5千米锋下由偏北风变为西南风,锋上西南风,B项错误;暖锋(甲)距地面2.0～2.5千米锋下东南风,锋上西南风,C项错误;暖锋(甲)距地面1.5～2.0千米锋下东南风,锋上西南风,D项正确。第25题,由上题知,甲地为暖锋过境,乙地为冷锋过境。由等压线数值a>b>c可知,③图中天气系统为低压系统,甲地位于北半球低压槽附近,即锋面气旋的右侧,此时为暖锋过境,C项正确;①图中天气系统为低压系统,甲地位于北半球低压槽线偏左位置,甲地在冷锋锋后,A项错误;②图为高压系统,此时乙地风和日丽,与题意不符,B项错误;由④图可知乙地近地面风向为东南风,与前面分析的“冷锋(乙)距地面1.5～2.0千米,锋下以东北风为主”不符,D项错误。

【答案】24.D 25.C

三、锋面气旋(温带气旋)的形成过程

(一)初生阶段

气旋发生前在地面上有一锋面。锋面北面是冷空气,冷空气自东向西运动;锋面南面是暖空气,暖空气自西向东运动。开始出现波动时,冷空气向南侵袭,暖空气向北扩展,使锋面演变为东段呈暖锋,西段呈冷锋,并出现相应的锋面降水,这时在地面图上出现低压中心,绘出第一根闭合等压线。

(二)发展阶段(成熟阶段)

锋面波动振幅加大,冷、暖锋进一步发展,锋面降水进一步增强,雨区扩大。地面图上闭合等压线增多,气旋不断加深,暖区逐渐变窄。

(三)锢囚阶段

锋面气旋进一步发展,由于冷锋移动较快,暖区逐渐缩小,气旋式环流更加明显,地面闭合等压线增多。当冷锋追上暖锋后,合并成锢囚锋,中心气压更低,暖空气逐渐被抬升至高空,降水强度和范围增大。

(四)消亡阶段

经过气旋的锢囚阶段后,冷空气从两边包围暖空气,迫使暖空气上升,这时地面呈冷性涡旋。由于地面的摩擦和辐合作用,气旋从地面开始填塞、消亡。

【例5】(2022年全国甲卷,37题)(节选)

2002年4-10月,澳大利亚大部分地区气候严重异常。同年10月22-23日,一场沙尘量创纪录的沙尘暴袭击了澳大利亚部分地区。下图示意澳大利亚及周边区域当地时间10月23日4时的海平面气压分布。

(2)在图示甲乙丙丁四地区中,指出10月23日4时正在经历沙尘暴的地区并说明判断依据。

(3)指出经历此次沙尘暴的地区10月22-23日风向、气温的变化。

【解读】沙尘暴是冷锋过境造成的。图中988 hPa闭合等压线是一个气旋中心,槽线位置形成冷锋面,南半球气旋是顺时针旋转,丙处位于冷锋锋后,等压线密集,风速大。冷锋过境前,丙处风向应与槽线东侧风向相同,当槽线顺时针旋转,冷气团东进,丙气温有所降低。南半球的锋面气旋识别是个难点,本题考查突破了常规,需要学生准确把握锋面气旋的实质。

【答案】(2)丙地。受低压槽控制,位于冷锋锋后,风速大,挟沙尘能力强。

(3)由偏北风转为偏西(南)风;气温降低。

地理学科涉及动态分析的问题还有很多,此类问题本身就是地理过程分析,需要大家在掌握主干知识的基础上,将过程分解为不同的阶段,从分析静态特征入手可以化繁为简,理解动态过程。