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郁闷，被她（三圈环流）欺骗了十几年！
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“她”就是三圈环流。
题目有些吸引眼球，这里不是风花雪月的地方，只是借用拟人化的写作手法。
这段时间，一直被大气环流的问题困饶，总想在头脑里形象、清晰地构建一个大气环流的三维结构，始终有些无策。这几天事情多，睡不好，展转中，今日终于豁然——可以借助水流来理解，水流比气流直观得多，道理却是一样的：河流横断面上有极弱的环流，但谁也不会说河水是在两岸之间流动！
大气环流的主流是叠加了涡旋波动的纬向运动，两个厚实贯穿于地面和高空，一个单薄局限于低空，即三个风带：
1、赤道及其附近：地面和高空都是东风，高空有东风波动，地面即信风带；
2、中、高纬度地区：地面和高空，整个对流层都是西风和西风波；
3、极地东风带：局限于近地面层，高空是西风。
为什么中纬度地区地面和高空都是西风控制？为什么气象卫星云图的云系都是向东移动？道理就在这里。
可悲的是，一直以来，三圈环流——主要指极弱的经圈环流，除了低纬度的哈得莱环流圈，其他两个弱到几乎可以忽略的东西，却招摇过市，次要的三圈环流被我们当成了大气环流的主流；或者至少是当成同等强度的运动形式，享受了同等地位的待遇——就象傻到把后宫的婢女当成皇后来伺候！
说欺骗有些过分，被蒙蔽误解却是普遍的，几乎是所有地理教师，说99%还有些保守，999.999‰也不过分。我们被蒙蔽得执迷不悟，她却风姿绰约得喧宾夺主！能不郁闷吗？！那么多人的智力和眼睛被愚弄，问题出在哪里？
就是普遍出现在中学教材中的全球大气环流示意图：地面的三风四带没问题，主要是侧面图中的三个环流圈，表达示意高空气流的几个箭头有必要改过来：长度短一些，采用虚线表达，或者索性只保留地面的三风四带。
大学的气象气候教材堆砌了过多的专业术语，地理系学生大都是一头雾水，到了中学教学又停留在教材的浅显层次，能不被蒙蔽？此文之所以用如此轻佻的文字也是迫不得已，准备写篇严肃点的东西去投稿，但估计说服力会大打折扣。
明明有非常成熟的表达形式，却为了照顾中学生的理解认知能力，给大家的科学素养留下了极大的障碍：婴儿的学步车，却要被我们成人当成出行的交通工具，这个问题是不是很严重？
还有多少人要被蒙蔽？
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发表评论 评论 (24 个评论)
- 回复 simianshan
我其实没看懂你到底写了什么，不过在中学地理教育中，虽讲到了三圈环流，但我们真正用到的还是其组成部分中的地面部分，也就是三风四带。你还把它搞的复杂了。
- 回复 zgmm
完整的大气环流结构，被我们中学地理体系理想化和简化之后，被许多人误解了。
最典型的严重的误区是：因为三圈环流的示意图，固执地认为环流的高空风向与地面风向相反。许多地理教师根本不能理解——为什么整个对流层地面和高空都是西风。
这个误区，可以说一直在大学地理系学生和中学地理教师中延续，这个后果，自己糊涂了那么久，所以才觉得严重。
这里自己唯一的灵感是：借助水流来理解，为什么中、高纬度地区整个对流层地面和高空都是西风，却可以形成中纬环流圈（费雷尔环流圈），是个很弱的环流圈。
就象河流底层和表层都向下游流动（就向地面和高空都是西风），在河道转弯处，河流横断面上同样可以形成极弱的环流（类似费雷尔环流圈）。
现在的办法是，索性减去三圈环流，保留三风四带（某些新教材是这样做了）；给教师的参考书中，详细补充一些经圈环流比纬向环流要弱得多的资料和示意图。
前段时间整理的《重新认识大气环流》是对比较新的大学教材的学习，分别从平均水平环流、纬向环流和经圈环流分解学习，全面地认识了大气环流。与过去自己学的教材相比，补充了一些新的资料，图形丰富些。
但学过之后都解剖成了知识碎片，自己苦于无法形成一个有机的整体，现在借助河流，可以很轻松地理解了，能不高兴吗？！昨天又发现一个也许是巧合的现象：北半球的赤道东风带、西风带符合右手法则，南半球符合左手法则，哈
对这点感悟，适合地理教师的专业知识的学习，也适合大学教师在气象教学。为什么大学的教学非要那么学术化和抽象化呢？
大学需要把严肃的学术和直观生动结合起来。比喻和形象是一切知识学习的高效途径。
教师的专业化，就要求我们对学科的知识理解，不能仅局限于初等教育的教科书的水平。我们为什么要自己划地为牢呢？这是一种懒惰思想！
中学的学科知识，表达很简洁，这里又需要中学教师向学术化靠拢。中学教师参与学科的学术性探讨，过去很普遍，现在在国外也常见（许多中学教师，也同时是大学的教师），他们的教学能力，比单纯的大学教师要高。
- 回复 kumozhai
人教论坛也就这个问题展开了讨论，教材编者丁尧清老师也积极参与这个问题的交流哦。过来这边看看大家的观点。
