熱力環(huán)流課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 冷熱不均引起大氣運(yùn)動冷熱不均引起大氣運(yùn)動大氣的受熱過程大氣中的一切物理過程都伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，太陽輻射能是地球大氣最重要的能量來源。投射到地球上的太陽輻射能，在穿過大氣的過程中，部分被大氣吸收或反射。大部分到達(dá)地面，并被地面反射或吸收（47%被地面吸收）。地面吸收太陽輻射能而增溫，同時又以長波輻射的形式把熱量傳給大氣。這種輻射熱交換是大氣增溫的最重要方式，因此說地面是近地面大氣主要、直接的熱源。了解：大氣是如何受熱的了解：大氣是如何受熱的 大氣上界大氣上界地地 面面太太陽陽輻輻射射地地面面吸吸收收大氣吸收大氣吸收地面增溫地面增溫地地面面輻輻射射大氣大氣吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空

2、 間間射向宇宙空射向宇宙空 間間大大氣氣輻輻射射射向地面射向地面、地面輻射使大氣增溫、地面輻射使大氣增溫 （大氣的受熱）（大氣的受熱）“太陽暖大地太陽暖大地”“大地暖大氣大地暖大氣”“大氣還大地大氣還大地”大大氣氣增增溫溫動畫演示動畫演示小結(jié)：小結(jié)：大氣的受熱過程 大氣的熱量來源大氣的熱量來源-太陽輻射太陽輻射 地面地面是近地面大氣主要、直接的熱源。是近地面大氣主要、直接的熱源。 大氣的熱力作用：大氣的熱力作用：削弱作用和保溫作用削弱作用和保溫作用太陽太陽地面地面大氣大氣宇宙空間宇宙空間太陽輻射太陽輻射削弱作用削弱作用地面輻射地面輻射大氣逆輻射大氣逆輻射 少量少量大氣輻射大氣輻射保溫作用保溫作

3、用少量的地面輻射少量的地面輻射熱力環(huán)流熱力環(huán)流 大氣中熱量和水汽的輸送，以及各種天氣變大氣中熱量和水汽的輸送，以及各種天氣變化，都是通過大氣運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。大氣運(yùn)動的能量化，都是通過大氣運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。大氣運(yùn)動的能量來源于太陽輻射。來源于太陽輻射。根本原因根本原因：太陽輻射能的：太陽輻射能的緯度分布不均緯度分布不均，造成高，造成高低緯度間的溫度差異低緯度間的溫度差異定義定義 ：由于地面的冷熱不均而引起的空氣環(huán)流，：由于地面的冷熱不均而引起的空氣環(huán)流，稱為熱力環(huán)流。它是稱為熱力環(huán)流。它是大氣運(yùn)動的最簡單形式大氣運(yùn)動的最簡單形式。熱力環(huán)流的形成B A C等等壓壓面面冷卻冷卻冷卻冷卻受熱受熱高氣壓高氣壓低氣

4、壓低氣壓低氣壓低氣壓受受 熱熱 均均 勻勻熱力環(huán)流的形成演示高氣壓高氣壓低氣壓低氣壓低氣壓低氣壓冷卻冷卻冷卻冷卻受熱受熱B A C高氣壓高氣壓高氣壓高氣壓低氣壓低氣壓高氣壓高氣壓低氣壓低氣壓低氣壓低氣壓B A C高氣壓高氣壓高氣壓高氣壓低氣壓低氣壓大氣的大氣的垂直運(yùn)動垂直運(yùn)動同一水平面同一水平面氣壓差異氣壓差異大氣的大氣的水平運(yùn)動水平運(yùn)動根本根本原因原因直接直接原因原因地面冷地面冷熱不均熱不均形成過程形成過程 冷熱不均冷熱不均是導(dǎo)致大氣運(yùn)動的是導(dǎo)致大氣運(yùn)動的根本原根本原因因 熱力環(huán)流引起的大氣運(yùn)動總是熱力環(huán)流引起的大氣運(yùn)動總是先垂先垂直直后水平后水平 冷熱不均冷熱不均-大氣垂直（上升或下降大氣

5、垂直（上升或下降）運(yùn)動）運(yùn)動-同一水平面上產(chǎn)生氣壓同一水平面上產(chǎn)生氣壓差異差異-大氣水平差異大氣水平差異-形成熱力形成熱力環(huán)流環(huán)流理解理解 氣壓：任何表面的單位面積上空分子運(yùn)動產(chǎn)生氣壓：任何表面的單位面積上空分子運(yùn)動產(chǎn)生的壓力。通常用所測高度以上單位截面積所承的壓力。通常用所測高度以上單位截面積所承受大氣柱的重量表示。受大氣柱的重量表示。P=mg/s同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)，高度越高，氣壓越小，高度越高，氣壓越小 等壓面：空間氣壓相等的各點(diǎn)組成的面，等壓面：空間氣壓相等的各點(diǎn)組成的面，同同一高度一高度，各地氣壓不相等，等壓面的空間不，各地氣壓不相等，等壓面的空間不是平面，而是像地形一樣的起伏不平。同一

