大氣中的運(yùn)動(dòng)

1、本章教學(xué)目的 通過本章教學(xué)，使學(xué)生初步掌握大氣環(huán)流的通過本章教學(xué)，使學(xué)生初步掌握大氣環(huán)流的基本特征；掌握大氣運(yùn)動(dòng)、溫壓場結(jié)構(gòu)的基基本特征；掌握大氣運(yùn)動(dòng)、溫壓場結(jié)構(gòu)的基本原理本原理.本章教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：氣壓場特征分析、溫壓場結(jié)構(gòu)理論；大氣水平氣壓場特征分析、溫壓場結(jié)構(gòu)理論；大氣水平運(yùn)動(dòng)的原因和形式；大氣環(huán)流在天氣、氣候中運(yùn)動(dòng)的原因和形式；大氣環(huán)流在天氣、氣候中的作用的作用. 大氣時(shí)刻不停地運(yùn)動(dòng)著，運(yùn)動(dòng)的形式和大氣時(shí)刻不停地運(yùn)動(dòng)著，運(yùn)動(dòng)的形式和 規(guī)模是復(fù)雜多樣的規(guī)模是復(fù)雜多樣的. . 大氣運(yùn)動(dòng)使不同地區(qū)、不同高度間的熱大氣運(yùn)動(dòng)使不同地區(qū)、不同高度間的熱 量和水分得以交換和傳輸，直接影響著量和水分得

2、以交換和傳輸，直接影響著 天氣的變化和氣候的形成天氣的變化和氣候的形成. . 大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因在于氣壓的分布的大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因在于氣壓的分布的 不均不均第一節(jié)第一節(jié) 氣壓隨時(shí)間和高度的變化氣壓隨時(shí)間和高度的變化一一 氣壓隨高度的變化氣壓隨高度的變化l 氣壓是隨高度的增加而下降的氣壓是隨高度的增加而下降的. .1 靜力學(xué)方程靜力學(xué)方程 前提前提靜力平衡靜力平衡 推導(dǎo)推導(dǎo) 討論討論(1) (1) 單位高度氣壓差單位高度氣壓差: : (2) (2) 單位氣壓高度差單位氣壓高度差(h):(h):n 同壓下，單位氣壓高度差與溫度成正比同壓下，單位氣壓高度差與溫度成正比n 同溫下，單位氣壓高度差與氣壓

3、成反比同溫下，單位氣壓高度差與氣壓成反比2 壓高方程壓高方程壓高方程表示：壓高方程表示：l 氣壓隨高度的增加而按指數(shù)規(guī)律遞減；氣壓隨高度的增加而按指數(shù)規(guī)律遞減；l 大氣底層，氣壓遞減得快，在高層遞減大氣底層，氣壓遞減得快，在高層遞減 得慢；得慢；l 在溫度低時(shí)，氣壓遞減得快，在溫度高在溫度低時(shí)，氣壓遞減得快，在溫度高 時(shí)，遞減得慢時(shí)，遞減得慢.第一節(jié)第一節(jié) 氣壓隨時(shí)間和高度的變化氣壓隨時(shí)間和高度的變化二二 氣壓隨時(shí)間的變化氣壓隨時(shí)間的變化l 氣壓是隨高度的增加而下降的氣壓是隨高度的增加而下降的. .1 氣壓隨時(shí)間變化的實(shí)質(zhì)氣壓隨時(shí)間變化的實(shí)質(zhì) 大氣質(zhì)量重新分配的結(jié)果大氣質(zhì)量重新分配的結(jié)果2 氣

4、壓隨時(shí)間變化的原因氣壓隨時(shí)間變化的原因 氣壓的變化，表面上是由于空氣柱重量增加氣壓的變化，表面上是由于空氣柱重量增加 或減少引起，實(shí)質(zhì)上由于空氣柱質(zhì)量變化而或減少引起，實(shí)質(zhì)上由于空氣柱質(zhì)量變化而 引起引起.空氣柱質(zhì)量空氣柱質(zhì)量的變化主要由的變化主要由熱力熱力和和動(dòng)力因子動(dòng)力因子引起：引起：熱力因子熱力因子：溫度升高或降低引起的體積膨：溫度升高或降低引起的體積膨 脹或收縮、密度的增大或減少以及伴脹或收縮、密度的增大或減少以及伴 隨的氣流輻合所造成的質(zhì)量增多或減隨的氣流輻合所造成的質(zhì)量增多或減 少少.動(dòng)力因子動(dòng)力因子：大氣運(yùn)動(dòng)所造成的氣柱質(zhì)量的：大氣運(yùn)動(dòng)所造成的氣柱質(zhì)量的 變化變化.空氣運(yùn)動(dòng)狀況：

5、空氣運(yùn)動(dòng)狀況：n 水平氣流的輻合與輻散水平氣流的輻合與輻散水平氣流輻散水平氣流輻散：特定區(qū)域理的空氣質(zhì)點(diǎn)逐漸向周：特定區(qū)域理的空氣質(zhì)點(diǎn)逐漸向周 圍流散，引起氣壓降低的現(xiàn)象圍流散，引起氣壓降低的現(xiàn)象.特點(diǎn)特點(diǎn)：前面空氣運(yùn)動(dòng)快，后面運(yùn)動(dòng)慢：前面空氣運(yùn)動(dòng)快，后面運(yùn)動(dòng)慢水平氣流輻合水平氣流輻合：特定區(qū)域理的空氣質(zhì)點(diǎn)逐漸聚集：特定區(qū)域理的空氣質(zhì)點(diǎn)逐漸聚集 起來，引起氣壓升高的現(xiàn)象起來，引起氣壓升高的現(xiàn)象.特點(diǎn)特點(diǎn)：前面空氣運(yùn)動(dòng)慢，后面運(yùn)動(dòng)快：前面空氣運(yùn)動(dòng)慢，后面運(yùn)動(dòng)快空氣運(yùn)動(dòng)狀況：空氣運(yùn)動(dòng)狀況：n 不同密度氣團(tuán)的移動(dòng)不同密度氣團(tuán)的移動(dòng)冷、暖平流氣團(tuán)性質(zhì)不同，密度也不同冷、暖平流氣團(tuán)性質(zhì)不同，密度也不同冬

6、天，冷平流造成流經(jīng)之處氣壓升高；冬天，冷平流造成流經(jīng)之處氣壓升高；夏季，暖平流造成流經(jīng)之處氣壓降低夏季，暖平流造成流經(jīng)之處氣壓降低.空氣運(yùn)動(dòng)狀況：空氣運(yùn)動(dòng)狀況：n 空氣的垂直運(yùn)動(dòng)空氣的垂直運(yùn)動(dòng)氣壓隨時(shí)間的變化氣壓隨時(shí)間的變化 實(shí)際大氣中氣壓變化的原因往往是由實(shí)際大氣中氣壓變化的原因往往是由多種情況綜合作用的結(jié)果多種情況綜合作用的結(jié)果.3 氣壓的周期性變化氣壓的周期性變化是指在氣壓隨時(shí)間變化的曲線氣壓的周期性變化是指在氣壓隨時(shí)間變化的曲線上呈現(xiàn)出有規(guī)律的周期性波動(dòng)，明顯的是以日為上呈現(xiàn)出有規(guī)律的周期性波動(dòng)，明顯的是以日為周期和以年為周期的波動(dòng)周期和以年為周期的波動(dòng). .氣壓的日變化有單峰、雙峰和

