第3章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流

1、 教學(xué)內(nèi)容一、 大氣的運(yùn)動二、 大氣環(huán)流三、 主要天氣系統(tǒng) 第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流學(xué)時(shí)：6 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)一、 理解大氣運(yùn)動的動力特點(diǎn)及對空氣運(yùn)動的作用過程二、 掌握不同時(shí)空尺度大氣環(huán)流類型與特點(diǎn)三、 掌握主要天氣系統(tǒng)氣團(tuán)和鋒面第一節(jié) 大氣水平運(yùn)動第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流空氣運(yùn)動是地球大氣最重要的物理過程。由于空氣運(yùn)空氣運(yùn)動是地球大氣最重要的物理過程。由于空氣運(yùn)動，不同地區(qū)、不同高度之間的熱量、動量、水分等動，不同地區(qū)、不同高度之間的熱量、動量、水分等得以交換，不同性質(zhì)的空氣得以交流，從而產(chǎn)生各種得以交換，不同性質(zhì)的空氣得以交流，從而產(chǎn)生各

2、種天氣現(xiàn)象和天氣變化。天氣現(xiàn)象和天氣變化。 一、作用于空氣的力第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流水平氣壓梯度力地轉(zhuǎn)偏向力慣性離心力摩擦力各種力復(fù)雜組合作用于大氣，使大氣產(chǎn)生不同形式的水平運(yùn)動。（一）水平氣壓梯度力第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流定義：定義：氣壓分布不均勻產(chǎn)生氣壓梯度，使空氣具有由高壓區(qū)氣壓分布不均勻產(chǎn)生氣壓梯度，使空氣具有由高壓區(qū)流向低壓區(qū)的趨勢。定義為單位質(zhì)量空氣在水平方向受力。流向低壓區(qū)的趨勢。定義為單位質(zhì)量空氣在水平方向受力。表達(dá)式：表達(dá)式：克牛大小為則平方厘米牛赤道度毫巴若取/107:/10/1,/293. 1.1.1753Gnnpmk

3、gnpnpGn特性：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流非常小，但作用大，產(chǎn)生初始加速度，持續(xù)作用3小時(shí)風(fēng)速可由0增大到7.56m/s。）（）（smatvsmaMaF/56. 736003107/10710110742437是空氣產(chǎn)生運(yùn)動的直接動力和最基本動力。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流推導(dǎo)過程設(shè)一個(gè)長方體流體，體積為：zyxvA面受力：B面受力：zyApFzxyBAxp設(shè)氣壓為p，zyxzyxzyxBxpppFxxppF)()(軸方向合力為：zyxxxpF第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流推導(dǎo)過程zyxyypFzyxzpFzPGPFkzp

4、jypixpFkzpjypixpFzyx1),()(單單合記作同理求其它軸方向合：則合力為：單位體積受力為：單位質(zhì)量受力為：水平分量記作：nPGn1垂直分量記作：zPGz1第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（二）水平地轉(zhuǎn)偏向力1、定義 由于地球的轉(zhuǎn)動而使地球上運(yùn)動的物體發(fā)生方向偏轉(zhuǎn)的力，特別是對于做大尺度運(yùn)動的洋流、大氣環(huán)流等顯著。由科里奧最先發(fā)現(xiàn)也叫科里奧力。2、大?。旱乩砭暥?，地球自轉(zhuǎn)角速度，運(yùn)動物體速度，hvvA/15,sin22sin叫科氏參數(shù)。叫科氏參數(shù)。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（二）水平地轉(zhuǎn)偏向力3、方向：北半球，垂直于轉(zhuǎn)動軸，指向運(yùn)動方向

5、的右方。4、特點(diǎn)： 只對運(yùn)動物體存在意義； 北半球向右方向偏轉(zhuǎn) ； 只改變方向 大小與風(fēng)速、緯度正弦成正比。 由方程可知赤道上地轉(zhuǎn)偏向力為零；兩極地轉(zhuǎn)偏向力最大，為2 。地轉(zhuǎn)偏向力隨緯度分布示意圖第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流5、推導(dǎo)過程：轉(zhuǎn)動的圓盤有一個(gè)滾動的小球從中心向邊緣方向以v大小速度運(yùn)動。oAAStttOAAOAOAAAatSSAA212假定22Fa單位質(zhì)量物體受力第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流5、推導(dǎo)過程sin2sin A對于地球上除赤道外任意點(diǎn)處運(yùn)動物體而言，地球運(yùn)動角速度為，則運(yùn)動物體的角速度為：zO第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)

