大氣環(huán)流和風(fēng)系

1、大氣環(huán)流和風(fēng)系大氣環(huán)流是指地球上各種規(guī)模和形式的空氣運(yùn)動(dòng)綜合情況。大氣環(huán)流的原動(dòng)力是太陽(yáng)輻射能，大氣環(huán)流把熱量和水分從一個(gè)地區(qū)輸送到另一個(gè)地區(qū)，從而使高低緯度之間，海陸之間的熱量和水分得到交換，調(diào)整了全球性的熱量、水分的分布，是各地天氣、氣候形成和變化的重要因素。（一）全球氣壓分布和風(fēng)帶1行星氣壓帶和三圈環(huán)流模式地球表面，赤道附近，終年太陽(yáng)輻射強(qiáng)，氣溫高，空氣受熱上升，到高空向外流散，導(dǎo)致氣柱質(zhì)量減小，在低空形成低壓，稱赤道低壓帶。兩極地區(qū)，終年太陽(yáng)輻射弱，氣溫低，空氣冷卻收縮下沉，積聚在低空，導(dǎo)致氣柱質(zhì)量增多，形成高壓，稱極地高壓帶。由于地球自轉(zhuǎn)，從赤道上空向極區(qū)方向流動(dòng)的氣流，在地轉(zhuǎn)偏向力

2、的作用下，方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，到緯度20°30°附近，氣流完全偏轉(zhuǎn)成緯向西風(fēng)，阻擋來(lái)自赤道上空的氣流繼續(xù)向高緯流動(dòng)，加上氣流移行過(guò)程中溫度降低，緯圈縮小，發(fā)生空氣質(zhì)量輻合和下沉，形成高壓帶，稱副熱帶高壓帶。在副熱帶高壓帶和極地高壓帶之間，是一個(gè)相對(duì)的低氣壓區(qū)，稱副極地低壓帶。這樣便形成了全球性的7個(gè)緯向氣壓帶。由于氣壓帶的存在，產(chǎn)生氣壓梯度力，高壓帶的空氣便向低壓帶流動(dòng)。在北半球，副熱帶高壓帶的空氣，向南北兩邊流動(dòng)。其中，向南的一支，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，成為東北風(fēng)，稱東北信風(fēng)（南半球?yàn)闁|南信風(fēng)）。到達(dá)赤道地區(qū)，補(bǔ)充那里上升流出的氣流，構(gòu)成赤道與20°30°之

3、間的低緯環(huán)流圈，也稱哈得萊環(huán)流圈（圖427，）。向北的一支，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，成為偏西風(fēng)，稱盛行西風(fēng)。而從極地高壓帶向南流的氣流，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，成為偏東風(fēng)，稱極地東風(fēng)。它們?cè)诟睒O地低壓帶相遇，形成鋒面，稱極鋒。鋒面上南來(lái)的暖空氣沿著北來(lái)的干冷空氣緩慢爬升，在高空又分為南北兩支，向南的一支在副熱帶地區(qū)下沉，構(gòu)成中緯度環(huán)流圈（圖 427），又稱費(fèi)雷爾環(huán)流圈。向北的一支在極地下沉，補(bǔ)償極地地面高壓流出的空氣質(zhì)量，構(gòu)成高緯度環(huán)流圈，又稱極地環(huán)流圈（圖427）。2海平面氣壓分布地球表面，海陸相間分布，由于海陸熱力性質(zhì)差異，使緯向氣壓帶發(fā)生斷裂，形成若干個(gè)閉合的高壓和低壓中心。冬季（1月），北

4、半球大陸是冷源，有利于高壓的形成。如亞歐大陸的西伯利亞高壓和北美大陸的北美高壓；海洋相對(duì)是熱源，有利于低壓的形成。如北太平洋的阿留申低壓，北大西洋的冰島低壓（圖428a）。夏季（7月）相反，北半球大陸是熱源，形成低壓。如亞歐大陸的印度低壓，又稱亞洲低壓，和北美大陸上的北美低壓。副熱帶高壓帶在海洋上出現(xiàn)兩個(gè)明顯的高壓中心，即夏威夷高壓和亞速爾高壓（圖428b）。南半球季節(jié)與北半球相反，冬、夏季氣壓性質(zhì)也發(fā)生與北半球相反的變化。而且因南半球陸地面積小，緯向氣壓帶比北半球明顯，尤其在40°S以南，無(wú)論冬夏，等壓線基本上呈緯向帶狀分布。上述冬夏季海平面氣壓圖上出現(xiàn)的大型高、低壓系統(tǒng)，稱大氣活

