就题论题
有一道地理高考题,▼图文直接取自外文教材内容:
▼(2020山东卷 )17.阅读图文资料,完成下列要求。
露点是空气固冷却而达到饱和时的温度,其数值越大,反映空气中水汽含量越大。一般情况下,温度相同时湿空气要比干空气密度小。两个温度相近的干、湿气团相遇所形成的锋, 称为 干线 。下图为北美洲部分地区某时刻主要气象要素分布形势示意图,来自极地、太平洋和墨西哥湾的三种性质不同的气团,在 落基山以东平原地区 交绥形成三个锋:冷锋、暖锋和干线。
有时仅用 锋面边界两侧 的温度差异进行锋面分类可能造成误导,因为湿度也会影响空气的密度。在其他所有因子相等的情况下, 湿空气要比干空气密度小。夏季,起源于 北部大平原 向东南方向移动的气团取代密西西比流域下游暖湿空气的情况并不少见。虽然向前移动的气团并不一定比被它取代的气团温度低,这时锋面通常是以冷锋的形态发展的。简言之,此时较干的空气密度较大因而在其推进的过程中会将湿空气强迫抬升,这与冷锋情况非常相似。这类锋面通过时会出现显著的湿度陡降而并没有明显的温度下降。这种类型的界面就称为 干线 ,经常形成于 南部大平原 。来自西南部 干燥的热带大陆气团(cT) 与来自墨西哥湾的 潮湿热带海洋气团(mT) 相遇时就会形成干线。干线现象出现在春季和夏季,常常沿从得克萨斯到内巴拉斯卡一线形成一个向东移动穿越大平原的 强暴雨带 。通过比较边界西部cT气团和东部的mT气团的露点温度很容易确定出干线(见图9.10)。
▲图9.10 位于得克萨斯和俄克拉何马的干线造成的雷暴雨和龙卷天气。注意 干燥的大陆热带气团 cT(低露点温度)向东推动和取代了 温暖潮湿的海洋热带气团 ,其结果是天气像快速移动的冷锋一样。(图中温度为华氏度)
就题论事
我们自己团队组了个聊天的局,就这点一起畅所欲言,没有什么顾忌。因为我们不是专家,只是从一线基础教师的角度去谈自己的认知和思考,无容置疑,我们的层面和格局都不高,这就是我们自己想提升并思考和探讨过程的记录。
以下为我们的对话录:
诺爸爸(以下简称诺):你有没有发现,近年高考题目有个大学课程概念频现的特点?背景和原因是什么?
白云(以下简称白):现在的高考地理在导向上应该是与地理学科核心素养培养及目标求一致的。中学教育的目的还是以育人为本,但是在高考层面,需要进一步选拔人才,一从区分度,二从高等教育学科分支研究能力导向来看,如果在能用高中地理教程基础理论的背景和前提下,达到体现综合思维、区域认知、人地关系、地理实践力的能力考查,选择大学课程概念和某些适用性图,是必然的选择,也是无可厚非的。
诺;我是不是可以这么理解,作为高考命题者,主要是大学的教授和老师们。基于地球科学的分类专业领域下,命题凸显学科专业性,也是他们专业精神的表达,况且,如果出题是基于高中教材的基础概念而没有升级维度,以我们高中老师研究高考题目和考试的投入度、钻研度,最后掌握答题技巧和规律并有效指导学生,那么在这个考试层面,是很难出得了有高质量区分度的题目的。换句话说,这原本就是一场猫捉老鼠的游戏,二者永远在彼此揣测、审视、努力去洞悉对方的短板、弱点、盲区,进而完成各自被赋予的使命。
诺:这种似乎“降维打击”的命题,你觉得对于高中老师和学生来说,是否合理?或者意义在于哪里?