7、三峰等型式氣壓的日變化有單峰、雙峰和三峰等型式, ,其中雙其中雙峰型較普遍峰型較普遍. .氣壓日變化的原因比較復(fù)雜氣壓日變化的原因比較復(fù)雜, ,尚無公認(rèn)解釋尚無公認(rèn)解釋. .氣壓的年變化：氣壓的年變化：受氣溫的年變化影響很大受氣溫的年變化影響很大.1) 大陸型大陸型-冬季氣壓最高，夏季氣壓最低；冬季氣壓最高，夏季氣壓最低；2) 海洋型海洋型冬季氣壓最低，夏季氣壓最高冬季氣壓最低，夏季氣壓最高;3) 高山型高山型冬季氣壓最高，夏季氣壓最低冬季氣壓最高，夏季氣壓最低.4 氣壓的非周期性變化氣壓的非周期性變化特定地區(qū)氣壓的變化既有周期性變化又有非周期特定地區(qū)氣壓的變化既有周期性變化又有非周期性變化；

8、性變化；中高緯度地區(qū)氣壓變化以非周期性變化為主；中高緯度地區(qū)氣壓變化以非周期性變化為主；低緯度地區(qū)氣壓變化以周期性變化為主低緯度地區(qū)氣壓變化以周期性變化為主. .概念概念- -氣壓的空間分布稱為氣壓場。氣壓的空間分布稱為氣壓場。 不同地區(qū)氣壓的高低不同，使氣壓場呈現(xiàn)不同不同地區(qū)氣壓的高低不同，使氣壓場呈現(xiàn)不同 形勢，統(tǒng)稱氣壓系統(tǒng)。形勢，統(tǒng)稱氣壓系統(tǒng)。(一一) 氣壓場表示方法氣壓場表示方法 氣壓水平分布形勢用氣壓水平分布形勢用等壓線等壓線和和等壓面等壓面表示表示.1) 等壓線等壓線- - - - 同水平面上各氣壓相等的連線同水平面上各氣壓相等的連線. . 表示方法：表示方法： A、每間隔、每間隔

9、2.5hpa繪制一條等壓線（如：繪制一條等壓線（如： 2.5hpa， 5hpa， 7.5hpa），并構(gòu)成氣壓水平分布圖。），并構(gòu)成氣壓水平分布圖。 B、等壓線有平直和閉合二種等壓線有平直和閉合二種。第二節(jié)第二節(jié) 氣壓場氣壓場2)等壓面等壓面-空間氣壓相等點(diǎn)組成的面空間氣壓相等點(diǎn)組成的面. . 表示方法表示方法- -某等壓面各點(diǎn)的氣壓值都相等。例某等壓面各點(diǎn)的氣壓值都相等。例700hp等壓面上各點(diǎn)的氣壓值都等于等壓面上各點(diǎn)的氣壓值都等于700hpa。 注意注意: :等壓面上各點(diǎn)的氣壓值雖都相等等壓面上各點(diǎn)的氣壓值雖都相等( (如上如上700hpa700hpa等壓面等壓面) )，但各點(diǎn)卻不一定處在

10、同海拔高度，但各點(diǎn)卻不一定處在同海拔高度上上( (不為同高度不為同高度).).(二二) 氣壓場基本形式氣壓場基本形式 低氣壓低氣壓(簡稱低壓簡稱低壓) 概念概念- - -由閉合等壓線構(gòu)成的低壓區(qū)，中心由閉合等壓線構(gòu)成的低壓區(qū)，中心 氣壓值低，氣壓值低，向外逐漸增高?？臻g等壓面向下凹形如盆地向外逐漸增高?？臻g等壓面向下凹形如盆地. . 高氣壓（簡稱高壓）高氣壓（簡稱高壓） 概念概念- - -由閉合等壓線構(gòu)成的高氣壓區(qū)，中心氣壓值由閉合等壓線構(gòu)成的高氣壓區(qū)，中心氣壓值高，向外逐漸降低?？臻g等壓面向上凸類似山丘高，向外逐漸降低。空間等壓面向上凸類似山丘. . 低壓槽、高壓脊低壓槽、高壓脊 概念概念-

11、 - - - 低壓延伸出來的狹長區(qū)域叫低壓槽簡稱槽。低壓延伸出來的狹長區(qū)域叫低壓槽簡稱槽。槽附近的空間等壓面類似山谷。高壓延伸出來的狹長槽附近的空間等壓面類似山谷。高壓延伸出來的狹長區(qū)域叫高壓脊簡稱脊，脊附近的空間等壓面類似山脊區(qū)域叫高壓脊簡稱脊，脊附近的空間等壓面類似山脊. . 鞍形氣壓區(qū)鞍形氣壓區(qū) 概念概念- - - - 兩高壓和兩低壓交錯(cuò)相對(duì)的中間區(qū)域稱為兩高壓和兩低壓交錯(cuò)相對(duì)的中間區(qū)域稱為 鞍形氣壓區(qū)簡稱鞍。其附近空間等壓面形如馬鞍鞍形氣壓區(qū)簡稱鞍。其附近空間等壓面形如馬鞍. . 上述四種氣壓系統(tǒng)稱為氣壓系統(tǒng)，不同天氣系上述四種氣壓系統(tǒng)稱為氣壓系統(tǒng)，不同天氣系 統(tǒng)，天氣情況各不相同。統(tǒng)

12、，天氣情況各不相同。氣壓場的幾種基本形式氣壓場的幾種基本形式(三三) 氣壓系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)氣壓系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)溫壓場對(duì)稱系統(tǒng)溫壓場對(duì)稱系統(tǒng) (溫度場與氣壓場配置重合溫度場與氣壓場配置重合)( (高低溫中心高低溫中心- -高低壓中心高低壓中心, ,等溫線平行等壓等溫線平行等壓線線, ,軸線鉛直軸線鉛直) ) 暖高；冷低；暖低；冷高暖高；冷低；暖低；冷高.溫壓場不對(duì)稱系統(tǒng)溫壓場不對(duì)稱系統(tǒng)(溫度場與氣壓場配置不重合溫度場與氣壓場配置不重合)( (高低溫中心與高低壓中心不重合高低溫中心與高低壓中心不重合; ;等溫線等溫線不平行等壓線不平行等壓線; ;軸線不鉛直軸線不鉛直, ,低壓中心軸線低壓中心軸線- -冷區(qū)

13、冷區(qū), ,高壓中心軸線高壓中心軸線- -暖區(qū)暖區(qū)).).暖性高壓：暖性高壓： 高壓中心為暖區(qū)，四周為冷區(qū)，等壓線和等高壓中心為暖區(qū)，四周為冷區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，暖中心與高中心基本重合的氣壓系溫線基本平行，暖中心與高中心基本重合的氣壓系統(tǒng)統(tǒng). .高壓的強(qiáng)度愈向高空愈增強(qiáng)高壓的強(qiáng)度愈向高空愈增強(qiáng). .冷性低壓：冷性低壓： 低壓中心為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，等壓線和等低壓中心為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，冷中心與低中心基本重合的氣壓系溫線基本平行，冷中心與低中心基本重合的氣壓系統(tǒng)統(tǒng). .冷壓的強(qiáng)度愈向高空愈增強(qiáng)冷壓的強(qiáng)度愈向高空愈增強(qiáng). .暖性低壓：暖性低壓： 低壓中心為暖區(qū)，四周為