6、動與大氣環(huán)流地轉(zhuǎn)偏向力的影響：地轉(zhuǎn)偏向力的影響： 1、河流的作用-柏而定律 2、大氣環(huán)流 3、氣旋和反氣旋 4、復(fù)線火車 5、傅科擺柏而定律圖示第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（三）慣性離心力當(dāng)空氣作曲線運(yùn)動時(shí)，受慣性離心力c作用。慣性離心力方向與空氣運(yùn)動方向垂直，并由曲線路徑的曲率中心指向外緣。其表達(dá)式為： cv2/rv為空氣運(yùn)動的線速度，r為曲線的曲率半徑。特點(diǎn)：為一個(gè)假想的力，只改變運(yùn)動方向。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流運(yùn)動狀態(tài)不同的氣層之間、空氣和地面之間都會產(chǎn)生相互作用阻礙氣流的運(yùn)動，這種相互作用稱為摩擦力。摩擦力總是阻礙氣流的運(yùn)動，使空氣運(yùn)動

7、速度減小。摩擦力的大小隨高度不同而變化。近地面層（地面至3050m）最大，高度愈高，作用愈弱。到12km以上其影響可以忽略。此高度以上稱為自由大氣，以下的氣層稱為摩擦層或行星邊界層。（四）摩擦力第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流自由大氣中，空氣運(yùn)動規(guī)律比摩擦層簡單： 空氣作直線運(yùn)動時(shí) ，只需考慮氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力； 空氣作曲線運(yùn)動時(shí)，還需考慮慣性離心力。二、自由大氣中空氣的運(yùn)動第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流地轉(zhuǎn)風(fēng)指地轉(zhuǎn)偏向力與氣壓梯度力平衡時(shí),自由大氣中空氣作勻速直線運(yùn)動。地轉(zhuǎn)風(fēng)大小表達(dá)式為：（一） 地轉(zhuǎn)風(fēng)npgsin211地轉(zhuǎn)風(fēng)方向與氣壓場之間存在一定

8、的關(guān)系，即白貝羅風(fēng)壓定律。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流地轉(zhuǎn)風(fēng)特點(diǎn)：緯度一定，與氣壓梯度力 成正比;氣壓梯度和緯度相同時(shí)，與空氣密度成反比；空氣密度相同時(shí)，與緯度正弦成反比。實(shí)際觀測中高緯度地區(qū)遠(yuǎn)比低緯度地區(qū)大，原因在于高緯度地區(qū)氣壓梯度遠(yuǎn)比低緯度地區(qū)大。 np1地轉(zhuǎn)風(fēng)與氣壓場的關(guān)系地轉(zhuǎn)風(fēng)與氣壓場的關(guān)系第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流自由大氣中，空氣作曲線運(yùn)動時(shí)，地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度自由大氣中，空氣作曲線運(yùn)動時(shí)，地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力、慣性離心力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)稱為梯度風(fēng)。力、慣性離心力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)稱為梯度風(fēng)。當(dāng)空氣作直線運(yùn)動時(shí)，慣性離心力為零，梯度風(fēng)轉(zhuǎn)為

9、地轉(zhuǎn)當(dāng)空氣作直線運(yùn)動時(shí)，慣性離心力為零，梯度風(fēng)轉(zhuǎn)為地轉(zhuǎn)風(fēng)，因此地轉(zhuǎn)風(fēng)是梯度風(fēng)的特例。風(fēng)，因此地轉(zhuǎn)風(fēng)是梯度風(fēng)的特例。做曲線運(yùn)動的氣壓系統(tǒng)有高低壓之分，受力不同，產(chǎn)生的做曲線運(yùn)動的氣壓系統(tǒng)有高低壓之分，受力不同，產(chǎn)生的梯度風(fēng)也不同。梯度風(fēng)也不同。（二） 梯度風(fēng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、高壓中心（反氣旋）：nPrrrnPrrrrnP222)sin(sin)sin(sinsin21只取負(fù)號，所以，第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1）存在氣壓梯度極限值，此值與曲率半徑 r有關(guān)。 如果r很小或氣壓梯度力很大，地轉(zhuǎn)偏向力不可能與方向相反的氣壓梯度力和離心力平衡，