5、動(dòng)中心。其中北半球海洋上的太平洋高壓（夏威夷高壓）和大西洋高壓（亞速爾高壓）、阿留申低壓、冰島低壓，常年存在，只是強(qiáng)度、范圍隨季節(jié)有變化，稱為常年活動(dòng)中心。而陸地上的印度低壓、北美低壓、西伯利亞高壓、北美高壓等，只是季節(jié)性存在，稱為季節(jié)性活動(dòng)中心?；顒?dòng)中心的位置和強(qiáng)弱，反映了廣大地區(qū)大氣環(huán)流運(yùn)行特點(diǎn)，其活動(dòng)和變化對(duì)附近甚至全球的大氣環(huán)流，對(duì)高低緯度間、海陸間的水分、熱量交換，對(duì)天氣、氣候的形成、演變起著重要作用。3高空大氣環(huán)流的基本特征（1）平均緯向氣流 大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)千變?nèi)f化，其最基本的特征是盛行以極地為中心的緯向氣流，也就是東、西風(fēng)帶。平均而言，對(duì)流層中上層，由于經(jīng)向溫度梯度指向高緯，除赤道

6、地區(qū)有東風(fēng)外，各緯度幾乎全是一致的西風(fēng)（圖429）。近地面層，高緯地區(qū)冬夏都是一個(gè)淺薄的東風(fēng)帶，稱極地東風(fēng)帶。其厚度和強(qiáng)度都是冬季大于夏季。中緯度地區(qū)，從地面向上都是西風(fēng)，稱盛行西風(fēng)帶。低緯度地區(qū)，自地面到高空是深厚的東風(fēng)層，稱信風(fēng)帶。從冬到夏，東風(fēng)帶北移，范圍擴(kuò)展，強(qiáng)度增大；從夏到冬，東風(fēng)帶南移，范圍縮小，強(qiáng)度減弱。（2）高空急流和鋒區(qū)無(wú)論低緯存在的東風(fēng)環(huán)流，還是中高緯存在的西風(fēng)環(huán)流，風(fēng)速都不是均勻分布的，在某些區(qū)域出現(xiàn)風(fēng)速30ms以上的狹窄強(qiáng)風(fēng)帶，稱為急流。急流環(huán)繞地球自西向東彎彎曲曲延伸幾千公里，急流中心風(fēng)速可達(dá)5080ms，強(qiáng)急流中心風(fēng)速達(dá)100150ms。在對(duì)流層上層，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的急流

7、有：溫帶急流，也稱極鋒急流，位于南、北半球中高緯度地區(qū)的上空，是與極鋒相聯(lián)系的西風(fēng)急流；副熱帶急流，又稱南支急流，位于200hPa高空副熱帶高壓的北緣，同副熱帶鋒區(qū)相聯(lián)系；熱帶東風(fēng)急流，位于 150100 hPa副熱帶高壓的南緣。其位置變動(dòng)于赤道至南北緯20°。在中高緯地區(qū)，對(duì)流層中上層等壓面上，常有彎彎曲曲地環(huán)繞半球、寬度為幾百公里水平溫度梯度很大（等溫線密集）的帶狀區(qū)域，稱高空鋒區(qū)，也稱行星鋒區(qū)。北半球行星鋒區(qū)主要有兩支：北支是冰洋氣團(tuán)和極地氣團(tuán)之間的過(guò)渡帶，稱為極鋒區(qū)；南支是極地變性氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)之間的過(guò)渡帶，稱為副熱帶鋒區(qū)。急流區(qū)大多與水平溫度梯度很大的鋒區(qū)相對(duì)應(yīng)。（3）高空