14、冷區(qū)，暖中心與低中低壓中心為暖區(qū)，四周為冷區(qū)，暖中心與低中心基本重合的氣壓系統(tǒng)心基本重合的氣壓系統(tǒng). .低壓等壓面凹陷程度隨高低壓等壓面凹陷程度隨高度升高而逐漸減小，最后趨于消失，在溫壓場結(jié)構(gòu)度升高而逐漸減小，最后趨于消失，在溫壓場結(jié)構(gòu)不變的情形下，可發(fā)展稱為暖高壓系統(tǒng)不變的情形下，可發(fā)展稱為暖高壓系統(tǒng). .冷性高壓：冷性高壓： 高壓中心為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，冷中心與高高壓中心為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，冷中心與高中心基本重合的氣壓系統(tǒng)中心基本重合的氣壓系統(tǒng). .高壓等壓面凸起程度隨高壓等壓面凸起程度隨高度升高而逐漸減小，最后趨于消失，在溫壓場結(jié)高度升高而逐漸減小，最后趨于消失，在溫壓場結(jié)構(gòu)不變的情形下

15、，可發(fā)展稱為冷低壓系統(tǒng)構(gòu)不變的情形下，可發(fā)展稱為冷低壓系統(tǒng). .在溫壓場不對(duì)稱氣壓系統(tǒng)中，在溫壓場不對(duì)稱氣壓系統(tǒng)中，中心軸線發(fā)中心軸線發(fā)生偏斜生偏斜，地面低壓中心軸線隨高度升高不地面低壓中心軸線隨高度升高不斷向冷區(qū)請(qǐng)傾斜，高壓中心軸線隨高度不斷向冷區(qū)請(qǐng)傾斜，高壓中心軸線隨高度不斷升高而想暖區(qū)傾斜斷升高而想暖區(qū)傾斜.大氣氣壓系統(tǒng)中的溫壓場配置絕大多數(shù)是大氣氣壓系統(tǒng)中的溫壓場配置絕大多數(shù)是不對(duì)稱的，因而氣壓系統(tǒng)的中心軸線大多不對(duì)稱的，因而氣壓系統(tǒng)的中心軸線大多是傾斜的是傾斜的.第三節(jié)第三節(jié) 大氣的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)大氣的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)地氣系統(tǒng)物質(zhì)與能量的輸送和交換，是通過空地氣系統(tǒng)物質(zhì)與能量的

16、輸送和交換，是通過空氣分子運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行的，氣分子運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行的，一旦空氣分子產(chǎn)生一旦空氣分子產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)則立即出現(xiàn)人們所說的風(fēng)的天氣現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)則立即出現(xiàn)人們所說的風(fēng)的天氣現(xiàn)象.據(jù)物理學(xué)原理推論，任何物體只有在受力時(shí)才產(chǎn)據(jù)物理學(xué)原理推論，任何物體只有在受力時(shí)才產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)生運(yùn)動(dòng). 大氣層空氣之所以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，是在力的作大氣層空氣之所以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，是在力的作用下產(chǎn)生。該作用力主要是氣壓梯度用下產(chǎn)生。該作用力主要是氣壓梯度(水平與垂水平與垂直直)、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力、摩擦力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力、摩擦力. 它它 們的們的綜合作用，對(duì)大氣中的水分、熱量輸送和天氣、綜合作用，對(duì)大氣中的水分、熱量輸送和天

17、氣、氣候的形成和演變起著重要作用氣候的形成和演變起著重要作用.作用于大氣的力作用于大氣的力大氣的水平運(yùn)動(dòng)大氣的水平運(yùn)動(dòng)大氣環(huán)流大氣環(huán)流一一 大氣的水平運(yùn)動(dòng)大氣的水平運(yùn)動(dòng)n 作用于大氣的力作用于大氣的力n 自由大氣中的空氣水平運(yùn)動(dòng)自由大氣中的空氣水平運(yùn)動(dòng)n 摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng)摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng)(一一) 作用與大氣的力作用與大氣的力作用與大氣的力有兩類：作用與大氣的力有兩類：一是真實(shí)作用于大氣的力一是真實(shí)作用于大氣的力- - 牛頓力牛頓力/基本基本力力，如氣壓梯度力、地心引力、摩擦力等；，如氣壓梯度力、地心引力、摩擦力等；二是虛設(shè)的力、慣性力二是虛設(shè)的力、慣性力，如地轉(zhuǎn)偏向力、慣，如地轉(zhuǎn)偏

18、向力、慣性離心力等性離心力等.1 氣壓梯度與氣壓梯度力氣壓梯度與氣壓梯度力(1) 氣壓梯度氣壓梯度 概念概念- - 氣壓梯度為既有方向又有大小的空間氣壓梯度為既有方向又有大小的空間向向(矢矢)量。其方向由高壓指向低壓，大小等于單位量。其方向由高壓指向低壓，大小等于單位距離內(nèi)的氣壓差距離內(nèi)的氣壓差. 單位單位: hpa/m(km) 可據(jù)某地點(diǎn)氣壓梯度方向，了解氣壓朝哪個(gè)方向可據(jù)某地點(diǎn)氣壓梯度方向，了解氣壓朝哪個(gè)方向降低，還可據(jù)氣壓梯度值大小，了解周圍大氣空降低，還可據(jù)氣壓梯度值大小，了解周圍大氣空間內(nèi)氣壓差異的程度。間內(nèi)氣壓差異的程度。 表示方式：表示方式：-p/N. . p p為兩相鄰等壓線間

19、氣壓為兩相鄰等壓線間氣壓差，差，N N為兩相鄰等壓線間距離為兩相鄰等壓線間距離. .負(fù)號(hào)表示氣壓降負(fù)號(hào)表示氣壓降低，因氣壓取正值而加負(fù)號(hào)低，因氣壓取正值而加負(fù)號(hào). . 垂直氣壓梯度垂直氣壓梯度 -p/Z 單位單位: hpam. p是兩相鄰等壓線間的是兩相鄰等壓線間的氣壓差，氣壓差， Z是兩相鄰等壓線間的垂直距離是兩相鄰等壓線間的垂直距離.水平氣壓梯度水平氣壓梯度 -p/N 單位單位: hpa赤道度赤道度(111km). p為兩相為兩相鄰等壓線間的氣壓差，鄰等壓線間的氣壓差， N為兩相鄰等壓線間的水平距為兩相鄰等壓線間的水平距離離.實(shí)際大氣中，實(shí)際大氣中，水平梯度變化垂直氣壓梯度水平梯度變化垂直

20、氣壓梯度，但垂直，但垂直氣壓梯度力有重力與之相平衡，水平氣壓梯度推動(dòng)空氣氣壓梯度力有重力與之相平衡，水平氣壓梯度推動(dòng)空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的作用力垂直氣壓梯度產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的作用力垂直氣壓梯度. . 氣壓梯度的大小1005hpa1002.5hpa1000hpaA等壓線稀疏，單位距離等壓線稀疏，單位距離內(nèi)氣壓差異小內(nèi)氣壓差異小( (氣壓梯度氣壓梯度小小) )等壓線密集，單位距離等壓線密集，單位距離內(nèi)氣壓差異大內(nèi)氣壓差異大( (氣壓梯度氣壓梯度大大) ) 氣壓梯度的方向 由高壓指向低壓1 氣壓梯度與氣壓梯度力氣壓梯度與氣壓梯度力(2) 氣壓梯度力氣壓梯度力 概念概念- - 由于氣壓分布不均勻而產(chǎn)生在單由于氣壓分布

21、不均勻而產(chǎn)生在單位質(zhì)量空氣塊上的大氣靜壓力位質(zhì)量空氣塊上的大氣靜壓力. 氣壓梯度力分為水平氣壓梯度力和垂直氣壓梯度力分為水平氣壓梯度力和垂直氣壓梯度力氣壓梯度力.水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力(G) - - -水平氣壓梯度存在時(shí)，單位質(zhì)量空氣在水水平氣壓梯度存在時(shí)，單位質(zhì)量空氣在水平方向上受到的作用力平方向上受到的作用力. . 表達(dá)式表達(dá)式： G=-（1/）（P/N）此力雖小，但持續(xù)的加速度作用，足以使空氣從靜止?fàn)顟B(tài)此力雖小，但持續(xù)的加速度作用，足以使空氣從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。 例：例：3小時(shí)，風(fēng)速從小時(shí)，風(fēng)速從0增至增至7.6m/