白:有一定的合理性。近些年来,高考地理中涉及到的大学概念屡见不鲜:如河流袭夺、河流阶地、羊背石、锢囚锋、壶穴等等。对于学生来说,看到这种新概念或者新情境的题目,可能会有畏难情绪,被新定义的“复杂概念”所唬住,造成了视觉上的鸿沟,但是一定程度上对能力强的学生,是一种筛选他们的方法。对于我个人而言,涉及虽多,但并不是让我在平时的课堂中一味盲目的去扩充高阶的地理知识,知识点是扩充不完的,就这类型的题,我觉得应该培养学生的正是一种在短时间内能读新情境题目的内容,运用自己的综合思维选出正确的答案的能力,这也是我平时教学一直欠缺的。针对新概念的高考题,我个人也希望这样的题,在材料中能给比较充足的暗示,或者相关的信息,让学生能在高考紧张的考试氛围中,让有能力的同学能够理解“新概念”,而不是为了难而难,造成信息缺失,做题困难。当然针对新概念,如果时间允许,我会在高三的复习中用新情境教学来适当增加相关的背景知识。
诺:这就带来一个问题了,部分以地理学教育专业为学科背景毕业的高中地理老师们,是不是就开始被驱动去继续研究细分专业学科知识去提升自己了呢?对于年龄大的老师来说,是不是就很勉为其难,对于年轻的老师来说,躺平就已经不可能了?
诺:如果高中老师想主动填补这个信息差的沟壑,尝试重组课程体系,是否可行?
白:我觉得观念上是可行的,但是可能实施上非常困难。通过整理高中知识点与大学的相关高阶概念,重组课程体系,对于学生理解新概念肯定是有帮助的,同时,学生在课下也有能力扩充自己额外的地理知识,对学生会产生一种潜移默化的影响,考场上即使遇见“新概念”也不会慌。在我个人的理解上相当于一个高中与大学专业课程的“衔接”教材。但是高中的老师教学任务较重,也不一定能完全理解并很好的解读大学的新概念,需要专业的领域的人士提供帮助,这仅仅靠一个人或者一个学校,是很难完成的。相当于我们要在高中课本中的基础性与大学知识的专业性之间寻找一个平衡。这样的工作难度丝毫不亚于重新编写一套教材。
诺:那么我们是不是可以这样考虑,当下每一次的高考后,高中老师们所进行的高考命题解析以及趋势分析、解读,各种专家的培训,只是一种权宜之计?它并不能真正帮助高中地理老师去从宏观和微观上根本解决备考的问题,而只是猫和老鼠开的一次总结大会,然后继续下一个轮回的“躲猫猫”游戏?
诺:如果我们找到若干同行,细分版块整理和重构教材,把大学课程的适用性图以及概念补充进校本备考资料,你觉得会对提高成绩有用吗?
白:我觉得肯定是会有提高的。细分板块和重构教材体系,是一个难度非常大的事,如果能发挥全国优秀教师及团队的力量,这种校本教材是非常好的。但是这种校本教材如果是作为一般读物发给学生,而不是在课堂上落实实际的教学内容的话,个人感觉这种对学生成绩的收益微乎其微,因为有难度,学生自学看不大懂,对于一般的学生来说可能就不了了之了。如果能将这样的校本教材补充进入高三的复习课程体系里面,我想效果肯定会更好。结合高三后期复习的模拟试题,我想对学生提分的作用是显而易见的。但是这样的复习课程有一点超纲甚至超前教学的意味,是否会被现在大背景下提倡减负的素质教育所认可?这也是值得思考的一个问题。
诺:你说的发挥全国优秀教师及团队的力量这件事,我觉得不太可行,学校和学校之间,毕竟也存在一定的竞争关系,我如果自己的团队能做好这件事,为什么要把我们辛苦整理出来的复习课程体系分享给别的学校呢?
诺:如果我们选用的是外文高校教材作为基础呢?