10、就不能維持梯度風(fēng)。所以高壓中心區(qū)不可能存在很大的氣壓梯度。2） 在低緯度地區(qū)，地轉(zhuǎn)偏向力很小，不足以與氣壓梯度力和慣性離心力平衡，即使存在反氣旋也很快消失。高壓中心（反氣旋）特點(diǎn)：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流2、低壓中心（氣旋）nPrrrnPrrrrnP222)sin(sin)sin(sinsin21只取正號，所以，在氣旋區(qū)內(nèi)無論氣壓梯度力多大，都有可能被地轉(zhuǎn)偏向力和離心力平衡，所以風(fēng)速可以達(dá)到很大。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流2、低壓中心（氣旋）nPrrrnPrrrrnP222)sin(sin)sin(sinsin21只取正號，所以，由鋒面上或不同

11、密度空氣分界面上發(fā)生波動形成的占有三度空間、中心氣壓比四周低的水平空氣渦旋。在氣旋區(qū)內(nèi)無論氣壓梯度力多大，都有可能被地轉(zhuǎn)偏向力和離心力平衡，所以風(fēng)速可以達(dá)到很大。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流相同點(diǎn)： 都是平衡力下的氣流運(yùn)動； 都與實(shí)際風(fēng)近似的暫時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)的風(fēng)速值； 都遵循風(fēng)壓定律。不同之處： 梯度風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)更接近現(xiàn)實(shí)風(fēng)。（三） 梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流三、自由大氣風(fēng)隨高度的變化熱成風(fēng)水平溫度分布不均導(dǎo)致氣壓梯度隨高度發(fā)生變化，風(fēng)相應(yīng)水平溫度分布不均導(dǎo)致氣壓梯度隨高度發(fā)生變化，風(fēng)相應(yīng)的隨高度發(fā)生變化。的隨高度發(fā)生變化。由水平溫

12、度梯度引起的上下層風(fēng)的向量差，稱為熱成風(fēng)，由水平溫度梯度引起的上下層風(fēng)的向量差，稱為熱成風(fēng)，用用V VT T表示。表示。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流熱成風(fēng)形成：1500米高度，米高度，A點(diǎn)高于點(diǎn)高于B點(diǎn)溫度點(diǎn)溫度到到3000米高空哪點(diǎn)氣壓高米高空哪點(diǎn)氣壓高?熱成風(fēng)形成示意圖熱成風(fēng)形成示意圖第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流熱成風(fēng)方向:熱成風(fēng)方向與等溫線方向平衡，北半球高溫在右。北半球熱成風(fēng)方向示意圖第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流溫度場與氣壓場配置之一:高溫與高壓一致熱成風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)方向一致,相互疊加,到達(dá)高空風(fēng)速越來越大.第三章第三章 大

13、氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流溫度場與氣壓場配置之二:高溫與低壓一致熱成風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)方向相反,減弱地轉(zhuǎn)風(fēng),到達(dá)高空風(fēng)速越來越小,達(dá)到0,甚至最后改變風(fēng)向.第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流溫度場與氣壓場配置之三:高溫與低壓垂直高空合成風(fēng)發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從暖區(qū)吹來，因此伴隨著暖平流發(fā)生.P+PPT+TTVgVt第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流溫度場與氣壓場配置之四:高溫與低壓垂直高空合成風(fēng)發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從冷區(qū)吹來，因此伴隨著冷平流發(fā)生.P+PPTT+TVgVt第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流四、摩擦層中空氣的水平運(yùn)動（一）水平運(yùn)動規(guī)律地面平

14、衡風(fēng)形成示意圖地面平衡風(fēng)形成示意圖0RAGnnP3P4P2P1高高低低VgRAA+RGV第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流地面平衡風(fēng)特點(diǎn)：地面平衡風(fēng)特點(diǎn)：地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)，高壓在右后方。方向偏低壓一側(cè)，高壓在右后方。實(shí)際風(fēng)風(fēng)向與等壓線的交角，摩擦力越大夾角越大。實(shí)際風(fēng)風(fēng)向與等壓線的交角，摩擦力越大夾角越大。 一般地，陸地一般地，陸地25-35度，海洋度，海洋10-20度。度。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流地面低壓氣流低壓中心，風(fēng)穿等壓線沿逆時(shí)針方向向中心輻合。低壓中心，風(fēng)穿等壓線沿逆時(shí)針方向向中心輻合。在北半球在北半

15、球第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流地面高壓氣流高壓中心，風(fēng)穿等壓線沿順時(shí)針方向向外輻散高壓中心，風(fēng)穿等壓線沿順時(shí)針方向向外輻散 在北半球在北半球第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（二）摩擦層中風(fēng)隨高度變化摩擦層中，風(fēng)隨高度的變化受摩擦力和氣壓梯度隨高度變化的影響。在氣壓梯度不隨高度變化的情況下，離地面愈遠(yuǎn)，風(fēng)速愈大，風(fēng)向與等壓線的交角愈小，越接近地轉(zhuǎn)風(fēng)。在北半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸右偏；在南半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸左偏。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流北半球?？寺L(fēng)速螺旋曲線把北半球摩擦層中不同高度上風(fēng)的向量投影到同一水平面上，可