22、s(4級(jí)風(fēng)級(jí)風(fēng)) 1天，風(fēng)速從天，風(fēng)速從0增至增至60m/s(17級(jí)風(fēng)力級(jí)風(fēng)力)2 地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力概念概念- - -由于地平面轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的使空氣偏離氣壓梯由于地平面轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的使空氣偏離氣壓梯度力方向的力。起到限制風(fēng)無限增大的作用。度力方向的力。起到限制風(fēng)無限增大的作用。 Fc =A=2Vsin差別差別- -北半球北半球Fc使運(yùn)動(dòng)空氣向右偏，南半球相反使使運(yùn)動(dòng)空氣向右偏，南半球相反使運(yùn)動(dòng)空氣向左偏，改變了大氣物質(zhì)能量輸送的方向運(yùn)動(dòng)空氣向左偏，改變了大氣物質(zhì)能量輸送的方向作用作用- -只改變空氣運(yùn)動(dòng)方向，不改變速率只改變空氣運(yùn)動(dòng)方向，不改變速率(只改變風(fēng)只改變風(fēng)向，不改變風(fēng)速大小向，不改變

23、風(fēng)速大小).大小大小- -地轉(zhuǎn)偏向力在赤道為零，隨緯度而增加，極地轉(zhuǎn)偏向力在赤道為零，隨緯度而增加，極地達(dá)最大地達(dá)最大.3 慣性離心力慣性離心力概念概念- - - - 空氣作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為保持沿慣性方向運(yùn)空氣作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為保持沿慣性方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力動(dòng)產(chǎn)生的力. 慣性離心力同運(yùn)動(dòng)方向相垂直，自曲率中心沿半徑慣性離心力同運(yùn)動(dòng)方向相垂直，自曲率中心沿半徑指向外緣，其大小同空氣運(yùn)動(dòng)的線速度指向外緣，其大小同空氣運(yùn)動(dòng)的線速度(V)的平方成的平方成正比，與曲率半徑正比，與曲率半徑(r)成反比成反比.表達(dá)式表達(dá)式： C=V2/r實(shí)際大氣空氣運(yùn)動(dòng)曲率半徑實(shí)際大氣空氣運(yùn)動(dòng)曲率半徑(幾十米幾十米- -幾幾千千米

24、千千米)很大，故很大，故C很小。但在低緯度或很小。但在低緯度或空氣運(yùn)動(dòng)速度大而曲率半徑很小時(shí)，空氣運(yùn)動(dòng)速度大而曲率半徑很小時(shí)，C 較大并可能超過較大并可能超過G.作用作用-只改變風(fēng)向，不改變風(fēng)速大小只改變風(fēng)向，不改變風(fēng)速大小. .4 摩擦力摩擦力概念概念- - -兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在相互接觸的界面兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在相互接觸的界面間產(chǎn)生的一種阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力間產(chǎn)生的一種阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力( (有外摩擦力、內(nèi)摩有外摩擦力、內(nèi)摩擦力之分擦力之分).).(1) 外摩擦力外摩擦力 概念概念- - -地表阻礙與之接觸的近地表空氣運(yùn)動(dòng)的力地表阻礙與之接觸的近地表空氣運(yùn)動(dòng)的力. . 表達(dá)式表達(dá)式 ：R

25、=kV 摩擦力的方向及大?。耗Σ亮Φ姆较蚣按笮。?方向與運(yùn)動(dòng)空氣，大小與運(yùn)動(dòng)空氣的速度（方向與運(yùn)動(dòng)空氣，大小與運(yùn)動(dòng)空氣的速度（V）和摩擦系）和摩擦系數(shù)數(shù)(K)成正比；海上成正比；海上R小，風(fēng)大；陸上小，風(fēng)大；陸上R大，風(fēng)小。大，風(fēng)小。(2) 內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力概念概念-空氣運(yùn)動(dòng)速度不同或運(yùn)動(dòng)方向不同空氣運(yùn)動(dòng)速度不同或運(yùn)動(dòng)方向不同兩個(gè)相互接觸的氣兩個(gè)相互接觸的氣( (團(tuán)團(tuán)) )間產(chǎn)生的摩擦力間產(chǎn)生的摩擦力( (相相互牽制的力互牽制的力).).大?。褐饕ㄟ^亂流主要通過亂流( (湍流湍流) )交換作用使氣交換作用使氣流發(fā)生改變流發(fā)生改變( (也稱湍流摩擦力也稱湍流摩擦力).).摩擦力數(shù)值摩擦力數(shù)值很

26、小，可忽略不計(jì)很小，可忽略不計(jì). .作用作用：可減小運(yùn)動(dòng)空氣的速度：可減小運(yùn)動(dòng)空氣的速度( (風(fēng)速風(fēng)速) )和地轉(zhuǎn)偏和地轉(zhuǎn)偏 向力向力. .影響影響: :近地面大于上層。隨高度增加而逐漸減近地面大于上層。隨高度增加而逐漸減 小，小，12km高度以上其影響可忽略不計(jì)高度以上其影響可忽略不計(jì).邊界范圍邊界范圍：1-2km以下稱作摩擦層或邊層，以下稱作摩擦層或邊層， 1-2km以上稱作自由大氣以上稱作自由大氣.上述四個(gè)力對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)影響不同上述四個(gè)力對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)影響不同:氣壓梯度力：氣壓梯度力：是空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng)是空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng) 力，為最基本的力；力，為最基本的力；地轉(zhuǎn)偏向力：地轉(zhuǎn)偏向力：對(duì)高

27、緯度或大范圍的空氣運(yùn)對(duì)高緯度或大范圍的空氣運(yùn) 動(dòng)影響大；動(dòng)影響大；慣性離心力：慣性離心力：對(duì)空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)其作用；對(duì)空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)其作用；摩摩 擦擦 力：力：在摩擦層中其作用在摩擦層中其作用. .氣壓梯度力氣壓梯度力原始動(dòng)力原始動(dòng)力摩擦力摩擦力地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力慣性離心力慣性離心力真實(shí)力真實(shí)力慣性力慣性力與空氣與空氣運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)度有關(guān)(二二) 自由大氣中的空氣水平運(yùn)動(dòng)自由大氣中的空氣水平運(yùn)動(dòng)自由大氣的空氣水平運(yùn)動(dòng)分自由大氣的空氣水平運(yùn)動(dòng)分直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)( (地轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)) )和和曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)( (梯度風(fēng)梯度風(fēng)) )二種二種. .是與實(shí)際大是與實(shí)際大氣風(fēng)相似的一種達(dá)到暫時(shí)平衡的

28、氣風(fēng)相似的一種達(dá)到暫時(shí)平衡的風(fēng)風(fēng). .(1)地轉(zhuǎn)風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)(Vg) 概念概念- -氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力二個(gè)力相氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力二個(gè)力相 平衡平衡(GFc)，自由大氣運(yùn)動(dòng)，空氣，自由大氣運(yùn)動(dòng)，空氣 作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的風(fēng).表達(dá)式表達(dá)式：Vg=- 1/（2sin(p/n) 該式子由地轉(zhuǎn)偏向力和氣壓梯度該式子由地轉(zhuǎn)偏向力和氣壓梯度 力計(jì)算得到力計(jì)算得到. . 白貝羅風(fēng)壓定律白貝羅風(fēng)壓定律: （地轉(zhuǎn)風(fēng)與水平氣壓差之間的關(guān)系（地轉(zhuǎn)風(fēng)與水平氣壓差之間的關(guān)系) 北半球北半球背風(fēng)而立，高壓在右、低壓背風(fēng)而立，高壓在右、低壓在左，南半球相反在左，南半球相反.地轉(zhuǎn)風(fēng)大小的影響因子：

