天氣圖的剖析及教學(xué)建議（湘教版）

丁曉平 金子興

摘 要：通過冷暖鋒示意圖、準(zhǔn)靜止鋒示意圖的教學(xué)剖析，使學(xué)生理解概念及其帶來的天氣變化；將教材中的氣旋、反氣旋及鋒面氣旋等示意圖依照學(xué)科邏輯、認(rèn)知規(guī)律，通過設(shè)計(jì)問題串的形式進(jìn)行分解，以便于學(xué)生掌握規(guī)律；通過理想天氣圖和實(shí)際天氣圖的判讀，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析真實(shí)情景下的天氣變化。

關(guān)鍵詞：天氣系統(tǒng)；圖表分析；湘教版

湘教版“常見的天氣系統(tǒng)”中運(yùn)用的圖表素材主要有三幅示意圖和兩個表格，三幅示意圖是“冷、暖鋒示意圖”“北半球氣旋、反氣旋示意”和“鋒面氣旋示意”。兩個表格，是冷暖鋒面過境前、時(shí)、后的天氣特征比較表，以及氣旋、反氣旋大氣運(yùn)動及天氣特征比較表。圖表均是描述理想狀態(tài)下的大氣運(yùn)動和天氣特征。教師如何利用這些圖表進(jìn)行教學(xué)？學(xué)生如何將所學(xué)知識運(yùn)用到天氣地圖上判讀天氣特征？筆者在此拋磚引玉，以期同仁指教。

一、增添相關(guān)內(nèi)容，讓知識更加系統(tǒng)——冷暖鋒示意圖、準(zhǔn)靜止鋒示意圖教學(xué)剖析

教材用圖2-36和2-37，分別示意冷鋒和暖鋒，文中沒有鋒線概念的介紹。而在圖2-39中，近地面等壓線圖上，卻突然出現(xiàn)鋒線。由于鋒線是鋒面系統(tǒng)的重要標(biāo)志，筆者建議教材修訂時(shí)，用立體圖示意冷、暖鋒，畫出鋒線，并作文字說明?；蛘咴诮虒W(xué)過程中，教師補(bǔ)充鋒線的概念，再請學(xué)生去畫出冷、暖鋒的鋒線。

準(zhǔn)靜止鋒是一種影響我國的常見天氣系統(tǒng)，但教材中沒有相關(guān)概念的介紹。筆者建議，在課堂上不僅要補(bǔ)充準(zhǔn)靜止鋒的概念，還應(yīng)要求學(xué)生判讀。如圖1中，箭頭表示冷暖氣團(tuán)的運(yùn)動方向，可以讓學(xué)生判讀L是準(zhǔn)靜止鋒。這樣，學(xué)生便能系統(tǒng)掌握鋒面知識。

值得注意的是，江淮準(zhǔn)靜止鋒會引起梅雨，但不是引起梅雨唯一的天氣系統(tǒng)，如下題案例背景。

圖2為2018年6月30日5點(diǎn)我國局部近地面等壓線圖（單位：百帕）；圖3為6月30日～7月1日我國局部地區(qū)等降水量線（單位：mm），讀圖回答問題。

影響此次江淮流域降水的主要天氣系統(tǒng)類型為：

A.臺風(fēng) B.江淮準(zhǔn)靜止鋒

C.冷鋒 D.氣旋

雖正值梅雨季節(jié)，此次江淮地區(qū)的降水，卻并不是由準(zhǔn)靜止鋒引起的。據(jù)圖2可知，江淮地區(qū)正處在氣旋的槽部，降水是典型的氣旋雨?？珊芏鄮熒J(rèn)為準(zhǔn)靜止鋒也可以位于槽部，為什么不選？關(guān)鍵在于此槽部，如果有鋒面，那一定是暖鋒，但答案中沒有這一選項(xiàng)，即編者據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)控天氣系統(tǒng)，刻意排除了這一情況。此題旨在考查學(xué)生對準(zhǔn)靜止鋒概念掌握情況，強(qiáng)調(diào)“冷暖氣團(tuán)勢均力敵”這一要點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)組合問題串，突破教學(xué)難點(diǎn)——?dú)庑?、反氣旋圖和鋒面氣旋教學(xué)剖析

教材用圖2-38、2-39分別呈現(xiàn)了北半球的氣旋、反氣旋和北半球鋒面氣旋的大氣水平運(yùn)動情況。建議在教學(xué)過程中，將圖中信息按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)有邏輯聯(lián)系的組合問題串，依次呈現(xiàn)，以分解難點(diǎn)，幫助理解這些天氣系統(tǒng)的大氣運(yùn)動情況和對天氣的影響。