白:国外的地理教材内容丰富,研究结果和观点更成熟,更新周期更短,相比我们的大学教材出题素材更丰富。从本节知识锋面气旋与锋面的这一道高考题背后的外文教材内容来看,拓展的知识点是非常丰富,是我们老师扩充自身知识与能力的不错的资料。但是国外的教材在有些理论基础和某些知识体系上与我们通用及普及的有些出入,并且外文教材在资源的获取上和汉化上有难度。高中的地理老师也不是专业的语言老师,这样专业词汇翻译的工作也是一个不小的难度,所以要节选什么知识点作为重构教材的内容是有待商榷和考究的。
诺:所以,这也许就是我们存在和继续发力的方向,况且人工智能是可以在很大程度上解决一些问题的,我觉得关键还是在于老师自己本身,对自己的发展和提升方向的选择,以及职业使命的理解问题。
诺:对于地理学科核心素养培养来说,有没有可能在高考题上很好体现地理实践力的目标和考核指向?
白:地理实践能力是地理学科的核心素养目标之一。从近些年的高考试题来看,地理实践能力在高考试题中的体现越发明显。如近些年的地球运动,出现了与我们常规教学中不一样的情况,如山东卷的十二生肖与浙江卷的春秋分日影子的轨迹应该是一条直线等等。但是在平时的地理教学过程中,地理实践能力也仅仅是停留在试题上,真正的地理实践能力的培养在课堂上很难做到。我认为有如下原因:1.应试教育背景下,中学生学业有压力负担重。地理实践活动开展较少,课堂上的地理实践力培养有限。有些学校一年也没有真正意义上去开展相关活动。2.地理实践活动的开展需要大量的时间与前期准备工作,部分学校看不到“短期”的成绩收益,因此不会展开此类活动或者少开展类似活动。3.地理教师缺乏对学生实地考察等相关的学生实践活动的教学能力,如地质考察过程中常常发现与“书本上”的知识不一致的内容,中学教师缺乏相关的背景知识予以第一时间的指导与纠正。4.学生重视度不够,将地理实践活动认为是“春游”、“郊游”活动,导致实践活动效果不佳。5.部分学校缺乏资金,无相关条件开展地理实践活动。6.易出现学生安全问题。我认为这种课堂与试题的“脱节”可能会让这种地理实践能力仅停留在试卷上。
诺:你别忘了,有一个很时兴的东西,叫“研学”,这一波浪潮和趋势,是可以在某种程度上最大弥补你所提到的问题的。至于能做到什么地步,真的需要全方位的配合和支持。
诺:接上一个问题,我们有没有可能通过实验题的考查去体现自然地理中的热学和力学过程?它会不会在方向上走偏?
白:地理实验题是一个全新的出题角度,地理暂时还没有出现大题中的纯实验题。我认为,热学与力学其它学科的相关知识,是解释地理原理的一种工具。如果去单纯考热学与力学的实验题,我个人认为是有一点本末倒置的。自然地理相当大的一部分涉及物理和化学的知识,虽然现在多方提倡学科的融合,地理实验题的出现符合这种理念。高考中也出现过类似青藏高原的热棒、变质岩的成因、傅科摆、地转偏向力的相关知识,一定程度上体现了地理实践能力。但是如果尺度把握不好,我认为就不属于单纯的高中地理题目了,可能会往地球科学竞赛上偏移。
诺:你提到的地球科学,这正是当下的一个热议焦点。国外的高中地理教材,地球科学是独立的一个学科,就这点而言,非常值得我们深思。最起码,在高中地理教育中进行地球科学独立设科目,也许和地理学科素养培养以及育人目标,并不存在冲突,反而能彻底解决上述可能走偏的问题。
诺:你觉得未来高考会出现更多的实验题吗?
白:我觉得会有以实验题为背景的选择题出现,单纯的地理实验大题出现的可能性不大。地理实验恰恰体现了地理核心素养目标中的地理实践能力。但是地理的结论与观察常常是以大尺度的为准,这种实验与观察和研究的空间尺度与时间尺度都比较长,可能无法像物理化学实验一样在短时间内快速得出结论。如相关气候问题的结论、相关地质问题的结论。所以我觉得未来会有以实验研究为背景或者为素材的情景题出现,单纯类似物理与化学类的实验大题出现的可能行较小。
诺:这就是猫捉老鼠游戏的特点了,你越觉得不可能,我反而越觉得会,尺度的问题,完全可以通过题目的情境和题干的文字组织去完成。我相信总有你看到的那天、那题。
诺:回到最初,我们的教材是否可以在官方层面扩充内容,尽可能去减少信息差?