29、地轉(zhuǎn)風(fēng)大小的影響因子： 與氣壓梯度成正比；與氣壓梯度成正比； 與緯度的正弦成反比與緯度的正弦成反比.地轉(zhuǎn)風(fēng)方向：地轉(zhuǎn)風(fēng)方向：與水平氣壓梯度力的方向垂直與水平氣壓梯度力的方向垂直(2) 梯度風(fēng)梯度風(fēng)(Vc，Vac) 概念概念- -氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力三者達(dá)到氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力三者達(dá)到 平衡時(shí)的一種空氣運(yùn)動(dòng)平衡時(shí)的一種空氣運(yùn)動(dòng).低壓中的梯度風(fēng)風(fēng)速低壓中的梯度風(fēng)風(fēng)速(Vc)與高壓中的梯度風(fēng)風(fēng)速與高壓中的梯度風(fēng)風(fēng)速(Vac)表表達(dá)式分別為：達(dá)式分別為： 區(qū)別區(qū)別- - -北半球低壓中的梯度風(fēng)沿等壓線按反時(shí)針方向吹，高壓北半球低壓中的梯度風(fēng)沿等壓線按反時(shí)針方向吹，高壓中的梯

30、度風(fēng)按順時(shí)針方向吹。南半球相反中的梯度風(fēng)按順時(shí)針方向吹。南半球相反. .nprrrVc2sinsinnprrrVac2sinsin梯度風(fēng)方向：梯度風(fēng)方向： 梯度風(fēng)與等壓線平行，北半球，低壓中梯度風(fēng)與等壓線平行，北半球，低壓中空氣作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，高壓中作順時(shí)針旋空氣作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，高壓中作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而在南半球則相反轉(zhuǎn)，而在南半球則相反. .地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)的意義及局限性：地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)的意義及局限性：u 揭示了揭示了大尺度大尺度空氣運(yùn)動(dòng)中風(fēng)場和氣壓場空氣運(yùn)動(dòng)中風(fēng)場和氣壓場 間一種最簡單最基本的關(guān)系，為研究大間一種最簡單最基本的關(guān)系，為研究大 氣運(yùn)動(dòng)，特別是大尺度大氣的水平運(yùn)動(dòng)氣運(yùn)動(dòng)，特別是大尺度大氣

31、的水平運(yùn)動(dòng) 提供了提供了理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ). . 在中緯度地區(qū)，地轉(zhuǎn)在中緯度地區(qū)，地轉(zhuǎn) 風(fēng)、梯度風(fēng)與實(shí)際風(fēng)非常相似風(fēng)、梯度風(fēng)與實(shí)際風(fēng)非常相似. .u 實(shí)際自由大氣中的空氣運(yùn)動(dòng)和地轉(zhuǎn)風(fēng)、實(shí)際自由大氣中的空氣運(yùn)動(dòng)和地轉(zhuǎn)風(fēng)、 梯度風(fēng)之間存在偏差梯度風(fēng)之間存在偏差. .(3) 自由大氣中風(fēng)隨高度的變化自由大氣中風(fēng)隨高度的變化風(fēng)場氣壓場風(fēng)場氣壓場風(fēng)隨高度變化風(fēng)隨高度變化- 水平氣壓場在垂直方向上的變化水平氣壓場在垂直方向上的變化水平氣壓場在垂直方向上的變化水平氣壓場在垂直方向上的變化 水平溫度梯度的存在水平溫度梯度的存在熱成風(fēng)的表達(dá)：熱成風(fēng)的表達(dá)：VTV2-V1V2和和V1分別代表高層和低層的地轉(zhuǎn)風(fēng)分別代

32、表高層和低層的地轉(zhuǎn)風(fēng) 熱成風(fēng)的方向與等溫線平行，北半球，熱成風(fēng)的方向與等溫線平行，北半球， 背熱成風(fēng)而立，高溫區(qū)在右，低溫區(qū)在背熱成風(fēng)而立，高溫區(qū)在右，低溫區(qū)在 左；南半球相反左；南半球相反. . 熱成風(fēng)的大小與水平溫度梯度成正比；熱成風(fēng)的大小與水平溫度梯度成正比； 與氣層的厚度成正比與氣層的厚度成正比 舉例分析舉例分析 等溫線與等壓線平行等溫線與等壓線平行溫壓場對(duì)稱系統(tǒng)溫壓場對(duì)稱系統(tǒng) 等溫線與等壓線平行等溫線與等壓線平行溫壓場不對(duì)稱系統(tǒng)溫壓場不對(duì)稱系統(tǒng)在自由大氣中，隨著高度的增高，不論風(fēng)向在自由大氣中，隨著高度的增高，不論風(fēng)向如何變化，高層風(fēng)總是愈來愈趨向于熱成風(fēng)如何變化，高層風(fēng)總是愈來愈趨

33、向于熱成風(fēng)方向；方向；熱成風(fēng)并不是實(shí)際的空氣水平運(yùn)動(dòng)，而是風(fēng)熱成風(fēng)并不是實(shí)際的空氣水平運(yùn)動(dòng)，而是風(fēng)隨高度的該變量隨高度的該變量.(三三) 摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng)摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng) 在在摩擦層摩擦層中，空氣的水平運(yùn)動(dòng)因手摩擦力作中，空氣的水平運(yùn)動(dòng)因手摩擦力作用，不僅風(fēng)速減弱，風(fēng)向受到干擾，而且用，不僅風(fēng)速減弱，風(fēng)向受到干擾，而且破壞了氣破壞了氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力之間的平衡關(guān)系壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力之間的平衡關(guān)系，表現(xiàn)出，表現(xiàn)出氣氣流斜傳等壓線，從高壓吹向低壓的特征流斜傳等壓線，從高壓吹向低壓的特征. . 當(dāng)氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力與摩擦力達(dá)到三力當(dāng)氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力與摩擦力達(dá)到三力平衡狀態(tài)

34、時(shí)，風(fēng)與等壓線表現(xiàn)出一定的夾角，平衡狀態(tài)時(shí)，風(fēng)與等壓線表現(xiàn)出一定的夾角，摩擦摩擦力越大，夾角越大力越大，夾角越大. .摩擦層中白貝羅風(fēng)壓定律摩擦層中白貝羅風(fēng)壓定律(風(fēng)場與氣壓場關(guān)系風(fēng)場與氣壓場關(guān)系)北半球背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在北半球背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方；南半球則正好相反左前方；南半球則正好相反. .摩擦層中低壓(a)和高壓(b)的氣流摩擦層中風(fēng)隨高度的變化摩擦層中風(fēng)隨高度的變化l 摩擦層中風(fēng)隨高度的變化，既受摩擦力隨高度摩擦層中風(fēng)隨高度的變化，既受摩擦力隨高度 的變化影響，又受氣壓梯度力對(duì)高度變化的影的變化影響，又受氣壓梯度力對(duì)高度變化的影 響響.l 假設(shè)各高度氣壓梯度