氣旋和反氣旋

1.認(rèn)識高壓、低壓圖

教師展現(xiàn)兩幅近地面等壓線圖（圖4、圖5），請學(xué)生通過閱讀教材中低壓、高壓的概念后，判斷圖中氣壓系統(tǒng)的名稱。

由于低壓、高壓概念比較簡單，學(xué)生能讀懂，但這一步不可忽略，因?yàn)檫@是認(rèn)知的起點(diǎn)。

2.說出高壓、低壓的大氣垂直運(yùn)動情況，并說明理由

在熱力環(huán)流和三圈環(huán)流中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過高壓和低壓的知識，但沒有系統(tǒng)總結(jié)過兩者大氣垂直運(yùn)動的特點(diǎn)及原因。因此，在課堂教學(xué)的過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生畫出高壓、低壓的垂直運(yùn)動，理解上升運(yùn)動可能帶來降水，下沉運(yùn)動天氣晴朗的原因。列表1比較如下。

3.在高壓、低壓圖上東南西北部畫出穩(wěn)定風(fēng)向，并歸納水平運(yùn)動的規(guī)律

通過回顧近地面穩(wěn)定風(fēng)向的形成過程，請學(xué)生畫出圖中各點(diǎn)的盛行風(fēng)向，說出風(fēng)向，在此基礎(chǔ)上再總結(jié)北半球氣旋和反氣旋的水平運(yùn)動情況（圖6）。

4.描述北半球氣旋和反氣旋的大氣運(yùn)動狀況

大氣水平運(yùn)動和升降運(yùn)動是同時(shí)進(jìn)行的，不能被人為割裂。教學(xué)過程中將其分解，是為了更好地認(rèn)識事物，但最終還是要還原事物的本身。學(xué)習(xí)了氣旋、反氣旋的水平運(yùn)動和垂直運(yùn)動后，再請學(xué)生去想象將兩者融合起來的真實(shí)情景（圖7），可謂水到渠成。

5.在北半球氣旋和反氣旋圖上畫出某大氣質(zhì)點(diǎn)水平運(yùn)動的軌跡示意

湘教版教材中的氣旋和反氣旋風(fēng)向示意圖中，任意等壓線上，風(fēng)向與等壓線的交角都相等（圖8）。而人教版教材中的氣旋和反氣旋風(fēng)向示意圖與之有別（圖9）。

氣旋中大氣水平運(yùn)動方向是由四周向中心輻合。一般而言，在水平氣壓梯度力的加速作用下，氣旋的風(fēng)速是由外到內(nèi)越來越大，風(fēng)速越大與等壓線形成的交角就越來越小。反氣旋反之。因此，筆者認(rèn)為人教版的示意圖更加科學(xué)。教學(xué)中，教師可以給出一些具體的點(diǎn)，請學(xué)生探究這些位置的大氣質(zhì)點(diǎn)將要經(jīng)歷的運(yùn)動軌跡，以加深學(xué)生對氣旋和反氣旋大氣運(yùn)動狀態(tài)的認(rèn)識。

鋒面氣旋

鋒面氣旋是近地面重要的天氣系統(tǒng)，也是教學(xué)的難點(diǎn)。建議分解難點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。圖10為北半球等壓線示意，具體步驟如下。

1.說出圖中L1、L2天氣系統(tǒng)的名稱，并說明理由

圖中L1、L2等壓線向高處凸起，也即與兩側(cè)相比，兩條線上的氣壓最低，因此稱為低壓槽線。

2.簡析L1、L2兩側(cè)氣團(tuán)性質(zhì)

北半球某天氣系統(tǒng)，由于A氣團(tuán)位于B氣團(tuán)的北面，說明緯度較高，因此一般來說A是冷氣團(tuán)，B是暖氣團(tuán)。

3.在圖11中所示各點(diǎn)畫出風(fēng)向，并說明在L1、L2出現(xiàn)的鋒面系統(tǒng)

通過圖11中槽線兩側(cè)風(fēng)向，可以判斷L1北側(cè)冷氣團(tuán)將鋒面推向暖氣團(tuán)一側(cè)，因此一般而言L1處是冷鋒；同理，L2處為暖鋒。

4.在圖12中畫出可能的雨區(qū)范圍，并比較差異

在能判別冷暖鋒的基礎(chǔ)上結(jié)合鋒線知識，畫出雨區(qū)范圍就不是難題了。一般而言，冷鋒的雨區(qū)范圍窄，而暖鋒較寬。

5.說出該種天氣系統(tǒng)主要分布的地區(qū)和季節(jié)

教材中只提及這種天氣系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)在中緯度地區(qū)，沒有說明是什么原因，在哪個季節(jié)最為常見，需要教師補(bǔ)充。