16、得到一條風(fēng)向、風(fēng)速隨高度變化的螺旋曲線，稱為?？寺菥€。由圖看到，當(dāng)高度很小時(shí)，風(fēng)速隨高度增加很快，但風(fēng)向改變不大；隨高度增大風(fēng)速增加緩慢，風(fēng)向卻顯著向右偏轉(zhuǎn)，最終趨于地轉(zhuǎn)風(fēng)。在離地面10m以下的氣層中摩擦力隨高度增加迅速減小，所以要求測風(fēng)儀離地面101012m12m以上。第二節(jié) 大氣環(huán)流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流一 、大氣環(huán)流概念第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流概念：大范圍、有規(guī)律、相對穩(wěn)定概念：大范圍、有規(guī)律、相對穩(wěn)定的的大氣運(yùn)動。大氣運(yùn)動。1）水平范圍可達(dá)）水平范圍可達(dá)數(shù)千米、半球甚至全球數(shù)千米、半球甚至全球，2）垂直尺度在）垂直尺度在10千米千

17、米以上，平流層、中間層乃至整以上，平流層、中間層乃至整個(gè)大氣圈。個(gè)大氣圈。3）時(shí)間尺度在）時(shí)間尺度在1-2天以上、月、季甚至多年天以上、月、季甚至多年。意義：意義：反應(yīng)大氣運(yùn)動的反應(yīng)大氣運(yùn)動的基本狀態(tài)基本狀態(tài)，并孕育和制約著較小規(guī)，并孕育和制約著較小規(guī)模的氣流運(yùn)動，是各種天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動模的氣流運(yùn)動，是各種天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動的的背景條件背景條件。二 、大氣環(huán)流形成第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流A高低緯間高低緯間熱量差異熱量差異B B地轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)偏向力偏向力C C太陽直射點(diǎn)太陽直射點(diǎn)的南北移動的南北移動D海陸熱力海陸熱力性質(zhì)差異性質(zhì)差異氣壓帶斷裂成塊狀，形成季風(fēng)、局

18、地環(huán)流氣壓帶斷裂成塊狀，形成季風(fēng)、局地環(huán)流氣壓帶、風(fēng)帶南北移動氣壓帶、風(fēng)帶南北移動單圈環(huán)流單圈環(huán)流三圈環(huán)流三圈環(huán)流氣壓帶和風(fēng)帶氣壓帶和風(fēng)帶0 30 N60 N90 N(1)考慮考慮A：高低緯間熱量差異：高低緯間熱量差異-單圈環(huán)流單圈環(huán)流赤道低壓帶赤道低壓帶極地高壓帶極地高壓帶赤赤 道道 低低 壓壓 帶帶極地高壓帶極地高壓帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶東北信風(fēng)帶東北信風(fēng)帶24中緯西風(fēng)帶中緯西風(fēng)帶極地東風(fēng)帶極地東風(fēng)帶76低緯環(huán)流低緯環(huán)流中緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流高緯環(huán)流1358910-三圈環(huán)流和三個(gè)風(fēng)帶三圈環(huán)流和三個(gè)風(fēng)帶（2）考慮）考慮A、B-高低緯間熱量不均，地轉(zhuǎn)偏向力高低緯間

19、熱量不均，地轉(zhuǎn)偏向力赤赤 道道 低低 壓壓 帶帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶極地高壓帶極地高壓帶極地高壓帶極地高壓帶東東北北信信風(fēng)風(fēng)中中緯緯西西風(fēng)風(fēng)極地東北極地東北東東南南信信風(fēng)風(fēng)中中緯緯西西風(fēng)風(fēng)極極 地地 東東 風(fēng)風(fēng)地球上的氣壓帶和風(fēng)帶平面分布圖地球上的氣壓帶和風(fēng)帶平面分布圖2326 N2326 S6634 S6634 N0-高低緯間質(zhì)量不均；地轉(zhuǎn)偏向力；高低緯間質(zhì)量不均；地轉(zhuǎn)偏向力； 太陽直射點(diǎn)位置的移動太陽直射點(diǎn)位置的移動-氣壓帶、風(fēng)帶的南北移動氣壓帶、風(fēng)帶的南北移動(3)考慮考慮A、B、C-一月一月七月七月 - -高低