白:我认为短期内在官方扩充的可能性不大。如今我们提倡“双减”与素质教育,官方的扩充不仅仅会增加教学内容,会与大政策相违背。另外,高考承担着一种选拔人才的功能,如果直接在教材上进行扩充相关的内容,意味着我们的教材难度会升级,只会让我们的学生越来越“卷”,那时候的高考题可能会涉及到更难的内容。再者,地理很多省份改革后成为了赋分学科,赋分背景下,留给学生和老师的课时量是非常有限的,官方扩充后会无形的增加学生学习和老师的教学压力,但是最后学生的高考是通过总分为依据来选择学校,这样做的“性价比”不高。教材的成本也是考虑到的一个问题,这样的内容在官方的教材上增加,会无形的增加教材的成本和教育经费。地区教育质量的差异化会越来越明显。
诺:扩充的同时,还会涉及到学科知识版块细分权重和比例的问题,大气圈、岩石圈、水圈各个圈层的知识,细到多细,没有一个一致的标准和考量,谁多谁少,也许说到底,最后都是个科类博弈的烧脑问题。
诺:高中的培养导向是素质能力,基于信息差的命题特点,会不会弱化了这个引导功能?
白:高中的培养导向是素质能力,这是一个旨在促进学生全面发展的教育理念,强调学生不仅在知识掌握上有所成就,更在创新能力、实践能力、团队合作能力等多方面有所提升。而基于信息差的命题,在某种程度上,并不一定会弱化这个引导功能,但是要处理好信息差题目的出题方式,站在高中学生知识的角度,能解决信息差导致的命题。具体分析如下:
一、信息差命题与素质能力培养的关联性
1.激发探索欲和求知欲:信息差命题通过设置信息的不对称性,激发学生的好奇心和探索欲,促使学生主动寻求答案,这种过程本身就是对学生自主学习能力和问题解决能力的培养。
2.促进批判性思维:在面对信息差命题时,学生需要分析、评估所获得的信息,并作出合理的推断和判断,这有助于培养学生的批判性思维和逻辑思维能力。
3.提升信息素养:信息差命题要求学生具备快速获取信息、筛选信息和利用信息的能力,这有助于提升学生的信息素养,使其能够更好地适应信息化社会的发展需求。
二、如何确保信息差命题不弱化素质能力培养
1.明确教育目标:在设计信息差命题时,应明确其教育目标,确保命题能够促进学生素质能力的全面发展,而不是单纯追求概念的“高大上”和难。
2.合理设置命题难度:信息差命题的难度应适中,既能够激发学生的挑战欲,又能够避免学生因难度过大而产生挫败感。
3.结合多种教学方式:信息差命题可以启发平时的教学方式,如项目式学习、探究式学习等,以形成多元化的教学模式,更好地促进学生的素质能力培养。
诺:所以我们还是要继续寻找有志于此的朋友,欢迎加入我们这个团队。如果您有外文教材汉化能力、包括英语在内,以及俄语、韩语、法语、日语的翻译能力,以及地理试题制图能力的朋友,请跟我们联系。但是最重要的特质,就是情怀,我们需要有情怀的你,跟我们一起做想做的事,不论名利,不论付出,为爱发电。
就题、事论教材
为了达到本图文的最终目的,我们还是花点时间,看看在外文教材中,与这部分内容直接关联的整个知识版块是怎样架构与呈现的:(每页下附该页的汉化内容)
第9章
中纬度气旋
北美东部1992-1993年的冬季在3月中旬一个周末以风暴天气而结束。3月13日和14日,当93号暴风雪袭击来临时,南部的水仙花早已开放,人们正在迎接春季的到来。巨大的风暴给从阿拉巴马州到加拿大东部沿海省份的广大地区带来创记录的低温、低压和降雪。
这一巨大的风暴怪物携带着狂风、大雪向阿帕拉契亚山脉山脊移动时,形成的暴风雪横扫淹没了这一广大区域。虽然风暴中心的气压比有些飓风中心气压还低、风力有时也和这些飓风强度一样,但它不是热带风暴,而是一个典型的 冬季气旋 。
