空氣的水平運(yùn)動(dòng)22張課件

1、氣壓和氣壓場(chǎng)123空氣的水平運(yùn)動(dòng) 大氣環(huán)流退出第五章氣壓和風(fēng)氣壓和氣壓場(chǎng)123空氣的水平運(yùn)動(dòng) 大氣環(huán)流退出第五章退出第五章氣壓和風(fēng)氣壓和氣壓場(chǎng)123空氣的水平運(yùn)動(dòng) 大氣環(huán)流退出第五章氣壓和風(fēng)氣壓和氣壓場(chǎng)123空氣的水平運(yùn)動(dòng) 一二2 空氣的水平運(yùn)動(dòng)作用于空氣的力自由大氣中空氣的水平運(yùn)動(dòng)三摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng)一二2 空氣的水平運(yùn)動(dòng)作用于空氣的力自由大氣中空氣的水平 空氣的運(yùn)動(dòng)是在力的作用下形成的，空氣受到的力主要有：1.氣壓梯度力 (pressure-gradient force) 由于空間氣壓分布的不均勻而使空氣塊受到的力，叫做氣壓梯度力。一、作用于空氣的力NSPP+PNN+N設(shè)有如右所示的空

2、氣塊，由于氣壓分布的不均勻，沿N方向所受到的力為：P S-（P+P）S= -P S 空氣的運(yùn)動(dòng)是在力的作用下形成的，空氣受到的力主要有：氣塊所受到的力： P S（P+P）S= P S單位質(zhì)量的氣塊所受到的力:單位質(zhì)量的氣塊所受到的力NSPP+PNN+N式中-dP/dN叫做氣壓梯度，這個(gè)力與氣壓梯度成正比，所以叫氣壓梯度力。氣塊所受到的力：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的氣塊所受到的力NSPP+PNN+ 雖然大氣中垂直氣壓梯度力比水平氣壓梯度力大得多，但是在大氣處于靜力平衡時(shí)，重力與Gz相抵消；而水平氣壓梯度力雖小，但沒(méi)有其它力與它相平衡，只要這個(gè)力在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)發(fā)生作用，就能造成較大的空氣水平運(yùn)動(dòng)。所以，空氣運(yùn)動(dòng)

3、以水平運(yùn)動(dòng)為主，水平氣壓梯度力是產(chǎn)生風(fēng)的原動(dòng)力。在水平方向的氣壓梯度力為：在垂直方向的氣壓梯度力為： 雖然大氣中垂直氣壓梯度力比水平氣壓梯度力大得多，2. 地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 由于地球自轉(zhuǎn)而使地面上的運(yùn)動(dòng)物體偏離原運(yùn)動(dòng)方向的力，叫做地轉(zhuǎn)偏向力。 首先考察物體在一不動(dòng)圓盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)。2. 地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 再考察物體在一逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force)地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 再考察物體在一逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis for

4、ce) 地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 再考察物體在一逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)偏向力(Coriolis force) 再考察物 設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，一物體從O點(diǎn)開(kāi)始，以速度v沿直線向B運(yùn)動(dòng)，由于圓盤(pán)在以角速度沿逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)上的A點(diǎn)經(jīng)時(shí)間t后到了A，而物體運(yùn)動(dòng)到了A點(diǎn)。因此在圓盤(pán)上的觀察者認(rèn)為物體偏離了一個(gè)角度 AOA，覺(jué)得是受了某種力的作用。OBAt A 現(xiàn)在對(duì)物體在運(yùn)動(dòng)圓盤(pán)上運(yùn)動(dòng)的情況作一分析。 設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，一物體從O點(diǎn)開(kāi)始，以速度v沿 如果認(rèn)為這種偏轉(zhuǎn)是因某種力的作用，則在這種力的作用一產(chǎn)生的位移為： 設(shè)a為這種力所產(chǎn)生的加速度，則 將以上兩式聯(lián)系起來(lái)，得 a=2v