20、緯間熱量不均；高低緯間熱量不均； 地轉(zhuǎn)偏向力；太陽直射點(diǎn)位置的移動；地轉(zhuǎn)偏向力；太陽直射點(diǎn)位置的移動； 海陸熱力性質(zhì)差異海陸熱力性質(zhì)差異-氣壓帶斷裂成單個(gè)的高低氣壓中心氣壓帶斷裂成單個(gè)的高低氣壓中心60N30N亞亞 歐歐 大大 陸陸洋洋大大西西洋洋太太平平副副 極極 地地 低低 氣氣 壓壓 帶帶蒙古蒙古-西伯利亞高壓西伯利亞高壓阿留申阿留申低壓低壓冰島冰島低壓低壓副副 熱熱 帶帶 高高 氣氣 壓壓 帶帶亞洲（印度）低壓亞洲（印度）低壓亞速爾亞速爾高壓高壓夏威夷夏威夷高壓高壓冬冬夏夏冬冬夏夏（4）考慮）考慮A、B、C、D-世界世界1月海平面氣壓和風(fēng)月海平面氣壓和風(fēng)阿留申阿留申西伯利亞西伯利亞北美

21、北美北大西洋北大西洋北大西洋北大西洋世界世界7月海平面氣壓和風(fēng)月海平面氣壓和風(fēng)夏威夷高壓夏威夷高壓亞速爾高壓亞速爾高壓亞速爾高壓亞速爾高壓三、大氣環(huán)流類型與特點(diǎn)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（一）平均緯向三圈環(huán)流（二）平均經(jīng)向三圈環(huán)流（三）高空西風(fēng)波動和急流（四）季風(fēng)環(huán)流（五）局地環(huán)流（一）平均緯向三圈環(huán)流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、赤道信風(fēng)帶 2、盛行西風(fēng)帶 3、極地東風(fēng)帶1、信風(fēng)帶第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流位置：南北緯30-35度之間。特點(diǎn)：（1）位置、范圍和強(qiáng)度有季節(jié)性的規(guī)律變化，因此為信風(fēng)。（2）性質(zhì)為干燥，因此有沙

22、漠分布在信風(fēng)帶內(nèi)。（3）熱帶輻合帶和赤道無風(fēng)帶的存在。（4）信風(fēng)帶的移動往往帶來風(fēng)、云雨天氣。2、強(qiáng)勁的西風(fēng)帶第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流位置：35-60度之間，副熱帶高壓與副極地低壓之間；特點(diǎn)：（1）風(fēng)速大，特別在南半球尤為強(qiáng)勁： 咆哮的40度， 狂暴的50度 呼嘯的60度。3、淺薄的極地東風(fēng)帶第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流位置：極地高壓外圍（二）平均徑向三圈環(huán)流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、信風(fēng)環(huán)流圈：Hadely 2、中緯度環(huán)流圈：Ferrel 3、高緯度環(huán)流圈1、信風(fēng)環(huán)流圈：Hadley第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大

23、氣運(yùn)動與大氣環(huán)流位置：30個(gè)緯度； 是一個(gè)熱力環(huán)流圈2、中緯度環(huán)流圈：Ferrel第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流在35-60度地帶，從高空到地面都是盛行的西風(fēng)，在地面附近有指向低緯的風(fēng)速分量，在高空有指向高緯的風(fēng)速分量，分別與副極地低壓的上升氣流和副高下沉氣流輻合，形成環(huán)流圈。按環(huán)流圖，高空應(yīng)該存在東風(fēng)氣流，但是實(shí)際觀測從低空到高空都是盛行的西風(fēng)，主要是地轉(zhuǎn)偏向力影響。3、極地環(huán)流圈第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流副高向高緯流，偏西風(fēng)，而極地高壓為偏東氣流在緯度60度附近相遇，冷暖氣流相遇，暖上爬，受冷下沉，極地來的冷氣流補(bǔ)充地面空氣，形成一個(gè)閉合的環(huán)流圈

24、。（三）高空西風(fēng)波動和急流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流 忽略摩擦力，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，在中緯度35-65度的高空上，形成強(qiáng)勁西風(fēng)帶，西風(fēng)帶波動形成大氣長波，波長在3000-8000km，也叫羅斯貝波。其中向極地一側(cè)的彎曲形成高壓脊，斷裂為阻塞高壓；向赤道一側(cè)的彎曲形成低壓槽，斷裂切斷低壓。一般可維持35天以上 。阻塞高壓的出現(xiàn)地區(qū)：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大西洋、歐洲及北美西部的阿拉斯加地區(qū)。在亞洲阻塞高壓主要出現(xiàn)在烏拉爾山及鄂霍次克海地區(qū)。（三）高空西風(fēng)波動和急流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流急流：在西風(fēng)帶中最大風(fēng)速達(dá)到