▲沿冷锋发展的积雨云鸟瞰图。(图片来源:Mike Thiess/国家地理图库)。
▲(左半部分)
—比较、对比与 暖锋 和 冷锋 相关的典型天气;
—解释 锢囚锋 的概念和与锢囚锋有关的天气;
—描述挪威气旋模式(诺爸爸觉得这里的挪威气旋模式一般意义上来说就是指 锋面气旋 。因为挪威地处格陵兰岛和冰岛两个大冰原的东南方,是欧亚大陆受极地气团影响最大的国家,因此极锋理论,其现象典型于此而命名就不奇怪了,这个理论源自1919年J.皮叶克尼斯提出锋面气旋概念模型[1](被称为挪威模型);
—描述一个典型 中纬度气旋 的整个活动周期中,各个阶段的过程特点;
—描述一个其低压中心位于你所处位置以北200公里的发育成熟的 中纬度气旋 过境时的天气;
▲(右半部分)
—解释为什么高空气流的辐散是 中纬度气旋 发育和发展、以及加强的必要条件;
—列出影响 北美中纬度气旋 发育和发展的主要地点;
—描述一个 阻碍性的高压系统 以及它们是如何影响中纬度地区的天气的;
—描述冬季美国中北部上空与 囚锢锋 有关的天气;
—解释某个中纬度气旋的 输送带区模式 ,并简述它因基于其基础而得以形成的三个相互作用的气流输送带区;
▲以上部分为上图汉化内容
▲(左上部分)前面几章考察了天气的基本要素和大气运动的动力学,这些知识可以直接用于认识中纬度地区天气型的逐日变化(见图9.1)。就我们所关心的问题,中纬度地区大致包括从阿拉斯加的南部到佛罗里达的北美地区,基本是西风带地区,其天气多是由 中纬度气旋 所产生的。这些相同的天气现象被天气预报员简称为低压系统或低压。因为天气主要是由中纬度气旋中的锋面造成的,所以我们将从这些气旋的基本结构开始讨论(见图9.2)。
▲(左下小文字部分)*中纬度气旋有许多不同的名称,包括波状气旋、锋面气旋、温带气旋、低压系统,或就简单地称之为:低压。
▲(右部分)(有部分内容是在下一页面,为保持阅读的完整性,我把它们完整地呈现在这一部分里了。)
锋面天气
基本天气模式——锋
中纬度天气最突出的特征之一是变化的突然性和多样性(见图9.1),这种突然变化大多数与 天气锋的经过有关。锋是具有不同密度的气团之间的交界面,通常一个气团比另一个暖和含有更多的水分。然而锋面可以形成于任何两个不同的气团之间,当考虑大尺度的不同气团时,两者之间的分界区域(锋)相对较窄,在天气图上用一条线来表示。
通常,锋面一侧的气团运动比另一 侧的气团运动要快,因而,活跃的气团会进入另一气团控制的区域并与之交绥。在第一次世界大战期间,挪威气象学家把气团相互作用的这一区域形象地比喻为战场上标记为“锋”的前线。沿着这条“冲突”地带,中纬度气旋在西风带里发展和形成了大量的降水和恶劣天气。
当气团移动进入另一气团控制的区域时,虽然会沿着锋面发生较小的混合,但当气团爬升到另一气团之上时仍保持其原来的特性。无论哪个气团向前运动,总是较暖的密度较低的空气被强迫抬升;反之,较冷密度较大的气团则像楔子一样,在它上面会发生抬升运动。术语爬升一词就是用来表示暖气团滑升到到冷气团之上这一过程的。
锋面的基本形式有五种: 暖锋、冷锋、静止锋、锢囚锋和干线 。
▲(图9-1上部分)沿着冷锋生成的晚春风暴(照片由Mike Hillingshead/照片研究人员,股份有限公司拍摄)
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图切分并根据文中信息,▼在图上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白。)