http://chat.pep.com.cn/lb5000/topic.cgi?forum=81&topic=1318&show=0
- 回复 zgmm
本文第一时间2006-5-11 7:56:02发于自己的blog，是因为此前做过深入的知识整理重新认识大气环流。
现在人教社的教材编辑丁尧清老师也参与了这个问题的交流，有些奇怪和纳闷，丁老师说“纬向的环流并非如前述总结的那么明显”，是不是经向的环流的打字笔误？如果不是，丁老师却似乎也存在错误的认识。
自己后面的看法，会相继发到以上论坛，道理越讨论就越清晰，可惜这个问题有些难，许多教师可能不想费心思和脑力。
这里重申一下：只是便于自己直观地理解大气环流知识，而不是要推翻三圈环流，更不是要证明什么新的大气环流理论。但有了对大气环流的全面认识之后，教师自己在理解诸多的大气现象时，就不要老是机械地套用简化理想的三圈环流了，它仍然是经典的，对学生对教学也是十分很有效的，但我们自己必需知道问题的实质是什么。
虽然这个问题不是中学教学需要深入学习的目标，但涉及到数十万地理教师的专业和科学素养，这和自己的面子问题比较起来，才是显得更严重更迫切的事情，应该引起相关专家们的足够重视。
- 回复 zgmm
借助水流的直观，只是寻找一个对应、具体的事物原型来理解问题和观测事实而已。纯粹只是自己的一种知识理解方式，连简单的推理都不是。探求未知的科学原理需要创造性，理解已知的科学知识同样需要创造性。
自己觉得很有效，也有可比性：都是流体，水流和气流都可以产生波动、脉动和湍流。自己做了个“水流麻花”的小实验：拿个一次性的杯子，把下面剪个稍大的不规则洞，观察一下水流的情形。 大气环流是不是非常类似于“气流麻花”或者“气流绳索”的样子？
- 回复 zgmm
http://www.hort.purdue.edu/newcro
http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring05/atmo336s2/lectures/sec4/general.html
http://www.deh.gov.au/soe/2001/atmosphere/introduction-4.html
这个太象气流麻花了。
This image shows global humidity patterns (April 27, 1995, at 1745 UTC, measured by the GOES 8 satellite). The areas with the lowest humidity (brownish) are those that have the weakest circulation and were feared by sailors because of a lack of sustained winds.
http://www.indiana.edu/~geol105/1425chap4.htm
http://www.ocean.washington.edu/courses/envir202/Water_lecture_1.html
http://www.uwgb.edu/dutchs/EnvSC102Notes/102HowEarthWorks.HTM
- 回复 zgmm
大气是一种复杂的旋转流体，其大规模的时空运动构成了大气环流的全部内容。大气环流是气候系统中主要的子系统，也是长期大气变化和气候研究中最重要的基本部分。长期以来，人们一直致力于理解大气环流的基本特征和演变规律，因为没有对大气环流主要特征及其动力学过程的了解，就不可能对其运动规律给出满意的物理解释，也就不可能使长期天气预报和气候预测建立在牢固的基础之上。
现实中的大气环流的结构是如此复杂，以致于我们对大气环流的研究主要限制在对气候平均环流的认识上。尽管大气环流受一组物理定律所制约，但由于数理技术上存在种种无法克服的困难，使得我们对大气环流的大部分认识仍然主要源于气象观测的诊断结果。因此，正如Lorenz所言“随着大气观测过程的重大改进，我们对大气环流的认识也会有重大的进展”。这说明对大气环流的认识绝对不会只停留在一个水平上。
近10年来，气象观测技术和数据处理技术已比过去有了明显的提高，特别是资料同化技术的引入，使得气象观测的数据无论从质上还是量上都有了长足的进步，NCEP/NCAR再分析资料就是一个很好的例子。既然观测资料的质量有了提高，那么根据新的资料重新以图的形式来绘制大气环流的基本特征也就成为一件顺理成章的事。这是促使我们出版这套全球大气环流气候图集的最初动机。由于熟知大气环流的基本特征和三维图像应当是每一位从事天气和气候研究工作者所必须具备的基本本领，因此就更有必要出版一套能够从各个侧面来详尽地展现大气环流基本特征的图集。本套图集初步分为五册，具体是：第一册，气候平均态；第二册，变率；第三册，基本模态和遥相关型；第四册，能量、动量和各种输送；第五册，持续性和谱特征。这套图集尽可能地涵盖大气环流的一些主要方面，但并不意味着它涵盖了大气环流的方方面面。完成这样一套图集需要大量细致的诊断工作，虽然不是一件容易之事，但也不是什么特别的创新。在这个倡导创新的时代，如果本套图集能为他人创新提供少许基础或能为他人在进行创新性研究时提供了某些参考的话，作者也就心满意足了。