中緯度的低壓系統(tǒng)中冷暖氣團(tuán)交會頻繁。冬季由于氣壓帶、風(fēng)帶的南移，副極地低壓（極地渦旋）南下，因此歐洲冬季鋒面氣旋活動頻繁。同理，它也影響北美洲大陸，給北美帶來暴風(fēng)雪的天氣，引起雪災(zāi)。因季風(fēng)環(huán)流的加劇作用，冬季太平洋上副極地低壓活動頻繁，因此，影響其冬季降水的近地面天氣系統(tǒng)也是極地渦旋。

三、提供天氣地圖，分析天氣特征——不同時(shí)空降水類型教學(xué)剖析

1.低壓與降水天氣

閱讀近地面等壓線圖，對天氣特征做出理論上的判讀，有時(shí)與真實(shí)情況有很大差異。圖13是北京時(shí)間2017年7月26日8時(shí)的近地面等壓線圖，從圖上可知，沙特、巴基斯坦、伊朗等國處于低壓控制下，應(yīng)是陰雨天氣。但事實(shí)上，利雅得、卡拉奇、德黑蘭等地的天氣都是多云轉(zhuǎn)晴；也就是說該地即使受低壓控制，也不一定形成降水天氣。這與北非地區(qū)，夏季受低壓控制的機(jī)會多，卻是沙漠氣候的原因一樣。低壓控制是否形成降水，關(guān)鍵還要看盛行風(fēng)是否帶來大洋上的水汽。巴基斯坦地區(qū)，夏季即使受低壓控制，南部沿海卻是熱帶沙漠氣候，降水極少，這與當(dāng)?shù)卦摷竟?jié)偏南季風(fēng)從沙特沙漠里來吹來，水汽稀少有關(guān)。

2.高壓與降水天氣

圖14為2018年1月24日近地面等壓線圖，圖中虛線內(nèi)的長江中下游地區(qū)，處于亞洲冷高壓影響之下，此時(shí)鋒面在云貴一帶（準(zhǔn)靜止鋒）。但是當(dāng)時(shí)該地區(qū)卻是大范圍的雨雪天氣。什么天氣系統(tǒng)導(dǎo)致該地區(qū)的暴雪天氣？

查看2018年1月28日850百帕等壓面天氣圖（圖15）會發(fā)現(xiàn)，此時(shí)在云南、廣西南部，福建南部、廣東北部，存在兩條冷暖氣團(tuán)的交界面，即呈東-西走向的切變線，給南方各省帶來了陰雨天氣。因此，在850百帕等壓面上，形成的切變線，也是影響降水的主要天氣系統(tǒng)。

切變線是指風(fēng)向或風(fēng)速分布的不連續(xù)線，常見于700百帕和850百帕的中、低空等壓面上。由于降雪發(fā)生在1 500米左右高度，暖濕的西南風(fēng)因與寒冷的偏北風(fēng)相遇，氣溫急劇下降，大氣中的水汽易達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而形成雨雪天氣。

由于亞洲高壓是淺薄系統(tǒng)，和西風(fēng)相比，亞洲高壓是名副其實(shí)的“矮個子”。在約3 000米左右高空，也即在700百帕（3 000米）等壓面圖上，切變線依然存在。因此，冷空氣南下過程中，在高空，不同的地段形成不同的天氣系統(tǒng)。筆者沿圖14中L線，作了一個垂直示意剖面，如圖16所示。此時(shí)，地面鋒線在湖南、廣西邊境，形成準(zhǔn)靜止鋒，是陰雨天氣；在長江中下游地區(qū)，處在切變線的影響之下，形成雨雪天氣；在山東及以北地區(qū)無論近地面和850百帕（1 500米）都處在亞洲高壓的影響下，形成寒冷、晴朗的天氣。

我國降水的水汽主要來自哪里？又由什么帶來的？圖17為2018年1月27日500百帕等壓面圖，圖中顯示在南亞地區(qū)，有一條南北走向的西風(fēng)大槽，西風(fēng)大槽在我國上空會常年出現(xiàn)。因此西（南）風(fēng)從北印度洋上空帶來豐富的水汽，成為我國降水的主要水汽來源。夏季隨著副高的增強(qiáng)，高壓脊向北跳，引起東南季風(fēng)北上，從而東南季風(fēng)也可以從太平洋上為我國帶來水汽，對緩解我國華北和東北地區(qū)的旱情意義重大。

可以看出，分析我國某地區(qū)的天氣變化，就冬季而言，首先看500百帕（5 000米）等壓面上，有沒有出現(xiàn)西風(fēng)大槽。槽的出現(xiàn)，意味著西南風(fēng)將水汽帶到我國境內(nèi)。其次閱讀850百帕等壓面，觀察切變線的位置及移動情況，從而判斷中低空是否出現(xiàn)雨雪現(xiàn)象。一般而言，在冬半年，切變線主要影響我國長江以南地區(qū)。最后，閱讀地面等壓線圖，觀察地面天氣系統(tǒng)對天氣產(chǎn)生的影響。