8、平均水平環(huán)流由于地球表面海陸分布以及地面摩擦和大地形作用，高空緯向環(huán)流受到擾動(dòng)，形成槽、脊、高壓、低壓環(huán)流。 1月份，北半球?qū)α鲗又袑?00 hPa等壓面上，西風(fēng)帶中存在著三個(gè)平均槽（圖430），即位于亞洲東岸140°E附近的東亞大槽，北美東岸70°80°W附近的北美大槽，和烏拉爾山西部的歐洲淺槽。在三槽之間并列著三個(gè)脊，脊的強(qiáng)度比槽弱得多。7月份，西風(fēng)帶顯著北移，槽位置也發(fā)生變動(dòng)，東亞大槽東移入海，歐洲淺槽變?yōu)榧?，歐洲西岸、貝加爾湖地區(qū)，各出現(xiàn)一個(gè)淺槽。對(duì)流層上層的環(huán)流形勢(shì)與中層大體相似，只是西風(fēng)范圍更擴(kuò)大，風(fēng)速更增強(qiáng)。由上所述，大氣環(huán)流基本上是緯向環(huán)流中包含著

9、經(jīng)圈環(huán)流，緯向主流上又疊加著渦旋運(yùn)動(dòng)。這些不同運(yùn)動(dòng)形式之間相互聯(lián)系，相互制約，形成一個(gè)整體的環(huán)流系統(tǒng)。（二）季風(fēng)環(huán)流1季風(fēng)的定義以一年為周期，大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，稱為季風(fēng)。季風(fēng)不僅僅是指風(fēng)向上有明顯的季節(jié)轉(zhuǎn)換，1，7月盛行風(fēng)向的變化至少120°，而且兩種季風(fēng)各有不同源地，氣團(tuán)屬性有本質(zhì)差異，冬季由大陸吹向海洋，屬性干冷，夏季由海洋吹向大陸，屬性暖濕。因而伴隨著風(fēng)向的轉(zhuǎn)換，天氣和氣候也發(fā)生相應(yīng)的變化。2季風(fēng)的形成季風(fēng)的形成與多種因素有關(guān)，但主要是由于海陸間的熱力差異以及這種差異的季節(jié)性變化引起，行星風(fēng)系的季節(jié)性移動(dòng)和大地形的影響起加強(qiáng)作用。大陸冬冷夏熱，海洋冬暖

10、夏涼。冬季，大陸上的氣壓比海洋上高，氣壓梯度由陸地指向海洋，所以氣流由陸地流向海洋，形成冬季風(fēng)。夏季，海洋上的氣壓比陸地高，氣壓梯度由海洋指向陸地，風(fēng)由海洋吹向陸地，形成夏季風(fēng)。這種由海陸熱力差異而產(chǎn)生的季風(fēng)，大都發(fā)生在大陸與大洋相接的地方，特別是溫帶、副熱帶的東部。例如亞洲的東部是世界最顯著的季風(fēng)區(qū)。在兩個(gè)行星風(fēng)系相接的地方，也會(huì)發(fā)生風(fēng)向隨季節(jié)而改變的現(xiàn)象，但只有在赤道和熱帶地區(qū)季風(fēng)現(xiàn)象才最為明顯。例如，夏季太陽(yáng)直射北半球，赤道低壓帶北移，南半球的東南信風(fēng)受低壓帶的吸引而跨過(guò)赤道，轉(zhuǎn)變成為北半球的西南季風(fēng)；冬季，太陽(yáng)直射南半球，赤道低壓帶南移，北半球的東北信風(fēng)越過(guò)赤道后，轉(zhuǎn)變成為南半球的西北

11、季風(fēng)。由于它多見(jiàn)于赤道和熱帶地區(qū)，所以又稱它為赤道季風(fēng)或熱帶季風(fēng)。受這種季風(fēng)影響的地區(qū)，一年中有明顯的干季和濕季，以亞洲南部為典型。3季風(fēng)區(qū)的分布世界季風(fēng)區(qū)域分布很廣，大致在30°W170°E，20°S35°N的范圍。其中，東亞和南亞的季風(fēng)最顯著。而東亞是世界上最著名的季風(fēng)區(qū)，季風(fēng)范圍廣，強(qiáng)度大。因?yàn)檫@里位于世界最大的歐亞大陸東部，面臨世界最大的太平洋，海陸的氣溫與氣壓對(duì)比和季節(jié)變化比其他任何地區(qū)都顯著，加上青藏高原大地形的影響，冬季加強(qiáng)偏北季風(fēng)，夏季加強(qiáng)偏南季風(fēng)，所以季風(fēng)現(xiàn)象最突出。而且冬季風(fēng)強(qiáng)于夏季風(fēng)。南亞季風(fēng)以印度半島表現(xiàn)最為明顯，因此又稱印度季風(fēng)