25、20m/s以上的最大風(fēng)速區(qū)。 在北半球夏弱（15-20m/s）冬強(qiáng)（40m/s）， 位置也移動，冬季在27 N 的200hPa高度上 ， 夏季在42N的300-200hPa高度上。（四）季風(fēng)環(huán)流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流概念： 大陸和海洋間，以一年為周期、隨著季節(jié)變化而方向相反的風(fēng)系，稱為季風(fēng)。風(fēng)向： 夏季由海洋吹向大陸-夏季風(fēng)；性質(zhì)：暖濕熱帶海洋氣團(tuán)。 冬季由大陸吹向海洋-冬季風(fēng)。性質(zhì)：干冷極地大陸氣團(tuán)。 成因： 大尺度的海洋和陸地?zé)崃Σ町愋纬傻拇蠓秶鸁崃Νh(huán)流。季風(fēng)區(qū)的劃分：赫羅莫夫劃分（赫羅莫夫劃分（1950年）年）：依據(jù)：依據(jù)： 季風(fēng)角季風(fēng)角120度度 季風(fēng)指數(shù)在

26、季風(fēng)指數(shù)在40%為季風(fēng)區(qū)；為季風(fēng)區(qū)；大于大于60%為顯著季風(fēng)區(qū)為顯著季風(fēng)區(qū)。范圍：范圍：亞洲東部亞洲東部，北起，北起俄羅斯遠(yuǎn)東俄羅斯遠(yuǎn)東至東南亞和南亞均為季風(fēng)區(qū)。至東南亞和南亞均為季風(fēng)區(qū)。劃分指標(biāo)：季劃分指標(biāo)：季 風(fēng)風(fēng) 角角: 冬夏盛行風(fēng)向的夾角冬夏盛行風(fēng)向的夾角 季風(fēng)指數(shù)季風(fēng)指數(shù): 取取1月和月和7月的月的盛行風(fēng)向頻率的平均值盛行風(fēng)向頻率的平均值季風(fēng)區(qū)的劃分：拉梅奇（拉梅奇（1970年）：年）：依據(jù)：依據(jù)： 1）季風(fēng)角季風(fēng)角為為120度，度， 2）季風(fēng)指數(shù)季風(fēng)指數(shù)大于大于40%， 3）平均合成風(fēng)速大小大于）平均合成風(fēng)速大小大于3m/s， 4）1月和月和7月發(fā)生氣旋和反氣旋更替每兩年少于月發(fā)生

27、氣旋和反氣旋更替每兩年少于1次次范圍：范圍： 主要季風(fēng)區(qū)位于主要季風(fēng)區(qū)位于350N250N，300W1700E之間，之間， 南亞次大陸南亞次大陸和和中國東南部季風(fēng)中國東南部季風(fēng)特別發(fā)達(dá)。特別發(fā)達(dá)。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流南亞和東亞南亞和東亞是世界最著名的季風(fēng)區(qū)，是世界最著名的季風(fēng)區(qū)，其環(huán)流特征主要表現(xiàn)為其環(huán)流特征主要表現(xiàn)為 冬季盛行偏北季風(fēng)，冬季盛行偏北季風(fēng)， 夏季盛行偏南季風(fēng)夏季盛行偏南季風(fēng)分布：分布：一月份一月份七月份七月份低低低低高高東亞季風(fēng)與南亞季風(fēng)比較（五）局地環(huán)流第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流由局部環(huán)境如地形起伏、地表受熱不均等引起的小

28、范圍氣流，稱為局地環(huán)流。 類型包括：類型包括： 海陸風(fēng)、海陸風(fēng)、 山谷風(fēng)山谷風(fēng) 、 焚風(fēng)、焚風(fēng)、 峽谷風(fēng)。峽谷風(fēng)。 1、海陸風(fēng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流在濱海地區(qū)，白天風(fēng)從海上吹向陸地；晚間風(fēng)從陸地吹向海洋，這就是海陸風(fēng)環(huán)流。1、 海陸風(fēng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流特點(diǎn)： 海風(fēng)開始于上午9-11點(diǎn)，13-15點(diǎn)最強(qiáng)， 陸風(fēng)開始于下午5-8點(diǎn)轉(zhuǎn)為陸風(fēng)，陰天時(shí)間會推遲。范圍： 水平尺度：數(shù)10km至上百km； 垂直尺度：1-2km，為中尺度局地環(huán)流。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流當(dāng)大范圍山區(qū)水平氣壓場較弱時(shí)，白天地面風(fēng)從谷地吹向山坡

