大氣科學概論第六大氣壓力

1、大氣科學概論課件第六大氣壓力第1頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 3.2.1 氣壓場的表示方法 實際大氣中由于下墊面性質(zhì)的差異、 水平方向上溫度分布和動力條件的不均勻， 以致同一高度上各地的氣壓不可能是一樣的。 因而等壓面并不是一個水平面，而像地表 形態(tài)一樣，是一個高低起伏的曲面。第2頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 等壓面起伏形勢同它附近水平面上的 氣壓高低分布有對應關系： 等壓面下凹部位對應著水平面上的低壓區(qū)域 等壓面愈下凹，水平面上氣壓低得愈多； 等壓面上凸部位對應著水平面上的高壓區(qū)域 等壓面愈上凸，水平面上高壓愈強大。第3頁，共31頁

2、，2022年，5月20日，23點41分，星期二 一、描述空間氣壓場的方法： 地面：采用海平面等壓線圖描述 高空：采用一組等壓面圖描述 如500hpa、700hpa、850hpa等壓面圖第4頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二第5頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二第6頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 二、等壓面圖的制作 海平面氣壓圖是一等高面圖，它是用 H=0的等高面上的等壓線分布來反映海平面 附近的氣壓水平分布。 等壓面圖則它是用該等壓面上的等高線分布 來反映該等壓面附近的氣壓水平分布。 下面介紹等壓面圖的制作：第7頁，共

3、31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 圖中P為等壓面，H1、H2、H3為高度間 隔相等的若干等高面，它們分別與等壓面P相 截（截線以虛線表示），每條截線都在等壓面P 上，所以截線上各點的氣壓值均相等，將這些截 線投影到水平面上，便得出P等壓面上距海平面高 度分別為H1、H2、H3的許多等高線。第8頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 將某一等壓面上相對于海平面的各高 度點投影到海平面上，就得到一張等高 線圖（等位勢高度圖）。 圖中等高線的高、低中心即代表氣壓的高 低中心，而且等高線的疏密同等壓面的緩陡相 對應。 只是氣象上等高線的高度不是以米為單位的幾何高

4、度，而是位勢高度。 第9頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 位勢高度是指單位質(zhì)量的物體從海平 面（位勢取為零）抬升到Z高度時，克 服重力所作的功，又稱重力位勢，單位是 位勢米。在國際單位制中， 1位勢米定義為1kg空氣上升1m時，克服重力 作了9.8J的功，也就是獲得9.8J/kg的位勢能，即1位勢米=9.8J/kg第10頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 位勢高度與幾何高度的關系： H為位勢高度（位勢米）， Z為幾何高度（m）， g為緯度處的重力加速度（m/s2）。 當g取9.8m/s2時，位勢高度H和幾何高度Z在數(shù)值上相同，但兩者物理意義完全

5、不同。第11頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 氣壓系統(tǒng)的時空分布 一、氣壓系統(tǒng) 氣壓水平分布型式統(tǒng)稱氣壓系統(tǒng)。 每天的海平面等壓線圖和高空等壓面圖上的曲線 形態(tài)雖各不一樣，但總能歸納出幾種基本的類型：低氣壓、低壓槽、高氣壓、高壓脊、鞍形氣壓場第12頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 1、低氣壓 簡稱低壓，由閉合等壓線構成，中心氣壓 比四周低的氣壓系統(tǒng)。 空間等壓面向下凹陷， 形如盆地。 該區(qū)域氣流逆時針旋轉(zhuǎn) ， 常有云雨出現(xiàn)。第13頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 2、低壓槽 簡稱槽，是低氣壓延伸出來的狹長區(qū)域。 槽附

6、近的空間等壓面 類似狹長的山谷， 呈下凹形。低壓槽 附近的天氣特點 和低氣壓類似。第14頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 3、高氣壓 簡稱高壓，由閉合等壓線構成，中心氣 壓比四周高的氣壓系統(tǒng)。空間等壓面類似山丘，呈上凸狀。該區(qū)域氣流順時針旋轉(zhuǎn)。往往天氣晴好。第15頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 4、高壓脊 簡稱脊，是由高壓延伸出來的狹長區(qū)域。 脊附近空間等壓面 類似山脊。高壓脊附近的天氣特點和高氣壓類似。第16頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 5、鞍形氣壓場 簡稱鞍，兩個高壓和兩個低壓組成的 中間區(qū)域。 鞍形區(qū)空間

