《熱力環(huán)流》課件

熱力環(huán)流ppt課件目錄熱力環(huán)流基本概念與原理地球表面熱力環(huán)流現(xiàn)象分析熱力環(huán)流對(duì)氣候和環(huán)境影響目錄熱力環(huán)流觀測(cè)方法與技術(shù)研究熱力環(huán)流模擬預(yù)測(cè)模型研究熱力環(huán)流異常事件案例分析01熱力環(huán)流基本概念與原理定義熱力環(huán)流是由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，是大氣運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單的形式。作用熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單的形式，由于地面的冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。其形成過(guò)程為：受熱地區(qū)大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區(qū)相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運(yùn)動(dòng)，形成高低空的熱力環(huán)流。熱的地方空氣受熱膨脹密度變小后上升（近地面形成低壓），冷的地方空氣遇冷密度變大后下沉（近地面形成高壓）。熱力環(huán)流定義及作用這是地球上大氣運(yùn)動(dòng)能量的來(lái)源，由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，地表接受太陽(yáng)輻射能量是不均勻，熱帶地區(qū)多，而極區(qū)少，從而形成大氣的熱力環(huán)流。在地球表面運(yùn)動(dòng)的大氣都會(huì)受地轉(zhuǎn)偏向力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。熱力環(huán)流形成機(jī)制地球自轉(zhuǎn)太陽(yáng)輻射大氣內(nèi)部南北之間熱量、動(dòng)量的相互交換。以上因素是大氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，太陽(yáng)輻射是大氣運(yùn)動(dòng)的根本動(dòng)力，它引起大氣的冷熱不均。引起大氣運(yùn)動(dòng)的直接原因是同一水平面上氣壓的差異，水平面上的氣壓差異表現(xiàn)為水平氣壓梯度力，水平氣壓梯度力是大氣運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng)力。熱力環(huán)流形成機(jī)制大氣穩(wěn)定度指整層空氣的溫度和濕度特性是否易于發(fā)生對(duì)流或大氣中某高度上的氣塊是否能繼續(xù)停留在該高度的性能。要點(diǎn)一要點(diǎn)二熱力環(huán)流與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系熱力環(huán)流是大氣中熱量和動(dòng)量輸送、交換的重要方式，對(duì)天氣和氣候的形成有重要影響。而大氣穩(wěn)定度是影響熱力環(huán)流的重要因素之一。當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí)，熱力環(huán)流較弱，不利于熱量和動(dòng)量的輸送和交換；而當(dāng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，熱力環(huán)流較強(qiáng)，有利于熱量和動(dòng)量的輸送和交換。因此，大氣穩(wěn)定度對(duì)熱力環(huán)流的形成和發(fā)展有重要影響。大氣穩(wěn)定度與熱力環(huán)流關(guān)系02地球表面熱力環(huán)流現(xiàn)象分析陸地升溫快，空氣膨脹上升，近地面形成低壓；海洋升溫慢，空氣收縮下沉，近地面形成高壓。風(fēng)從海洋吹向陸地，形成海風(fēng)。白天陸地降溫快，空氣收縮下沉，近地面形成高壓；海洋降溫慢，空氣膨脹上升，近地面形成低壓。風(fēng)從陸地吹向海洋，形成陸風(fēng)。夜晚陸地與海洋間熱力環(huán)流山地升溫快，空氣膨脹上升，近地面形成低壓；平原升溫慢，空氣收縮下沉，近地面形成高壓。風(fēng)從平原吹向山地，形成谷風(fēng)。白天山地降溫快，空氣收縮下沉，近地面形成高壓；平原降溫慢，空氣膨脹上升，近地面形成低壓。風(fēng)從山地吹向平原，形成山風(fēng)。夜晚山地與平原間熱力環(huán)流白天城市人口、工業(yè)集中，升溫快，空氣膨脹上升，近地面形成低壓；鄉(xiāng)村升溫慢，空氣收縮下沉，近地面形成高壓。風(fēng)從鄉(xiāng)村吹向城市，形成鄉(xiāng)村風(fēng)。夜晚城市降溫快，空氣收縮下沉，近地面形成高壓；鄉(xiāng)村降溫慢，空氣膨脹上升，近地面形成低壓。風(fēng)從城市吹向鄉(xiāng)村，形成城市風(fēng)。城市與鄉(xiāng)村間熱力環(huán)流03熱力環(huán)流對(duì)氣候和環(huán)境影響在熱力環(huán)流的上升支，空氣冷卻凝結(jié)形成云和降水，增加該地區(qū)降水量。在熱力環(huán)流的下降支，空氣下沉增溫，水汽不易凝結(jié)，降水減少。熱力環(huán)流通過(guò)改變大氣中的水汽含量和垂直運(yùn)動(dòng)，影響降水的分布和強(qiáng)度。對(duì)降水分布和強(qiáng)度影響熱力環(huán)流通過(guò)改變大氣中的熱量分布和傳輸，影響溫度的分布和變化。熱力環(huán)流上升支將低層暖空氣帶到高層，使高層大氣溫度升高。熱力環(huán)流下降支將高層冷空氣帶到低層，使低層大氣溫度降低。對(duì)溫度分布和變化影響熱力環(huán)流通過(guò)改變大氣中的壓力分布和梯度，影響風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)向。在熱力環(huán)流的上升支，低層空氣輻合上升，形成低壓中心，周圍空氣向中心輻合，風(fēng)向呈輻合狀。在熱力環(huán)流的下降支，高層空氣輻散下沉，形成高壓中心，空氣從中心向外輻散，風(fēng)向呈輻散狀。對(duì)風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)向影響04熱力環(huán)流觀測(cè)方法與技術(shù)研究