12、。它主要由行星風(fēng)帶的季節(jié)性移動(dòng)引起，但也含有海陸熱力差異和青藏高原的大地形作用。它夏季風(fēng)強(qiáng)于冬季風(fēng)，因?yàn)槎荆h(yuǎn)離大陸冷高壓，東北季風(fēng)長(zhǎng)途拔涉，并受青藏高原的阻擋，而且半島面積小，海陸間的氣壓梯度小，所以冬季風(fēng)不強(qiáng)。而夏季，半島氣溫特高，氣壓特低，與南半球高壓之間形成較大的氣壓梯度，加上青藏高原的熱源作用，使南亞季風(fēng)不但強(qiáng)度大而且深厚。季風(fēng)對(duì)天氣氣候有重要影響。冬季風(fēng)盛行時(shí)，氣候寒冷、干燥和少雨；夏季風(fēng)盛行時(shí)，氣候炎熱、濕潤(rùn)、多雨。夏季風(fēng)的強(qiáng)弱和遲早，是造成季風(fēng)地區(qū)旱澇災(zāi)害的重要原因。（三）局地環(huán)流行星風(fēng)系和季風(fēng)環(huán)流都是在大范圍氣壓場(chǎng)控制下的大氣環(huán)流，在小范圍的局部地區(qū)，還有空氣受熱不均勻而

13、產(chǎn)生的環(huán)流，稱為局地環(huán)流，也稱地方性風(fēng)系。它包括海陸風(fēng)、山谷風(fēng)和焚風(fēng)等。1海陸風(fēng)沿海地區(qū)，由于海陸熱力性質(zhì)的不同，使風(fēng)向發(fā)生有規(guī)律的變化。白天，陸地增溫比海洋快，陸地上的氣溫比海上高，因而形成局地環(huán)流（圖431），下層風(fēng)由海洋吹向陸地，稱海風(fēng)；夜間，陸地降溫快，地面冷卻，而海面降溫慢，海面氣溫高于陸地，于是產(chǎn)生了與白天相反的熱力環(huán)流，下層風(fēng)自陸地吹向海洋，稱為陸風(fēng)。這種以一天為周期而轉(zhuǎn)換風(fēng)向的風(fēng)系，稱海陸風(fēng)。2山谷風(fēng)在山區(qū)，白天日出后，山坡受熱，其上的空氣增溫快，而同一高度的山谷上空的空氣因距地面較遠(yuǎn)，增溫較慢，于是暖空氣沿山坡上升，風(fēng)由山谷吹向山坡，稱谷風(fēng)。夜間，山坡輻射冷卻，氣溫迅速降低，而同一高度的山谷上空的空氣冷卻較慢，于是山坡上的冷空氣沿山坡下滑，形成與白天相反的熱力環(huán)流，下層風(fēng)由山坡吹向山谷，稱山風(fēng)。這種以一日為周期而轉(zhuǎn)換風(fēng)向的風(fēng)，稱山谷風(fēng)（圖432）。在山區(qū)，山谷風(fēng)是較為普遍的現(xiàn)象，只要大范圍氣壓場(chǎng)的氣壓梯度比較弱，就可以觀測(cè)到。如烏魯木齊市南倚天山、北臨準(zhǔn)噶爾盆地，山谷風(fēng)交替的情況便很明顯。3焚風(fēng)焚風(fēng)是一種翻越高山，沿背風(fēng)坡向下吹的干熱風(fēng)。當(dāng)空氣翻越高山時(shí)，在迎風(fēng)坡被迫抬升，空氣冷卻，起初按干絕熱直減率（1100m）降溫?？諝鉂穸冗_(dá)到飽和時(shí)，按濕絕熱直減率（0.50.610