29、；晚間地面風(fēng)從山坡吹向谷地，這就是山谷風(fēng)環(huán)流。形成：白天，山坡空氣比同高度大氣增熱強(qiáng)烈，暖空氣沿坡上升，成為谷風(fēng)； 夜間，山坡輻射冷卻，迅速降溫，而谷地中同高度空氣冷卻較慢，因而形成與白天相反的熱力環(huán)流，下層風(fēng)由山坡吹向山谷，稱為山風(fēng)。2、山谷風(fēng)3、焚風(fēng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流氣流受山地阻擋被迫抬升，迎風(fēng)坡空氣上升冷卻，起初按干絕熱遞減率降溫（10C/100m），當(dāng)空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，水汽凝結(jié)，氣溫按濕絕熱遞減率降低（0.50.60C/100m），大部分水汽在迎風(fēng)坡降落。氣流越過山后順坡下沉，基本按干絕熱遞減率增溫，以致背風(fēng)坡氣溫比同高度迎風(fēng)坡氣溫高，從而形成相對干熱

30、的風(fēng)，稱為焚風(fēng)。形成的動力有哪些？絕熱變化過程溫度高度4、峽谷風(fēng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流當(dāng)空氣由開闊地區(qū)進(jìn)入山地峽谷口時(shí)，氣流的橫截面積當(dāng)空氣由開闊地區(qū)進(jìn)入山地峽谷口時(shí)，氣流的橫截面積減小，由于空氣質(zhì)量不可能在這里堆積，于是氣流加速減小，由于空氣質(zhì)量不可能在這里堆積，于是氣流加速前進(jìn)（流體的連續(xù)性原理），從而形成強(qiáng)風(fēng)。前進(jìn)（流體的連續(xù)性原理），從而形成強(qiáng)風(fēng)。峽谷風(fēng)形成示意圖四、大氣環(huán)流作用第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流 調(diào)節(jié)熱量和水分調(diào)節(jié)熱量和水分 大氣環(huán)流使高低緯度之間，海陸之間的熱量和大氣環(huán)流使高低緯度之間，海陸之間的熱量和水汽得到交換，水汽得

31、到交換，促進(jìn)地球上的熱量和水平衡；促進(jìn)地球上的熱量和水平衡；影響天氣和氣候系統(tǒng)影響天氣和氣候系統(tǒng)第三節(jié) 主要天氣系統(tǒng)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣中引起天氣變化的各種尺度的運(yùn)動系統(tǒng)，稱天氣系統(tǒng)。大氣中引起天氣變化的各種尺度的運(yùn)動系統(tǒng)，稱天氣系統(tǒng)。一般多指溫壓場和風(fēng)場中的大氣長波、氣旋、反氣旋、鋒一般多指溫壓場和風(fēng)場中的大氣長波、氣旋、反氣旋、鋒面、臺風(fēng)、龍卷風(fēng)等。面、臺風(fēng)、龍卷風(fēng)等。根據(jù)水平尺度和生命史，天氣系統(tǒng)可分為：根據(jù)水平尺度和生命史，天氣系統(tǒng)可分為：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、概念：、概念： 指在廣大區(qū)域內(nèi)水平方向上指在廣大區(qū)域內(nèi)水平方

32、向上溫度溫度、濕度濕度、鉛直鉛直穩(wěn)定度等物理穩(wěn)定度等物理屬性較均勻的大塊空氣團(tuán)。屬性較均勻的大塊空氣團(tuán)。 其水平范圍由數(shù)千米到數(shù)千千米，其水平范圍由數(shù)千米到數(shù)千千米， 垂直范圍由垂直范圍由數(shù)千米數(shù)千米到到十余千米十余千米甚至伸展到對流層頂。甚至伸展到對流層頂。一、氣團(tuán)一、氣團(tuán)第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、范圍廣闊、地表性質(zhì)均一的下墊面，、范圍廣闊、地表性質(zhì)均一的下墊面，2、存在使空氣物理性質(zhì)在水平方向均勻化的環(huán)流場、存在使空氣物理性質(zhì)在水平方向均勻化的環(huán)流場2、氣團(tuán)條件第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流氣團(tuán)由生成地向其它地方移動會發(fā)生原有物理屬性的改變現(xiàn)

