農(nóng)業(yè)氣象學(xué)之大氣環(huán)流

1、Chapter 7 大氣環(huán)流大氣環(huán)流模式大氣活動中心季風(fēng)和地方性風(fēng)1 大氣環(huán)流：是指大范圍的大氣運動狀態(tài)及其隨時空的變化過程，是大范圍的大氣層內(nèi)具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運動的綜合現(xiàn)象。 大氣環(huán)流構(gòu)成了全球大氣運動的基本形勢，是全球氣候特征和大范圍天氣形勢的主導(dǎo)因子，也是各種尺度天氣系統(tǒng)活動的背景 按水平尺度劃分：區(qū)域、半球或全球的大氣環(huán)流 按時間尺度劃分：日、月、季、半年、一年至多年的平均大氣環(huán)流大氣環(huán)流模式2一、單圈環(huán)流模式 在赤道和極地之間構(gòu)成了南北向一個閉合環(huán)流圈，稱為單圈環(huán)流 假設(shè)地表面是均勻的(不考慮海陸分布及地形起伏的影響)，也不考慮地轉(zhuǎn)偏向力，僅考慮水平氣壓梯度力3030N60N

2、90N考慮：高低緯間熱量差異 單圈環(huán)流 引起大氣運動的因素為高低緯間的受熱不均，赤道因緯度低，太陽高度大而終年炎熱，大氣因受熱膨脹上升，兩極因緯度高，太陽斜射而終年嚴(yán)寒，大氣冷卻收縮下沉。進而在赤道與兩極之間形成單圈閉合環(huán)流 南半球北半球4單圈環(huán)流示意圖 實際上赤道與極地間的這種閉合環(huán)流是不存在的，因為地球時刻不停地自轉(zhuǎn)著，大氣一開始運動，馬上就受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響，從而形成了三圈環(huán)流5 在赤道和極地之間構(gòu)成了南北向三個閉合環(huán)流圈，稱為三圈環(huán)流 假設(shè)地表面是均勻的(不考慮海陸分布及地形起伏的影響)，但考慮了水平地轉(zhuǎn)偏向力，和水平氣壓梯度力 二、三圈環(huán)流模式6赤 道 低 壓 帶極地高壓帶副熱帶高

3、壓帶東北信風(fēng)帶35副極地低壓帶中緯西風(fēng)帶極地東風(fēng)帶67Hadley 環(huán)流信風(fēng)環(huán)流Ferrel cellPolar cell1428910考慮-高低緯間熱量不均，地轉(zhuǎn)偏向力-三圈環(huán)流7三圈環(huán)流8三圈環(huán)流示意圖低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流9 近地面，副熱帶高氣壓帶一部分氣流向赤道低壓帶流去。另一部分氣流向北流，在地轉(zhuǎn)偏向力影響下，由南風(fēng)逐漸向右偏形成西南風(fēng)，也叫盛行西風(fēng)(畫箭頭)。與此同時，從極地高氣壓帶向南流的氣流，逐漸向右偏形成東北風(fēng)，又叫極地東風(fēng)(畫箭頭)。盛行西風(fēng)與極地東風(fēng)這兩支冷暖不同的氣流，在60N附近相遇，形成上升氣流，在低空形成副極地低壓帶。上升氣流到高空，一部分流向副熱帶高氣壓帶上空

4、(畫箭頭)為補充副熱帶高氣壓帶下沉氣流的來源(畫箭頭)。這樣在30N與60N之間形成一個中緯環(huán)流圈1. 低緯環(huán)流10 中緯環(huán)流：北緯60附近的上升氣流，另一部分流向極地上空(畫箭頭)，補充極地高氣壓帶下沉氣流(箭頭)。這樣在60N與極地之間形成一個高緯環(huán)流圈 高緯環(huán)流：在南半球，同樣存在著低緯、中緯、高緯三個環(huán)流圈。由于南半球的地轉(zhuǎn)偏向力使氣流向左偏轉(zhuǎn)，所以環(huán)流的方向與北半球不同 這樣，在近地面，全球共形成7個氣壓帶和6個風(fēng)帶(2)中緯環(huán)流(3)高緯環(huán)流11赤 道 低 壓 帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶極地高壓帶極地高壓帶東北信風(fēng)中緯西風(fēng)極地東風(fēng)東南信風(fēng)中緯西風(fēng)極 地 東