(b)沿AB线段剖面的三维示意图
▲图9.2 中纬度气旋的理想 结构。(a)表示锋面、气团和地面风场的概览图;(b)沿线段 AB的暖锋和冷锋三维结构图
暖 锋
当锋面位置移动使得较暖的空气侵入原来较冷空气所占据的区域时,该锋面就称为 暖锋 (见 图9.3)。在天气图上,暖锋用带有朝向冷空气区的红色半圆的红线表示。在落基山脉东边,暖锋往往伴随着从墨西哥湾进入美国的热带海洋气团(mT),该气团“滑行”占据陆地冷空气的位置, 气团分界处具有非常缓的坡面,平均坡度约为1:200(高度与水平距离之比)。这相当于如果你径直朝着暖锋行走200千米的路程,锋面抬高的高度为1千米。
随着暖空气沿冷空气楔的上升,暖空气开始扩展并绝热冷却,结果上升空气中的水分凝结形 成云并可能产生降水。图9.3a中的云列是典型的暖锋逼近的现象。暖风临近的第一个信号是在锋面前方约1000千米或更远的地方形成卷云。另一个暖锋临近的特征是喷气机的航迹,在晴朗的天空,当凝结的飞机航迹持续几个小时时,可以断定那里有暖湿空气上升运动。随着锋面的逼近, 卷云变为卷层云并逐渐与更浓密的高层云融合在一起。大约在锋面前方约300千米处会出现较厚的层云和雨层云并可能开始有降水出现。因为暖锋的坡度较缓,所以由锋面抬升作用形成的云层覆盖的区域很大并可能形成持续的小到中雨(见图9.4)。但是,如果上面的气团较干燥(露点温度低),则云很少有发展也不会有降水。在炎热的夏季月份,当出现湿条件不稳定时空气会被强迫抬升,这时会形成高耸的积雨云和雷暴(见图9.3b)。
正如在图9.3中看到的那样,暖锋的降水发生在地面锋线位置的前面。所以,其形成的降水落时都必须经过下面较冷的气层。这样,在持续下小雨的时间内,大量的雨滴蒸发而使空气饱 和,结果使层云得到发展。这些层状云有时会快速向下发展而给需要靠肉眼观察着陆的小型飞机的飞行员带来麻烦:前一分钟还有不错的能见度,而下一分钟可能进云团(锋面雾)而看不见机场跑道。
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图切分并根据文中信息,▼在图上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白。)
(左图与图下文字说明部分)
图9.3 暖锋。(a)理想化的暖锋时的云和天气,一年中的大多数情况下,暖锋在大范围地区造成小到中雨;(b) 在温暖季节,当条件不稳定大气被强迫抬升时,常常出现积雨云和雷暴
(右边文字部分)
在冬季偶尔会出现较暖的气团被强迫抬升到冰点温度的冷空气层上面,这种情况可能造成危险的驾驶条件。当雨滴经过低于冰点的空气层时会变成过冷雨滴,而这些过冷雨滴与地面接触后就会冻结形成所谓冻雨或釉状冰层。
随着暖锋过境,温度一般会逐渐升高。因为两个邻近气团之间的温度差异很大,温度的升高非常明显。除此之外,通常风向的变化也十分显著,这时风向会从东风或东南风转变为南风或西 南风(关于风向的转变将在后面专门说明)。逐渐侵入的暖气团的水分含量和稳定性在很大程度上决定了天气转晴所需要的时间。在夏季,锋面后面的不稳定暖气团中会有积云和偶尔出现的积雨云,这些云可能产生强降水,但通常分布比较分散且持续时间短。表9.1列出了北半球暖锋过境时可能出现的典型天气状况。
(右下部分关于左下图的文字说明部分,此图为实景图故免)
图9.4 暖锋带来的降水(图自David Grossman/Alamy)
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图及表格切分并根据文中信息,▼在图上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白。)