5、根據(jù)牛頓第二定律，a應(yīng)為單位質(zhì)量的物體所受到的力。因此，上述假想的力的大小為 f =2v f又稱為科里奧利（Coriolis）力 。OBAt A 如果認(rèn)為這種偏轉(zhuǎn)是因某種力的作用，則 在地球表面運(yùn)動(dòng)的物體與在圓盤(pán)上稍有不同，地面近似為球面。 設(shè)在A點(diǎn)，一物體在水平面上以速度v運(yùn)動(dòng)，將這個(gè)速度分解為與赤道面平行和與赤道面垂直的兩個(gè)分量，則物體相當(dāng)于以速度v在圓盤(pán)上運(yùn)動(dòng)。物體受到的科里奧利力（對(duì)地面來(lái)說(shuō)稱為地轉(zhuǎn)偏向力）的大小就應(yīng)為： f =2v=2v sin AVV 在地球表面運(yùn)動(dòng)的物體與在圓盤(pán)上稍有不同，地面近似1).水平地轉(zhuǎn)偏向力與風(fēng)速成正比，只有相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的物體才收到偏向力的作用；2).

6、水平地轉(zhuǎn)偏向力與運(yùn)動(dòng)的方向垂直，只改變運(yùn)動(dòng)的方向，不改變運(yùn)動(dòng)速度的大??；3).北半球，水平地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)的右方，南半球指向左方；4).水平地轉(zhuǎn)偏向力與緯度的正弦成正比，極地最大，赤道為零，隨緯度是增加的。地轉(zhuǎn)偏向力的性質(zhì)1).水平地轉(zhuǎn)偏向力與風(fēng)速成正比，只有相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的物體才3.慣性離心力(inertial centrifugal force) 當(dāng)空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，還要受到慣性離心力的作用。其大小為： C= 2r=v2/r4.摩擦力(friction force) 空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到空氣與地面之間和不同空氣塊之間的摩擦力的作用。前者稱外摩擦力，后者稱內(nèi)摩擦力。前者在數(shù)值上要遠(yuǎn)大于后者。

7、摩擦力的大小與速度成正比，一般與風(fēng)速的方向相反，其大小為： R=-kv3.慣性離心力(inertial centrifugal fP1P2P3GGVAAGVAGVAP4P5 設(shè)高空的等壓線為平行直線，這時(shí)慣性離心力和摩擦力都可忽略不計(jì)，只需考慮氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用。 下圖中直線為等壓線，設(shè)氣壓南高北低，P1P2.1. 地轉(zhuǎn)風(fēng)二.自由大氣中空氣的水平運(yùn)動(dòng)P1P2P3GGVAAGVAGVAP4P5 設(shè) 當(dāng)氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)叫做地轉(zhuǎn)風(fēng)(geostrophic wind) 。這時(shí)就滿足： 風(fēng)壓定律：在北半球，背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左；南半球相反。風(fēng)速與氣壓梯度成正比。 P

8、1P2P3GGVAAGVAGVAP4P5 當(dāng)氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)叫做地轉(zhuǎn)風(fēng) 當(dāng)氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)叫做梯度風(fēng)。 這時(shí)風(fēng)向規(guī)律為：（北半球） 在高壓中，風(fēng)沿等壓線作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 在低壓中，風(fēng)沿等壓線作反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。2.梯度風(fēng)自由大氣層高低壓中的風(fēng)G高壓D低壓 當(dāng)氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三力達(dá)到平衡時(shí) 風(fēng)與等壓線成一個(gè)角度，摩擦力越大，角度也越大。 風(fēng)壓定律：在北半球，背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方。三、摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng) GVA自由大氣GVRA摩擦層 風(fēng)與等壓線成一個(gè)角度，摩擦力越大，角度也越大。三 在摩擦層的高壓中，風(fēng)沿等壓線順時(shí)針?lè)较蛴衫锵蛲獯怠?在摩擦層的低壓中，風(fēng)沿等壓線逆時(shí)針?lè)较蛴赏庀蚶锎怠ＤΣ翆痈叩蛪褐械娘L(fēng)低壓高壓 在摩擦層