7、 的等壓面形似 馬鞍。鞍形剛 建立時，風速小， 風向變多，氣壓 值穩(wěn)定，但不久 可能發(fā)生劇 烈的天氣現(xiàn)象。第17頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 二、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化 氣壓系統(tǒng)具有三維結構，但是高空的高氣壓 和低氣壓并不一定對應著低空高氣壓和低氣壓。 氣壓系統(tǒng)隨高度的變化與溫度場的配置有關。第18頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 、深厚系統(tǒng)（圖a、d) 暖高壓：地面高壓中心和高溫中心一致，隨著 高度的增加，等壓面上凸越顯著，則高壓越來 越強。 如夏季影響我國沿海 地區(qū)的副熱帶高壓。 冷低壓：地面低壓中心和低溫中心一致，隨著高度的增加，等壓

8、面下凹 越顯著，則低壓越來越強。如付極地低壓第19頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 、淺薄系統(tǒng)（圖b、c） 冷高壓和暖低壓：由于水平氣壓梯度與水平溫度梯度的方向相反，結果等壓面形狀隨著高度的增加而趨于平緩，氣壓系統(tǒng)的厚度不大。如冬季控制我國北方的冷高壓，夏季的臺風(暖低壓)。第20頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 、傾斜系統(tǒng) 如果氣壓中心和溫度中心不重合，則氣壓系統(tǒng)的軸線就會傾斜。低壓中心向隨高度增加向冷區(qū)傾斜，高壓中心則向暖區(qū)傾斜。第21頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 3.2.3 氣壓隨時間的變化 氣壓的周期性變

9、化是指在氣壓隨時間變化的曲 線上呈現(xiàn)出有規(guī)律的周期性波動，明顯的是以 日為周期和以年為周期的波動。一、氣壓的周期變化1、氣壓的日變化地面氣壓的日變化有單峰、雙峰和三峰等型式，其中以雙峰型最為普遍。第22頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 一天中有一個最高值（910時） 一個次高值（2122時） 日變化： 一個最低值（1516時） 一個次低值（次日34時）第23頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 日較差： 最高、最低值出現(xiàn)的時間和日較差 （一天中隨最高值與最低值的差）隨緯度 而有區(qū)別： 熱帶地區(qū)氣壓日變化最為明顯，日較差可達35hPa。 隨著緯度的

10、增高，氣壓日較差逐漸減小，到緯度50日較差已減至不到1hPa。第24頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 2、氣壓的年變化 氣壓年變化是以一年為周期的波動，由 氣壓的月平均值進行比較而得出。氣壓年 變化特點與地理條件有很大關系，主要有以下三種類型：第25頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 大陸型 在大陸上，一年中氣壓最高值出現(xiàn)在冬季， 最低值出現(xiàn)在夏季，氣壓年較差很大，并由 低緯向高緯逐漸增大。第26頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 海洋型 海洋上一年中氣壓最高值出現(xiàn)在夏季，最低 值出現(xiàn)在冬季，年較差小于同緯度的陸地。大陸

11、型和海洋型氣壓年變化的不同，主要是陸海熱力性質(zhì)差異有關。冬季大陸表面比海洋冷，在冷的陸面上空氣收縮，海洋上空有空氣流向陸地上空，使陸地氣柱質(zhì)量增加，而海洋相反。所以，冬季陸地上地面氣壓高，海洋上地面氣壓低。 夏季情況正好相反。第27頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 高山型 高山區(qū)一年中氣壓最高值出現(xiàn)在夏季，是空 氣受熱，氣柱膨脹、上升，質(zhì)量增加所致。 而最低值出現(xiàn)在冬季，是空氣受冷，氣柱收縮、空氣下沉，高山質(zhì)量減少的結果。第28頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 二、氣壓的非周期性變化 非周期性變化是指氣壓變化不存在固定周期 的波動，它是氣壓系統(tǒng)移動和演變的結果。常與 大氣環(huán)流及天氣系統(tǒng)有關，且變化幅度大。 如冬季寒潮爆發(fā)，冷空氣到來時，氣壓會升高； 低氣壓或暖空氣到來時，氣壓會降低。 第29頁，共31頁，2022年，5月20日，23點41分，星期二 通常在中高緯度地區(qū)氣壓系統(tǒng)活動頻繁， 氣團屬性差異大，氣壓非周期性變化遠較 低緯度明顯。 如以24h氣壓的變化量來比較，高緯度地區(qū)可 達10hPa，低緯度地區(qū)因氣團屬性比較接近