6、等是平面，而是像地形一樣的起伏不平。同一等壓面上不管是水平的還是起伏的，各點(diǎn)氣壓值壓面上不管是水平的還是起伏的，各點(diǎn)氣壓值均相等均相等氣壓高低判讀氣壓高低判讀l無論低空還是高空，無論低空還是高空，高壓處高壓處等壓面都向等壓面都向上凸起上凸起，低壓處低壓處等壓面向等壓面向下凹陷下凹陷PBCAPA=PPBPAPCPABAC受熱受熱冷卻冷卻冷卻冷卻近地面近地面受熱受熱，氣流垂直，氣流垂直上升上升，近地面形成，近地面形成低壓低壓,a近地面近地面冷卻冷卻，氣流收縮，氣流收縮下沉下沉，近地面形成，近地面形成高壓高壓b.c水平氣流由水平氣流由高壓區(qū)高壓區(qū)流向流向低壓區(qū)低壓區(qū)ca ba 高高 同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)

7、（不同高度）（不同高度）高度升高高度升高，氣壓降低氣壓降低.（等（等壓面比較）壓面比較） 近地面近地面，氣壓的高低，氣壓的高低與高空相反與高空相反 同一高度同一高度 ，氣溫高氣溫高，氣壓低氣壓低。氣溫低氣溫低，氣壓高（氣壓高（各點(diǎn)氣壓比較各點(diǎn)氣壓比較）標(biāo)出各點(diǎn)氣壓狀況標(biāo)出各點(diǎn)氣壓狀況 ，畫出熱力環(huán)流方向，畫出熱力環(huán)流方向DCABP1P2P3P1P2P3P1P2P3DCAB甲甲乙乙低低熱力環(huán)流的對應(yīng)關(guān)系熱力環(huán)流的對應(yīng)關(guān)系 冷冷垂直氣流下沉垂直氣流下沉近地面高壓近地面高壓近地近地面等壓面上凸面等壓面上凸近地面水平氣流輻散近地面水平氣流輻散多晴朗天氣多晴朗天氣 熱熱垂直氣流上升垂直氣流上升近地面低壓

8、近地面低壓近地近地面等壓面下凹面等壓面下凹近地面水平氣流輻合近地面水平氣流輻合多陰雨天氣多陰雨天氣 白天陸地白天陸地溫度高溫度高，氣，氣體體上升上升，陸地，陸地低壓低壓。 白天海洋白天海洋溫度低溫度低，氣，氣體體下沉下沉，海洋，海洋高壓高壓 風(fēng)從風(fēng)從海洋海洋吹向吹向陸地陸地 吹海風(fēng)吹海風(fēng)海洋海洋陸地陸地高高低低陸地：增溫快陸地：增溫快( (熱熱) )海風(fēng)海風(fēng)陸地陸地海洋海洋陸地：降溫快陸地：降溫快( (冷冷) )高高低低陸風(fēng)陸風(fēng) 夜晚陸地夜晚陸地溫度底溫度底，氣，氣體體下沉下沉，陸地為，陸地為高壓高壓 夜晚海洋夜晚海洋溫度高溫度高，氣，氣體體上升上升，海洋，海洋低壓低壓 風(fēng)從風(fēng)從陸地陸地吹向吹

9、向海洋海洋 陸風(fēng)陸風(fēng)海陸風(fēng)海陸風(fēng) 白天來自海洋的風(fēng)比較涼爽濕潤，對濱白天來自海洋的風(fēng)比較涼爽濕潤，對濱海能夠起到降溫的作用；夜晚來自陸地海能夠起到降溫的作用；夜晚來自陸地的風(fēng)比較溫?zé)岣稍?。對濱海地區(qū)能夠起的風(fēng)比較溫?zé)岣稍?。對濱海地區(qū)能夠起到增溫的作用。到增溫的作用。 海陸風(fēng)共同作用的結(jié)果是使濱海地區(qū)的海陸風(fēng)共同作用的結(jié)果是使濱海地區(qū)的氣溫日較差較小氣溫日較差較小谷風(fēng)谷風(fēng) 白天白天，山坡山坡接受接受太陽光太陽光熱較多，空氣增溫較多；熱較多，空氣增溫較多；而山谷上空，同高度上的而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠(yuǎn)，增溫較空氣因離地較遠(yuǎn)，增溫較少。于是山坡上的暖空氣少。于是山坡上的暖空氣不斷上升，并

