大氣科學(xué)概論第六大氣壓力

大氣科學(xué)概論課件第六大氣壓力第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日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。第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日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(yīng)關(guān)系：

等壓面下凹部位對應(yīng)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(yīng)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。第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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

第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日

第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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：第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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。第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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(yīng)。

只是氣象上等高線的高度不是以米為單位的幾何高度，而是位勢高度。

第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日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第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日

位勢高度與幾何高度的關(guān)系：

H為位勢高度（位勢米），Z為幾何高度（m），g為緯度φ處的重力加速度（m/s2）。

當(dāng)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不同。第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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、鞍形氣壓場第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日

1、低氣壓

簡稱低壓，由閉合等壓線構(gòu)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)。

第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日

2、低壓槽

簡稱槽，是低氣壓延伸出來的狹長區(qū)域。

槽附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。

第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日

3、高氣壓

簡稱高壓，由閉合等壓線構(gòu)成，中心氣壓比四周高的氣壓系統(tǒng)?？臻g等壓面類似山丘，呈上凸?fàn)?。該區(qū)域氣流順時針旋轉(zhuǎn)。往往天氣晴好。

第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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。

第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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)空間的等壓面形似馬鞍。鞍形剛建立時，風(fēng)速小，風(fēng)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。第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

二、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化

氣壓系統(tǒng)具有三維結(jié)構(gòu)，但是高空的高氣壓和低氣壓并不一定對應(yīng)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(guān)。第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

１、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，等壓面下凹越顯著，則低壓越來越強。

如付極地低壓第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日

２、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(jié)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(fēng)(暖低壓)。第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日

３、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。第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日

3.2.3氣壓隨時間的變化

氣壓的周期性變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。第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日

一天中有一個最高值（9—10時）一個次高值（21—22時）日變化：一個最低值（15—16時）一個次低值（次日3—4時）第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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3—5hPa。隨著緯度的增高，氣壓日較差逐漸減小，到緯度50°日較差已減至不到1hPa。第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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(guān)系，主要有以下三種類型：第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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。第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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(guān)。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。

第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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(jié)果。第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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(jié)果。常與大氣環(huán)流及天氣系統(tǒng)有關(guān)，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。

第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日

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10