5、風(fēng)地球上的氣壓帶和風(fēng)帶氣壓帶成因：赤道低壓帶與極地高壓帶是由于冷熱不均引起空氣運動而形成的，屬熱力原因副熱帶高壓帶與副極地低壓帶是由于大氣運動引起空氣質(zhì)量變化而形成的，屬動力原因12 1. 三圈環(huán)流是：哈得萊環(huán)流圈(低緯環(huán)流圈)、中緯度環(huán)流圈(費雷爾環(huán)流圈)、極地環(huán)流圈 2、四個氣壓帶：赤道低壓帶(00)、副熱帶高壓帶(300)、副極地低壓帶(600)、和極地高壓帶(900) 3、三個風(fēng)帶：東北信風(fēng)帶(NE)(00-300N)、盛行西風(fēng)帶(SW)(300-600N)、極地東風(fēng)帶(NE)(600-900N)13 考慮海陸分布及地形起伏的影響，以及水平地轉(zhuǎn)偏向力和水平氣壓梯度力的影響。大氣環(huán)流變得

6、更加復(fù)雜。海陸的熱力差異切斷了氣壓帶，使氣壓帶變成了高低氣壓中心 三、實際環(huán)流14第二節(jié)大氣活動中心 一、大氣活動中心：由于海陸分布割斷了氣壓帶而形成的高低氣壓中心稱為大氣活動中心15冬 季阿留申低壓高高冰島低壓高16夏 季阿留申低壓冰島低壓高高低17二、東風(fēng)帶和西風(fēng)帶低緯度，15N以南800hPa下面，東風(fēng)較強，8m/s；中緯度，27N處200hPa，西風(fēng)最強，40m/s；北0102030405060708090東風(fēng)東風(fēng)西風(fēng)北半球冬季18低緯度，東風(fēng)范圍變大，10N處200hPa高空東風(fēng)增大到10m/s；中緯度西風(fēng)范圍縮小，最大風(fēng)速減小到不足20m/s。二、東風(fēng)帶和西風(fēng)帶北010203040

7、5060708090東風(fēng)東風(fēng)西風(fēng)北半球夏季19三、急流急流(jet stream)：風(fēng)速30m/s以上的狹窄強風(fēng)帶。根據(jù)現(xiàn)有資料，位于東亞海上各日本上空的急流強度最大，冬季可達(dá)150180m/s;甚至達(dá)200m/s。20三、急流急流的分類：1.溫帶急流：位于南、北半球中、高緯度地區(qū)的上空，與極鋒相聯(lián)系。2.副熱帶急流：位于200hPa高空副熱帶高壓的北緣，與副熱帶鋒區(qū)相聯(lián)系。3.熱帶東風(fēng)急流：位于副高南緣的150100hPa高空，其位置變動在赤道至南北緯20間，最大風(fēng)速 平均3040m/s，個別可達(dá)50m/s。21 1. 季風(fēng)：是指大范圍地區(qū)盛行的、以一年為周期隨季節(jié)改變風(fēng)向的風(fēng)，稱為季風(fēng)。季

8、風(fēng)帶來的天氣現(xiàn)象有明顯的差別。 海陸的熱力差異而引起的季風(fēng)示意圖第三節(jié) 季風(fēng)和地方性風(fēng)22 冬季風(fēng)(大陸季風(fēng))：冬季，大陸冷卻比海洋劇烈，大陸上形成高壓，海洋上形成低壓，于是，風(fēng)從大陸吹向海洋，稱為大陸風(fēng)或冬季風(fēng) 夏季風(fēng)(海洋風(fēng))：夏季，大陸増熱比海洋劇烈，大陸上形成低氣壓，海洋上形成高氣壓，于是，風(fēng)由海洋吹向大陸，稱為海洋風(fēng)或夏季風(fēng)2. 季風(fēng)的分類季風(fēng)形成的原因？23赤道季風(fēng)區(qū)：有明顯的雨季和旱季，帶來雨量的變化；全年炎熱，沒有明顯的溫度變化。（赤道非洲、印度南部、斯里蘭卡、印度尼西亞、馬來西亞）熱帶季風(fēng)區(qū)：有明顯的溫度差別，同時有明顯的雨季和旱季的差別，夏季可以受到南半球來的西南季風(fēng)的直接