35、力相同假設(shè)各高度氣壓梯度力相同l 摩擦力隨高度上升不斷減小，風(fēng)向隨高度增高摩擦力隨高度上升不斷減小，風(fēng)向隨高度增高 不斷向又偏轉(zhuǎn)不斷向又偏轉(zhuǎn)(北半球北半球)，到摩擦層頂部風(fēng)速接，到摩擦層頂部風(fēng)速接 近于地轉(zhuǎn)風(fēng)，風(fēng)向與等壓線平行近于地轉(zhuǎn)風(fēng)，風(fēng)向與等壓線平行.摩擦層中風(fēng)的日變化和陣性摩擦層中風(fēng)的日變化和陣性(1) 日變化日變化 摩擦層中的風(fēng)存在著有規(guī)律的日變化摩擦層中的風(fēng)存在著有規(guī)律的日變化. 近地面層近地面層:白天風(fēng)速增大，午后增至最大，夜間白天風(fēng)速增大，午后增至最大，夜間風(fēng)速減小，清晨減至最小風(fēng)速減小，清晨減至最小. 摩擦層上層：與近地面層正好相反摩擦層上層：與近地面層正好相反. 風(fēng)的日變化，

36、晴天比陰天大，夏季比冬季大，風(fēng)的日變化，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大陸地比海洋大. 摩擦層中風(fēng)的日變化和陣性摩擦層中風(fēng)的日變化和陣性(2) 風(fēng)的陣性風(fēng)的陣性u(píng) 定義：定義： 指風(fēng)向變動(dòng)不定，風(fēng)速忽大忽小指風(fēng)向變動(dòng)不定，風(fēng)速忽大忽小 的現(xiàn)象的現(xiàn)象.u 原因：原因：由大氣中由大氣中湍流運(yùn)動(dòng)湍流運(yùn)動(dòng)引起的引起的.u 規(guī)律規(guī)律: 通常出現(xiàn)在摩擦層中，山區(qū)尤甚；通常出現(xiàn)在摩擦層中，山區(qū)尤甚； 隨著高度的增高，風(fēng)的陣性逐漸減隨著高度的增高，風(fēng)的陣性逐漸減 弱弱；夏季和午后表現(xiàn)最明顯夏季和午后表現(xiàn)最明顯. .(四四) 空氣的垂直運(yùn)動(dòng)空氣的垂直運(yùn)動(dòng)(1) 對(duì)流運(yùn)動(dòng)對(duì)流運(yùn)動(dòng) 對(duì)流運(yùn)動(dòng)的高度、范圍和強(qiáng)

37、度同上升氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)的高度、范圍和強(qiáng)度同上升氣團(tuán)的團(tuán)的氣層穩(wěn)定性氣層穩(wěn)定性有關(guān)有關(guān). 經(jīng)常發(fā)生在經(jīng)常發(fā)生在溫暖的低、中緯度地區(qū)溫暖的低、中緯度地區(qū)和和溫溫暖季節(jié)暖季節(jié).特點(diǎn)及重要性：特點(diǎn)及重要性：規(guī)模小、持續(xù)時(shí)間短；規(guī)模小、持續(xù)時(shí)間短； 對(duì)水汽輸送、云雨形成及天對(duì)水汽輸送、云雨形成及天 氣發(fā)展演變具有重要作用氣發(fā)展演變具有重要作用.(四四) 空氣的垂直運(yùn)動(dòng)空氣的垂直運(yùn)動(dòng)(2) 系統(tǒng)性垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)性垂直運(yùn)動(dòng) 定義定義： 由于水平氣流的輻合、輻散、暖氣流沿由于水平氣流的輻合、輻散、暖氣流沿 鋒面滑升以及氣流受山脈的機(jī)械、阻滯鋒面滑升以及氣流受山脈的機(jī)械、阻滯 等動(dòng)力作用所引起的大范圍、較規(guī)則的等動(dòng)力

38、作用所引起的大范圍、較規(guī)則的 上升或下降運(yùn)動(dòng)上升或下降運(yùn)動(dòng). 特點(diǎn)：特點(diǎn)：垂直運(yùn)動(dòng)速度很小、但范圍較廣，且維垂直運(yùn)動(dòng)速度很小、但范圍較廣，且維 持時(shí)間長，對(duì)天氣的形成演變產(chǎn)生重大持時(shí)間長，對(duì)天氣的形成演變產(chǎn)生重大 影響；影響； 往往同天氣系統(tǒng)相聯(lián)系往往同天氣系統(tǒng)相聯(lián)系.第四節(jié)第四節(jié) 大氣環(huán)流大氣環(huán)流一一 大氣環(huán)流的概念大氣環(huán)流的概念二二 大氣環(huán)流形成的主要因子大氣環(huán)流形成的主要因子三三 大氣環(huán)流的基本特征大氣環(huán)流的基本特征一一 大氣環(huán)流的概念大氣環(huán)流的概念1 大氣運(yùn)動(dòng)的尺度大氣運(yùn)動(dòng)的尺度l 大氣運(yùn)動(dòng)的尺度劃分大氣運(yùn)動(dòng)的尺度劃分l 大氣運(yùn)動(dòng)尺度劃分的意義大氣運(yùn)動(dòng)尺度劃分的意義2 大氣環(huán)流的概念大

39、氣環(huán)流的概念3 討論大氣環(huán)流的方法和意義討論大氣環(huán)流的方法和意義1 大氣運(yùn)動(dòng)的尺度大氣運(yùn)動(dòng)的尺度n 概念：所謂大氣運(yùn)動(dòng)的尺度就是指其規(guī)模的概念：所謂大氣運(yùn)動(dòng)的尺度就是指其規(guī)模的 大小和生命史的長短大小和生命史的長短.102cm/s幾幾 小小 時(shí)時(shí)100kml小小 尺尺 度度101cm/s1天天 左左 右右101kml中中 尺尺 度度100cm/s3-4天天102kml大大 尺尺 度度10-1cm/s一一 周周 左左 右右103kml行行 星星 尺尺 度度垂垂 直直 速速 度度時(shí)時(shí) 間間 尺尺 度度水水 平平 尺尺 度度102cm/s幾幾 小小 時(shí)時(shí)100kml小小 尺尺 度度101cm/s1天

40、天 左左 右右101kml中中 尺尺 度度100cm/s3-4天天102kml大大 尺尺 度度10-1cm/s一一 周周 左左 右右103kml行行 星星 尺尺 度度垂垂 直直 速速 度度時(shí)時(shí) 間間 尺尺 度度水水 平平 尺尺 度度1 大氣運(yùn)動(dòng)的尺度大氣運(yùn)動(dòng)的尺度大氣運(yùn)動(dòng)尺度劃分的大氣運(yùn)動(dòng)尺度劃分的意義意義：(1) 大氣運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與大氣運(yùn)動(dòng)尺度有著密切聯(lián)系大氣運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與大氣運(yùn)動(dòng)尺度有著密切聯(lián)系n 行星尺度系統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)：行星尺度系統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)：遵循地轉(zhuǎn)風(fēng)原理、遵循地轉(zhuǎn)風(fēng)原理、 呈現(xiàn)呈現(xiàn) 水平運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng) n 大尺度系統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)：大尺度系統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)： 遵循梯度風(fēng)原理遵循梯度風(fēng)原理 n 中尺度系

41、統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)：中尺度系統(tǒng)的空氣運(yùn)動(dòng)： 靜力平衡受到破壞靜力平衡受到破壞(2) 大尺度的系統(tǒng)制約著小尺度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)大尺度的系統(tǒng)制約著小尺度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)2 大氣環(huán)流的定義大氣環(huán)流的定義u 定義定義1：大氣中各種氣流的綜合，稱為大氣中各種氣流的綜合，稱為 大氣環(huán)流大氣環(huán)流. u 定義定義2：大氣環(huán)流指大范圍的大氣運(yùn)動(dòng)大氣環(huán)流指大范圍的大氣運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)狀態(tài). 它反映了大氣運(yùn)動(dòng)基本狀它反映了大氣運(yùn)動(dòng)基本狀 態(tài)和主要特征，孕育并影響著態(tài)和主要特征，孕育并影響著 較小規(guī)模的空氣運(yùn)動(dòng)較小規(guī)模的空氣運(yùn)動(dòng).3 討論大氣環(huán)流的方法及意義討論大氣環(huán)流的方法及意義1) 方法方法l 氣壓場氣壓場l 風(fēng)壓定律風(fēng)壓定律l 溫度場