(左上表格)
表9.1 暖锋伴随的典型天气状况(北美地区)
(中间文字)
冷 锋
当活跃的冷空气团进入暖气团控制的区域时,冷暖气团之间的不连续地带就称为冷锋(见 图9.5)。在天气图上,冷锋用蓝线表示,蓝线上有指向暖气团一侧的蓝色三角符号。因为摩擦力的 作用,接近地面的冷锋锋面的空气要比其上的空气移动得慢,其结果是冷锋锋面在移动过程中会逐渐变得陡峭。平均而言,冷风的坡度大约是暖锋的两倍,大致为1:100。此外,冷锋前进的速度约为80千米每小时,比暖锋快50%。由于锋面坡度和移动速度的差异,相对于暖锋而言,冷锋造成的天气往往比暖锋更为剧烈。
随着冷锋临近,通常从西边或西北方向可以远远看见塔状云出现。在锋面附近,乌黑色的可怕的云带预示着将要发生恶劣天气。沿着冷锋锋面的暖湿空气常常会被迅速强迫抬升而释放出大量潜热增加空气的浮力而使其不稳定,其结果是伴随着积雨云发展成熟而频频带来倾盆大雨和大风。因为冷锋在较短的空间距离上产生与暖锋大致相同的抬升量,所以通常其产生的降水更强但持续 时间较短(见图9.6)。冷锋经过时伴随有显著的温度下降和风向由西南向西北的转变。本章后面将揭示这一风向转变的原因。
冷锋后面的天气主要受极地大陆气团(cP)内空气下沉运动的控制,因此锋面过后立即出现温度下降和天气转晴。虽然高空的下沉运动会产生绝热加热,但对地面温度影响很小。冬季,冷 锋过后的漫长而晴朗的夜晚造成的辐射冷却会使地面温度急剧下降。与此相反,在夏季热浪期间, 冷锋过后会带来舒爽的降温,有时晴朗凉爽的极地大陆气团(cP)可以取代炎热湿闷的热带海洋气团(mT)。
当冷锋后面的空气经过相对较暖的陆地表面时,地表辐射可以加热空气而产生浅层对流,在冷锋后面形成低的积云和层积云,但高空的下沉运动使得气层相对稳定,所以这些云不会在垂直 方向发展得很厚,也很少产生降水。一个例外是第8章讨论的湖泊效应降雪,因为冷锋后面的冷空气在经过较暖的水面时会获得大量的热量和水汽。
在北美,当极地大陆气团与热带海洋气团相遇时最容易形成冷锋。但是,冬季较干的北极大 陆气团(cA)侵入到极地大陆气团或极地海洋气团时也可能形成冷锋。在陆地上,极地气团较干, 所以北极冷锋可能带来非常小的降雪。相反,北极锋经过较暖的水体时则可能造成强降雪和大风。表9.2列出了北美冷锋经过时的典型天气现象。
(左下角图与右边图释文字)
图9.5 快速移动的 冷锋和积雨云。如果暖空气不稳定则常常出现雷暴
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图右下角表格切分并根据文中信息,▼在表格上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白,上图为实景图不做图内文字汉化,只作图释汉化。)
(上图实景图文字释义)
(上图左下角文字)
北美东部沿海一带有时会受到另一类称为后门冷锋的影响。大多数冷锋是从西或西北方向而来的,而后门冷锋则来自东面或东北方向,并因此而得名。在中心位于加拿大的强大高压系统顺时针环流的驱动下,来自北大西洋的寒冷、密集的极地海洋空气(mP)取代了大陆上较暖和较轻的空气,如图9.7所示。后门冷锋主要发生在春季,它会带来低温、低云和毛毛雨,甚至偶尔也带来雷暴。夏季很少有后门冷锋,但如果出现,凉爽的空气会将美国东北部的人们从仲夏的热浪中解救出来,而很受欢迎。