本套图集仅仅是给大气科学研究工作者提供大气环流基本特征的真实素材，尽可能把不加修饰的原貌展现给读者，而并不对结果加以分析。这样做有两个基本的好处，一是能充分体现“仁者见仁，智者见智”；二是不会把作者认识上的片面性强加于读者，从而不会对读者的自身认识有丝毫的影响，不会对读者认识上的原创性有丝毫的抹煞。这样，读者可以通过对自己所关心结果的认识、思考、感悟和提炼，从而形成自己独有的大气环流观。
总之，这套图集如果能够对从事大气科学的科研人员有所裨益、如果能够成为气象工作者常用的手册，那就是作者的最大心愿！
在本套图集的编辑过程中，自始至终得到了曾庆存先生的指导和大力支持，作者深表谢意！本工作还得到了国家自然科学基金重点项目(49735160)、中国科学院资源环境领域知识创新工程重要方向项目（KZCX2–203）、中国科学院大气物理研究所创新基金项目(8-1301)、大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室、中国科学院全国优秀博士学位论文作者专项基金及国家自然科学基金项目(49905007)的资助，在此一并表示衷心的感谢！
- 回复 zgmm
上面的文字来自气象出版社出版.李建平著的《全球大气环流气候图集》的前言。
从写下重新认识大气环流开始，到现在，非常欣慰，自己对大气环流的理解终于可以划上一个句号了！
仿佛走进了一个迷宫，如果要写，只能写一篇评述性的文字，因为确实有许多人有误区，三圈环流还是很简明的一个模型，但有局限性，所以对她的理解必须结合现代气象科学的观测事实！
上面的图，是目前看到的最直观的表达方式，但也会让人产生误解的，这里自己的看法是——可以把纬向运动看成是管道中的气流，同时有横向旋转构成了经圈环流。如果是烟民，可以站在打开的窗口，观察抽烟时烟雾的涡旋运行特点，当然也可以注意观察烟囱的烟雾，特别是有风的时候，烟雾的运行特点，这样就能准确把握了。
下面是自己画的图，地面和高空的纬向风速，是不是有旋转扭曲的特点，当然，高空风带的范围，也许并不与三圈环流的界限完全重合。
确实，“现实中的大气环流的结构是如此复杂”，所有的理解都只能是尝试性的解决，对大气环流的真实状况，我们的认识只能做到相对的接近，细节几乎是很难把握的。
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彩虹炫
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匿名卡
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stelia
不好意思啊，我看过了，可以这样认为吗？你觉得纬向环流是主要的，但是没有三圈环流（经向环流），会有地面上的四个气压带吗？因为有2个我们一直说是动力形成的气压带啊，这个动力不是来自经向环流吗？我不太明白啊，还有，到底为什么对流层从高空到地面都是西风呢？你还是没有解释啊。照你的说法，那么南半球的西风带应该也都是从上到下都是西风了啊，但是为什么有的资料又说是有青藏高原的存在呢？
不好意思啊，我实在是很糊涂了，才会问的，请发信到我的信箱stelia@126.com，请你帮我弄清楚这个问题吧，谢谢了！
- 回复 zgmm
可以参考，或把文章打印后阅读：http://xingyun.org.cn/blog/user1/267/archives/2006/4368.html
大气环流的原因和结果一定能那么机械地分割吗？
就象是“先有鸡还是先有蛋”的问题一样。大气气压差异，既有热力原因，又有动力原因，大气运动不是现在开始的，一经运动，热力原因和动力原因是相互联系影响的。
上世纪40年代以前，气象学家普遍认为，大气环流主要是气压差异产生运动的结果，气压场在其中起了主要作用。其实，罗斯贝则指出气压场不是主导，风场是主导，高空西风波充分发展可以形成高、低压中心，不少实验也证明了这一理论的正确性。大气环流究竟是气压场还是风场为主导成了学术界长期争论的问题。
我国气象学家叶笃正建立的大气运动适应尺度理论，解决了国际气象学界长期争议不休的一个重要问题，得到学术界的一致好评。
对流层从高空到地面都是西风，是现在的观察事实，原因我也无力解释，要是能解释清楚，也成气候学家了，但大致可根据热成风去理解。
南半球的西风带当然也是从上到下都是西风了，青藏高原的阻挡，改变了空气运动的状态，把高空的西风急流分成了南北两支。
以上这些问题，都只是教师自己的专业知识问题，不需要和学生讲，学生主要了解地面的三风四带的分布。
自己思考这些问题，是因为许多教师在深入思考问题时，遇到了许多困难。原因就是，按三圈环流理论来简单理解大气环流产生的。