傳統(tǒng)觀測(cè)方法介紹地面觀測(cè)站通過(guò)地面氣象觀測(cè)站對(duì)溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)的觀測(cè)，獲取熱力環(huán)流的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。探空氣球利用探空氣球攜帶的探空儀，在垂直方向上對(duì)大氣溫度、濕度、氣壓等要素進(jìn)行觀測(cè)，揭示熱力環(huán)流的垂直結(jié)構(gòu)。飛機(jī)觀測(cè)通過(guò)飛機(jī)攜帶的氣象儀器，在飛行過(guò)程中對(duì)大氣溫度、濕度、風(fēng)等要素進(jìn)行觀測(cè)，獲取熱力環(huán)流的三維結(jié)構(gòu)信息。無(wú)人機(jī)遙感利用無(wú)人機(jī)搭載的氣象儀器，對(duì)局部地區(qū)的熱力環(huán)流進(jìn)行精細(xì)觀測(cè)，獲取高分辨率的數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感利用衛(wèi)星搭載的紅外、微波等傳感器，對(duì)地球表面和大氣的溫度、濕度等要素進(jìn)行大范圍、連續(xù)的觀測(cè)，揭示熱力環(huán)流的空間分布和演變特征。地基遙感通過(guò)地基遙感設(shè)備，如激光雷達(dá)、微波輻射計(jì)等，對(duì)大氣溫度、濕度、風(fēng)等要素進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，揭示熱力環(huán)流的精細(xì)結(jié)構(gòu)。遙感技術(shù)在熱力環(huán)流觀測(cè)中應(yīng)用123將不同來(lái)源、不同精度的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到更加準(zhǔn)確、全面的熱力環(huán)流數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)同化方法利用數(shù)據(jù)同化技術(shù)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)融入數(shù)值模擬模型，提高模型的初始場(chǎng)和邊界條件的準(zhǔn)確性，從而提高模擬結(jié)果的精度。數(shù)據(jù)同化在數(shù)值模擬中的應(yīng)用通過(guò)數(shù)據(jù)同化技術(shù)，將實(shí)時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)融入天氣預(yù)報(bào)模型，提高預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。數(shù)據(jù)同化在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)同化技術(shù)在熱力環(huán)流分析中應(yīng)用05熱力環(huán)流模擬預(yù)測(cè)模型研究03RCMs在熱力環(huán)流模擬中的挑戰(zhàn)討論RCMs在模擬熱力環(huán)流時(shí)面臨的邊界條件、初始條件、物理過(guò)程參數(shù)化等挑戰(zhàn)。01區(qū)域氣候模式（RCMs）概述介紹RCMs的定義、發(fā)展及在熱力環(huán)流模擬中的重要性。02RCMs在熱力環(huán)流模擬中的優(yōu)勢(shì)闡述RCMs相對(duì)于全球氣候模式（GCMs）在熱力環(huán)流模擬中的高分辨率和更精細(xì)的地表特征描述等優(yōu)勢(shì)。區(qū)域氣候模式在熱力環(huán)流模擬中應(yīng)用全球氣候模式（GCMs）概述01介紹GCMs的定義、發(fā)展及在熱力環(huán)流模擬中的應(yīng)用。GCMs在熱力環(huán)流模擬中的優(yōu)勢(shì)02闡述GCMs在大尺度環(huán)流特征、長(zhǎng)期氣候變化趨勢(shì)等方面的模擬優(yōu)勢(shì)。GCMs在熱力環(huán)流模擬中的挑戰(zhàn)03討論GCMs在分辨率、地表特征描述、云和輻射過(guò)程等方面的挑戰(zhàn)。全球氣候模式在熱力環(huán)流模擬中應(yīng)用不同尺度模式間相互作用闡述區(qū)域氣候模式（RCMs）與全球氣候模式（GCMs）在熱力環(huán)流模擬中的相互作用關(guān)系，包括邊界條件的影響、降尺度技術(shù)等。耦合技術(shù)研究介紹RCMs與GCMs之間的耦合技術(shù)，包括單向嵌套、雙向嵌套和完全耦合等方法，并分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。耦合技術(shù)在熱力環(huán)流模擬中的應(yīng)用前景探討耦合技術(shù)在提高熱力環(huán)流模擬精度、預(yù)測(cè)氣候變化等方面的應(yīng)用前景。不同尺度模式間相互作用及耦合技術(shù)研究06熱力環(huán)流異常事件案例分析每隔幾年，東太平洋海水溫度異常升高，導(dǎo)致全球氣候異常。厄爾尼諾現(xiàn)象拉尼娜現(xiàn)象兩者聯(lián)系與區(qū)別與厄爾尼諾相反，東太平洋海水溫度異常降低，同樣對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響。都是海洋與大氣相互作用的產(chǎn)物，但影響機(jī)制和結(jié)果有所不同。030201厄爾尼諾現(xiàn)象與拉尼娜現(xiàn)象剖析暴雨熱力環(huán)流導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣，從而產(chǎn)生暴雨。干旱熱力環(huán)流異常導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間無(wú)雨或少雨，造成土壤水分不足，形成干旱。熱力環(huán)流在極端天氣事件中的角色通過(guò)影響大氣層結(jié)和水分循環(huán)等方式，對(duì)極端天氣事件的產(chǎn)生和發(fā)展起到重要作用。極端天氣事件（暴雨、干旱等）中熱力環(huán)流作用03020101城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致城市