42、和氣壓場的配置情況溫度場和氣壓場的配置情況2) 意義意義 l 是各種不同尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動(dòng)的是各種不同尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動(dòng)的 背景條件背景條件l 大氣中的動(dòng)量、熱量和水分等物理量輸送也都大氣中的動(dòng)量、熱量和水分等物理量輸送也都 與大氣環(huán)流有關(guān)與大氣環(huán)流有關(guān).二二 大氣環(huán)流形成的主要因子大氣環(huán)流形成的主要因子(一一) 太陽輻射作用太陽輻射作用-最基本的因子最基本的因子(二二) 地球自轉(zhuǎn)作用地球自轉(zhuǎn)作用(三三) 地表性質(zhì)的作用地表性質(zhì)的作用(四四) 地面摩擦作用地面摩擦作用全球大氣環(huán)流全球大氣環(huán)流行星風(fēng)系行星風(fēng)系概念：概念：由由太陽輻射能太陽輻射能在地表面分布不均，在地表面分布不

43、均， 引起高低緯度間冷暖差異明顯，產(chǎn)引起高低緯度間冷暖差異明顯，產(chǎn) 生的全球性大規(guī)模氣流運(yùn)動(dòng)生的全球性大規(guī)模氣流運(yùn)動(dòng).(一一) 太陽輻射能太陽輻射能假設(shè)：假設(shè)：l 地表是均勻的地表是均勻的l 沒有地轉(zhuǎn)偏向力沒有地轉(zhuǎn)偏向力l 不同緯度大氣吸收和放射能量差異本不不同緯度大氣吸收和放射能量差異本不均勻，沿緯圈平均在均勻，沿緯圈平均在35N35S之間之間是輻射差額的正值區(qū)，即是輻射差額的正值區(qū)，即凈得能量區(qū)凈得能量區(qū).這這樣不僅形成了輻射梯度，也使得該區(qū)大樣不僅形成了輻射梯度，也使得該區(qū)大氣凈得熱量并氣凈得熱量并膨脹上升膨脹上升，形成，形成赤道上空赤道上空大氣層的高氣壓區(qū)和近地面大氣層的低大氣層的高氣

44、壓區(qū)和近地面大氣層的低壓區(qū)壓區(qū)(見下圖見下圖).l 35N以北和以北和35S以南的高緯度，以南的高緯度，因輻因輻射差額射差額0(負(fù)值區(qū)負(fù)值區(qū))而使大氣凈失熱量并而使大氣凈失熱量并收縮下沉，收縮下沉，形成形成極地地表的高壓區(qū)極地地表的高壓區(qū)和和高高空的低壓區(qū)空的低壓區(qū).l在前述假設(shè)條件下，則水平氣壓梯度力在前述假設(shè)條件下，則水平氣壓梯度力作用使赤道上空暖空氣質(zhì)量流向極地上作用使赤道上空暖空氣質(zhì)量流向極地上空，而極地地表冷空氣質(zhì)量補(bǔ)償赤道地空，而極地地表冷空氣質(zhì)量補(bǔ)償赤道地表輸出的大氣物質(zhì)能量，構(gòu)成理想的熱表輸出的大氣物質(zhì)能量，構(gòu)成理想的熱力單環(huán)流圈，使大氣處在緯度間應(yīng)有的力單環(huán)流圈，使大氣處在緯

45、度間應(yīng)有的熱量平衡之中。熱量平衡之中。因此，太陽輻射對(duì)大氣系統(tǒng)加熱不均是大因此，太陽輻射對(duì)大氣系統(tǒng)加熱不均是大氣產(chǎn)生大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的根本原因，而大氣在氣產(chǎn)生大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的根本原因，而大氣在高低緯度間的熱量收支不平衡是產(chǎn)生和維高低緯度間的熱量收支不平衡是產(chǎn)生和維持大氣環(huán)流的直接原動(dòng)力持大氣環(huán)流的直接原動(dòng)力. .(二二) 地球自轉(zhuǎn)的作用地球自轉(zhuǎn)的作用大氣在自轉(zhuǎn)的地球上運(yùn)動(dòng)，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生大氣在自轉(zhuǎn)的地球上運(yùn)動(dòng)，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏向力迫使運(yùn)動(dòng)空氣的方向偏離氣壓梯的偏向力迫使運(yùn)動(dòng)空氣的方向偏離氣壓梯度力方向度力方向. .北半球空氣向右偏，南半球空氣北半球空氣向右偏，南半球空氣向左偏向左偏, ,由此在南、北半球分

46、別形成由此在南、北半球分別形成三圈環(huán)三圈環(huán)流流. .簡化總結(jié)簡化總結(jié)(三圈三圈)：l 低緯環(huán)流：低緯環(huán)流：由于赤道地區(qū)氣溫高，氣流膨脹上由于赤道地區(qū)氣溫高，氣流膨脹上 升，高空氣壓較高，受升，高空氣壓較高，受水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力的影的影 響，氣流向極地方向流動(dòng)響，氣流向極地方向流動(dòng). 又受又受地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力的影的影 響，氣流運(yùn)動(dòng)至響，氣流運(yùn)動(dòng)至北緯北緯30 時(shí)便堆積下沉，使該時(shí)便堆積下沉，使該 地區(qū)地表氣壓較高，又該地區(qū)位于地區(qū)地表氣壓較高，又該地區(qū)位于副熱帶副熱帶，故，故 形成形成副熱帶高壓副熱帶高壓. 赤道地區(qū)地表氣壓較低，于是赤道地區(qū)地表氣壓較低，于是 形成形成赤道低氣壓帶

47、赤道低氣壓帶. 在地表，氣流從高壓流向低在地表，氣流從高壓流向低 壓，形成壓，形成低緯環(huán)流低緯環(huán)流 l 低緯環(huán)流和高緯環(huán)流低緯環(huán)流和高緯環(huán)流: 在地表，副熱帶高壓地區(qū)的氣壓較高，因此氣流在地表，副熱帶高壓地區(qū)的氣壓較高，因此氣流 向極地方向流動(dòng)。在向極地方向流動(dòng)。在極地地區(qū)極地地區(qū)，由于氣溫低，氣，由于氣溫低，氣 流收縮下沉，氣壓高，氣流向赤道方向流動(dòng)。來流收縮下沉，氣壓高，氣流向赤道方向流動(dòng)。來 自極地的氣流和來自副熱帶的氣流在自極地的氣流和來自副熱帶的氣流在60度附近相度附近相 遇，形成了鋒面，稱作極鋒遇，形成了鋒面，稱作極鋒. 此地區(qū)氣流被迫抬此地區(qū)氣流被迫抬 升，因此形成副極地低氣壓帶