10、在上層從山不斷上升，并在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補(bǔ)充，這則沿山坡向山頂補(bǔ)充，這樣便在山坡與山谷之間形樣便在山坡與山谷之間形成一個成一個熱力環(huán)流熱力環(huán)流。下層風(fēng)。下層風(fēng)由谷底吹向山坡，稱為谷由谷底吹向山坡，稱為谷風(fēng)。風(fēng)。 山風(fēng) 到了夜間，山坡上的空到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響氣受山坡輻射冷卻影響，空氣空氣降溫較多；而降溫較多；而谷谷地地上空，同高度的空氣上空，同高度的空氣因離地面較遠(yuǎn)，降溫較因離地面較遠(yuǎn)，降溫較少。于是山坡上的冷空少。于是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流氣因密度大，順山坡流入入谷谷地，谷底的空氣因地，谷底的空氣因匯合而上升，并

11、從上面匯合而上升，并從上面向山頂上空流去，形成向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環(huán)流與白天相反的熱力環(huán)流。下層風(fēng)由山坡吹向谷。下層風(fēng)由山坡吹向谷地，稱為山風(fēng)地，稱為山風(fēng) 城市與郊區(qū)間的熱力環(huán)流城市與郊區(qū)間的熱力環(huán)流 城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)：指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)：指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面氣溫圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，的現(xiàn)象。在近地面氣溫圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，而城市則是一個高溫區(qū)，就像突出海面的島嶼，由而城市則是一個高溫區(qū)，就像突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表的高溫的城市區(qū)域，這種現(xiàn)象就稱于這種島嶼代表的高溫的城市區(qū)域，這種現(xiàn)象就稱為為(城市工業(yè)、居民、交通等釋

12、放大量的人為熱城市工業(yè)、居民、交通等釋放大量的人為熱） 城市風(fēng)環(huán)流城市風(fēng)環(huán)流：現(xiàn)代大、中：現(xiàn)代大、中城市城市中，因為工業(yè)生產(chǎn)和中，因為工業(yè)生產(chǎn)和居民生活燃燒釋放出大量居民生活燃燒釋放出大量熱量熱量、大氣污染物大氣污染物集中以集中以及城市及城市建筑材料建筑材料和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等原因，造成城鄉(xiāng)間和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等原因，造成城鄉(xiāng)間的熱島環(huán)流，使得風(fēng)從周圍鄉(xiāng)村吹向城市的熱島環(huán)流，使得風(fēng)從周圍鄉(xiāng)村吹向城市 。市區(qū)市區(qū)郊區(qū)郊區(qū)郊區(qū)郊區(qū)城市和郊區(qū)之間的熱力環(huán)流103010201010（hPa）同一水平面上，單位距離間的氣壓差，叫氣壓梯度AB 大氣的水平運(yùn)動大氣的水平運(yùn)動氣壓梯度103010201010（hPa）方向

13、：垂直于等壓線，由高壓指向低壓AB風(fēng)向風(fēng)向水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力思考：思考： 我們已經(jīng)知道，在高空，大氣的運(yùn)動會受到氣壓差的影響，逐漸由高壓流向低壓，但實(shí)際上，還有其他力影響大氣的運(yùn)動嗎？有，是地轉(zhuǎn)偏向力。有，是地轉(zhuǎn)偏向力。 地轉(zhuǎn)偏向力是由于地球自轉(zhuǎn)，從而促使水平運(yùn)動物體方向發(fā)生偏離的力。它在北半球向右，南半球向左。地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力南南半球向半球向左左偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)北北半球向半球向右右偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)010101008100610041002（hPa）氣壓梯度力氣壓梯度力風(fēng)向風(fēng)向地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力方向：垂直風(fēng)向北半球高空中的風(fēng)向（hPa）1000100510101015氣壓梯度力氣壓梯度力風(fēng)向風(fēng)向地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力摩擦力摩擦力摩擦力方向：與風(fēng)向相反北半球近地面的風(fēng)向摩擦力對近地面風(fēng)的影響氣壓梯度力氣壓梯度力（高）（高）（低）（低）（北半球）（北半球）風(fēng)向風(fēng)向摩擦力摩擦力地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力（1）氣壓梯度力： 風(fēng)向垂直等壓線， 由高壓指向低壓 （2）氣壓梯度力+地轉(zhuǎn)偏向力 風(fēng)向平行于等壓線（3）氣壓梯度力+地轉(zhuǎn)偏向力 +摩擦力 風(fēng)向斜穿