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图切分并根据文中信息,▼在图上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白。)
(a)
(b)
(右上角图释义)
▲图9.7 东北地区后门冷锋天气,当来自北大西洋的湿冷海洋极地气团进入内陆时,潮湿的海 洋极地气团使早春温暖阳光的天气变得寒冷和阴沉(图中温度为华氏度——译者注)
(本页文字部分)
准静止锋
有时来自锋面两侧的气流既不向冷气团方向也不向暖气团方向运动,而是几乎平行于锋线运动,其结果就是锋面的位置不再移动或很缓慢地移动,这种情况就称为准静止锋。在天气图上,静止锋的表示方法是蓝色三角形指向暖空气一侧而红色半圆指向冷空气一侧(见图9.2a)。因为有时气流 会沿着静止锋发生爬升,所以有可能出现小到中雨。静止锋可以在一个区域停留好几天,在这种情况下可能发生洪涝。静止锋开始移动后,就会成为冷锋或暖锋,具体要看气团的移动情况。
锢囚锋
第四种锋的主要类型是锢四锋,此时快速移动的冷锋超过暖锋,如图9.8a,b所示。随着冷空气的楔入使暖锋抬升,在前进的冷空气和沿其滑行的暖锋下部空气之间形成一个新的锋面,这一过程就是所谓锢囚(见图9.8b)。
锢囚锋形成的天气变化较大,大多数降水是由被强迫抬升的暖空气形成的(见图9.8c),但当条件适合时,新生成的锋面自身也可以产生降水。
锢囚锋有两种,一种是冷型锢囚锋,另一种是暖型锢囚锋。在图9.9a所示的锢囚锋中,冷锋后面的空气比其超过的空气要冷,这是在落基山以东最为常见的锢囚锋类型,称为冷型锢囚锋。冷型锢囚锋常常产生暴雨,类似于冷锋形成的天气。同时,冷锋后面的空气也可能比其超越的空气要暖而形成暖型锢锋,这些暖型锢锋(见图9.9b)常常发生在太平洋沿岸地区,这里较暖的极地海洋气团会侵入较寒冷的在陆地生成的极地气团。因为锢囚锋的复杂性,它们在天气图上常常既可以画为暖锋也可以画为冷锋,这取决于是哪种类型的空气侵入。但有时,锢囚锋在天气图上用带有交替的指向运动方向的紫色三角形和半圆紫色线来表示。
干线
有时仅用 锋面边界两侧 的温度差异进行锋面分类可能造成误导,因为湿度也会影响空气的密度。在其他所有因子相等的情况下, 湿空气要比干空气密度小。夏季,起源于 北部大平原 向东南方向移动的气团取代密西西比流域下游暖湿空气的情况并不少见。虽然向前移动的气团并不一定比被它取代的气团温度低,这时锋面通常是以冷锋的形态发展的。简言之,此时较干的空气密度较大因而在其推进的过程中会将湿空气强迫抬升,这与冷锋情况非常相似。这类锋面通过时会出现显著的湿度陡降而并没有明显的温度下降。这种类型的界面就称为 干线 ,经常形成于 南部大平原 。来自西南部 干燥的热带大陆气团(cT) 与来自墨西哥湾的 潮湿热带海洋气团(mT) 相遇时就会形成干线。干线现象出现在春季和夏季,常常沿从得克萨斯到内巴拉斯卡一线形成一个向东移动穿越大平原的 强暴雨带 。通过比较边界西部cT气团和东部的mT气团的露点温度很容易确定出干线(见图9.10)。
▲以上部分为上图汉化内容
(这里我把上图切分并根据文中信息,▼在图上作汉化标注,让大家看得更清楚和明白。)
图9.8 锢囚锋形成阶段及其与中纬度气旋演变的关系。暖空气被强迫抬升后,系统开始消亡, 阴影区表示最可能产生降水的区域。
(a)冷型锢囚锋
(b)暖型锢囚锋
▲图9.9 冷型锢囚锋(a)和冷型锢囚锋(b)
▲以上部分为上图汉化内容
▼下接内容即为本文开头部分
以上内容前文已经汉化呈现,此处不再做处理。至此,关于该题所涉及包括 干线 在内的“天气系统”知识版块已经呈现完毕。