9、影響。（南亞、東南亞）東亞季風(fēng)區(qū)（熱帶季風(fēng)區(qū)，溫帶季風(fēng)區(qū)）：冬夏溫度相差劇烈(20)，有明顯的雨季。（亞洲東部）2. 季風(fēng)的分類243、我國盛行的季風(fēng) 冬季為強大的蒙古高壓控制，海上為阿留申低壓控制，盛行寒冷而干燥的西北風(fēng)。造成晴朗寒冷干燥的天氣 夏季，大陸為印度低壓控制，海上為太平洋高壓控制，盛行溫暖而濕潤的東南風(fēng)。我國西南地區(qū)因受印度季風(fēng)的影響，夏季吹西南風(fēng)。造成濕熱多云雨的天氣25中國的季風(fēng)區(qū)劃圖26 由于各種地理條件的影響，常常形成某些地方性的空氣環(huán)流，稱為地方性風(fēng) (一) 海陸風(fēng) 1、概念： 晴穩(wěn)天氣時，海岸附近，白天由海洋吹向陸地，夜間由陸地吹向海洋，這種風(fēng)向晝夜交替的地方性風(fēng)稱為

10、海陸風(fēng) 2、海陸風(fēng)的形成：熱力因素是海陸風(fēng)形成的基本原因。即海陸之間存在有熱力差異地方性風(fēng)27海陸風(fēng)示意圖白天夜間28 相同點是：季風(fēng)與海陸風(fēng)都是由于海陸之間的熱力差異引起的 不同點是： 季風(fēng)是由于海陸之間氣壓的季節(jié)變化而引起的，以一年為周期的風(fēng)隨季節(jié)改變的現(xiàn)象；海陸風(fēng)是由于海陸之間氣壓的日變化而引起，以一日為周期，風(fēng)向隨晝夜改變的現(xiàn)象 季風(fēng)的影響范圍比海陸風(fēng)大季風(fēng)與海陸風(fēng)之間的異同29谷風(fēng)：由于白天山坡接受太陽光熱較多，空氣增溫較多；而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠(yuǎn)，增溫較少。于是山坡上的暖空氣不斷上升，并在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補充，這樣便在山坡與山谷之間形成一個

11、熱力環(huán)流。下層風(fēng)由谷底吹向山坡，稱為谷風(fēng)山風(fēng)：到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，空氣降溫較多；而谷地上空，同高度的空氣因離地面較遠(yuǎn)，降溫較少。于是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流入谷地，谷底的空氣因匯合而上升，并從上面向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環(huán)流。下層風(fēng)由山坡吹向谷地，稱為山風(fēng) （二）山谷風(fēng)30山風(fēng)和谷風(fēng)31 1. 焚風(fēng) 是由于空氣下沉運動，而使空氣溫度升高，濕度降低的一種干而熱的風(fēng)。通常指氣流越過山頂后由山上吹下來的熱而干燥的風(fēng) (三) 焚 風(fēng)焚風(fēng)形成示意圖322、焚風(fēng)的形成 設(shè)山高2000米，過山以前，即迎風(fēng)坡山腳處氣溫為30.0，如果氣流上升到800米處開始凝結(jié)(此高度稱為凝結(jié)高度)，空氣上升時不斷有水氣凝結(jié)成云致雨(濕絕熱直減率m=0.4/100m)，過山以后，假設(shè)氣流中并未攜帶云塊，求背風(fēng)坡山腳的溫度？(三) 焚 風(fēng)33 解：已知 迎風(fēng)坡山腳t1=30.0 干絕熱直減率d=1.0/100米 濕絕熱直減率m=0.4/100米 迎風(fēng)坡山腳800米處(干絕熱上升)，800米處的溫度為t800則， 800米山頂(濕絕熱上升)，山頂處的溫度t/則34 山頂背風(fēng)坡山腳