48、升，因此形成副極地低氣壓帶. 氣流抬升后，在氣流抬升后，在 高空分流，向副熱帶以及極地流動(dòng)，形成高空分流，向副熱帶以及極地流動(dòng)，形成中緯環(huán)中緯環(huán) 流和高緯環(huán)流流和高緯環(huán)流. (三三) 地表性質(zhì)的作用地表性質(zhì)的作用1) 大氣活動(dòng)中心大氣活動(dòng)中心 在海平面氣壓平均圖上出現(xiàn)的在海平面氣壓平均圖上出現(xiàn)的(任何一個(gè)任何一個(gè)) 永久性或半永久性的支配大范圍區(qū)域內(nèi)永久性或半永久性的支配大范圍區(qū)域內(nèi) 大氣擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的高壓或低壓大氣擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的高壓或低壓. 如亞速爾高如亞速爾高 壓，西伯利亞高壓，太平洋高壓等壓，西伯利亞高壓，太平洋高壓等. .支配大氣運(yùn)動(dòng)的大型高、低氣壓系統(tǒng)。是支配大氣運(yùn)動(dòng)的大型高、低氣壓系統(tǒng)。是

49、大氣環(huán)流的重要組成部分大氣環(huán)流的重要組成部分. .其位置和強(qiáng)弱反其位置和強(qiáng)弱反映廣大地區(qū)大氣環(huán)流的特點(diǎn)，其變化決定映廣大地區(qū)大氣環(huán)流的特點(diǎn)，其變化決定著冷、著冷、 暖氣流和天氣、暖氣流和天氣、 氣候的特點(diǎn)氣候的特點(diǎn). . 一一年四季都存在的大氣活動(dòng)中心稱為永久性年四季都存在的大氣活動(dòng)中心稱為永久性活動(dòng)中心，只在一定活動(dòng)中心，只在一定季節(jié)季節(jié)存在的大氣活動(dòng)存在的大氣活動(dòng)中心稱為半永久性活動(dòng)中心或季節(jié)性活動(dòng)中心稱為半永久性活動(dòng)中心或季節(jié)性活動(dòng)中心中心. . 北半球北半球8個(gè)大氣活動(dòng)中心個(gè)大氣活動(dòng)中心 太平洋高壓太平洋高壓( (又名夏威夷高壓又名夏威夷高壓) )，有時(shí)分裂為，有時(shí)分裂為 兩個(gè)，分別位

50、于東、西太平洋上；兩個(gè)，分別位于東、西太平洋上； 大西洋高壓大西洋高壓( (又名亞速爾高壓又名亞速爾高壓) )； 冰島低壓；冰島低壓； 阿留申低壓；阿留申低壓； 亞洲高壓亞洲高壓( (又名蒙古高壓或西伯利高壓又名蒙古高壓或西伯利高壓) )； 北美高壓；北美高壓； 亞洲低壓亞洲低壓( (又名印度低壓或南亞低亞又名印度低壓或南亞低亞) )； 北美低壓。北美低壓。 永久性永久性半永久性半永久性 其中，控制和影響我國天氣、氣候，對(duì)我國自其中，控制和影響我國天氣、氣候，對(duì)我國自然環(huán)境形成具有十分重要作用的然環(huán)境形成具有十分重要作用的4個(gè)大氣活動(dòng)中心分個(gè)大氣活動(dòng)中心分別是別是: 2個(gè)永久性大氣活動(dòng)中心個(gè)永

51、久性大氣活動(dòng)中心- -海洋上海洋上(全年存在，強(qiáng)全年存在，強(qiáng) 弱勢力不同弱勢力不同)北太平洋高壓、阿留申低壓北太平洋高壓、阿留申低壓. 2個(gè)半永久性大氣活動(dòng)中心個(gè)半永久性大氣活動(dòng)中心- -大陸上大陸上(某一季節(jié)存在某一季節(jié)存在) 亞洲高壓、亞洲低壓亞洲高壓、亞洲低壓. 4個(gè)大氣活動(dòng)中心活動(dòng)情況和勢力強(qiáng)弱，是天氣個(gè)大氣活動(dòng)中心活動(dòng)情況和勢力強(qiáng)弱，是天氣預(yù)報(bào)工作者和與之有關(guān)科研人員、工作人員關(guān)注的研預(yù)報(bào)工作者和與之有關(guān)科研人員、工作人員關(guān)注的研究重點(diǎn)究重點(diǎn).2) 地表性質(zhì)非均一作用地表性質(zhì)非均一作用I 復(fù)雜的地表性質(zhì)更增加了大氣環(huán)流分布的紊亂性復(fù)雜的地表性質(zhì)更增加了大氣環(huán)流分布的紊亂性. . 其中

52、海洋、陸地間的熱力差異對(duì)大氣環(huán)流的重大其中海洋、陸地間的熱力差異對(duì)大氣環(huán)流的重大 影響，使全球呈帶狀分布的各氣壓帶、風(fēng)帶被分影響，使全球呈帶狀分布的各氣壓帶、風(fēng)帶被分 割成多個(gè)獨(dú)立的高、低壓單體割成多個(gè)獨(dú)立的高、低壓單體( (中心中心).).II 地形起伏，尤其是大范圍的高原和高大山脈對(duì)大地形起伏，尤其是大范圍的高原和高大山脈對(duì)大 氣環(huán)流影響非常顯著，其影響包括動(dòng)力作用和熱氣環(huán)流影響非常顯著，其影響包括動(dòng)力作用和熱 力作用兩個(gè)方面力作用兩個(gè)方面. .III 夏季極冰冷源作用夏季極冰冷源作用.(四四) 地表摩擦地表摩擦大氣在自傳地球上運(yùn)動(dòng)著，與地球表面產(chǎn)大氣在自傳地球上運(yùn)動(dòng)著，與地球表面產(chǎn)生著相

53、對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦作用，生著相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦作用，而摩擦作用和山脈作用使空氣與轉(zhuǎn)動(dòng)地球而摩擦作用和山脈作用使空氣與轉(zhuǎn)動(dòng)地球之間產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩之間產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩( (角動(dòng)量角動(dòng)量).). 角動(dòng)量在風(fēng)帶的產(chǎn)生、損耗及風(fēng)帶間的輸角動(dòng)量在風(fēng)帶的產(chǎn)生、損耗及風(fēng)帶間的輸送、平衡，對(duì)大氣環(huán)流的形成和維持具有送、平衡，對(duì)大氣環(huán)流的形成和維持具有重要作用重要作用. .n 地球上的氣流基本上呈緯向流動(dòng)，在中高緯地球上的氣流基本上呈緯向流動(dòng)，在中高緯 度是西風(fēng)帶，低緯度是廣闊的東風(fēng)帶度是西風(fēng)帶，低緯度是廣闊的東風(fēng)帶. .n 在西風(fēng)帶，大氣損耗西風(fēng)角動(dòng)量，地球獲得在西風(fēng)帶，大氣損耗西風(fēng)角動(dòng)量，地球獲得 西風(fēng)角動(dòng)量；在東風(fēng)帶，大氣獲得西風(fēng)角動(dòng)西風(fēng)角動(dòng)量；在東風(fēng)帶，大氣獲得西風(fēng)角動(dòng) 量，地球支出西風(fēng)角動(dòng)量量，地球支出西風(fēng)角動(dòng)量. .n 東、西風(fēng)帶平均風(fēng)速?zèng)]有明顯變化，表明角東、西風(fēng)帶平均風(fēng)速?zèng)]有明顯變化，表明角 動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒. . 地面摩擦作用對(duì)大氣環(huán)流中地面摩擦作用對(duì)大氣環(huán)流中緯向環(huán)流緯向環(huán)流和和經(jīng)圈經(jīng)圈 環(huán)流環(huán)流的形成和維持具有重要影響的形成和維持具有重要影響. . 三三 大氣環(huán)流的基本特征大氣環(huán)流的基本特征大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜多變，通常采用大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜多變，通常采用求平均求平均的的方法來尋找大氣環(huán)流的主要規(guī)律方法來尋找大氣環(huán)流的主要規(guī)律.n 對(duì)對(duì)時(shí)間時(shí)間求平均