33、象。氣團(tuán)由生成地向其它地方移動會發(fā)生原有物理屬性的改變現(xiàn)象。性質(zhì)不同的氣團(tuán)，變性的難易程度不一樣：性質(zhì)不同的氣團(tuán)，變性的難易程度不一樣： 從冷暖性質(zhì)看從冷暖性質(zhì)看，冷氣團(tuán)向暖區(qū)移動更容易變性，而暖氣團(tuán)向，冷氣團(tuán)向暖區(qū)移動更容易變性，而暖氣團(tuán)向冷區(qū)移動變性緩慢；冷區(qū)移動變性緩慢； 從干濕性質(zhì)看，從干濕性質(zhì)看，干氣團(tuán)容易變濕，濕氣團(tuán)變干難。干氣團(tuán)容易變濕，濕氣團(tuán)變干難。為什么呢？為什么呢？3、氣團(tuán)變性：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流按熱力性質(zhì)可分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)。暖氣團(tuán)含有豐富的水汽，容易形成云雨天氣，但移向冷區(qū)時(shí)會產(chǎn)生逆溫（何種逆溫類型？能否形成霧，何種類型的霧？）。冷氣團(tuán)一

34、般形成干冷天氣，但移向暖區(qū)時(shí)，氣流層結(jié)不穩(wěn)定，若冷氣團(tuán)來自海洋容易形成降水。若移到暖水面會發(fā)生什么現(xiàn)象？按氣團(tuán)的源地地理位置和下墊面性質(zhì)分：4、氣團(tuán)分類：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流影響中國的氣團(tuán)二、鋒面二、鋒面第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流（一）概念：（一）概念：（二）鋒面特征：（二）鋒面特征：（三）鋒面的分類（三）鋒面的分類（四）鋒面天氣（四）鋒面天氣（一）概念：（一）概念：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流溫度或密度差異很大的兩個(gè)團(tuán)相遇形成的狹窄過渡區(qū)域，稱溫度或密度差異很大的兩個(gè)團(tuán)相遇形成的狹窄過渡區(qū)域，稱為為鋒面鋒面。占據(jù)三維

35、空間，寬度占據(jù)三維空間，寬度較窄，一般為較窄，一般為幾幾km幾百幾百km，垂直高度數(shù)，垂直高度數(shù)公里至十余公里，遠(yuǎn)公里至十余公里，遠(yuǎn)比氣團(tuán)小，所以也叫比氣團(tuán)小，所以也叫鋒面。鋒面。（二）鋒面特征：（二）鋒面特征：第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、鋒面坡度、鋒面坡度2、溫度場、溫度場3、氣壓場、氣壓場4、風(fēng)場、風(fēng)場1、鋒面坡度、鋒面坡度第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流 鋒面穩(wěn)定時(shí)鋒面與地平面的夾角即為鋒面傾角。鋒面穩(wěn)定時(shí)鋒面與地平面的夾角即為鋒面傾角。形成和維持是地球偏轉(zhuǎn)力作用的結(jié)果形成和維持是地球偏轉(zhuǎn)力作用的結(jié)果 .1、鋒面坡度、鋒面坡度第三章第三章 大氣

36、運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流TVTgftggmT=T2-T1，Tm=（T1T2）/2，Vg=Vg1-Vg2（Vg1、Vg2分別為冷暖氣團(tuán)平行于鋒線的風(fēng)速分量）。分別為冷暖氣團(tuán)平行于鋒線的風(fēng)速分量）。表達(dá)式說明鋒面坡度角的大小與表達(dá)式說明鋒面坡度角的大小與Tm成正比。成正比。當(dāng)當(dāng)T=0，Vg=0，f=0時(shí)，時(shí)，=90和和=0，即不會有鋒出現(xiàn)。，即不會有鋒出現(xiàn)。2、溫度場、溫度場第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流水平溫度水平溫度梯度大，梯度大，10度度/100km，等溫線分布十分密集，等溫線分布十分密集，方向與鋒面接近平行。方向與鋒面接近平行。垂直分層垂直分層：鋒面逆溫發(fā)：鋒面

37、逆溫發(fā)生。生。上界上界下界下界鋒面逆溫層鋒面逆溫層TlnP3、氣壓場、氣壓場第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流鋒兩側(cè)的氣壓等壓線是鋒兩側(cè)的氣壓等壓線是不連續(xù)不連續(xù)的，將發(fā)生的，將發(fā)生轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折，折角指向，折角指向高壓一端高壓一端，即鋒處于，即鋒處于低壓槽低壓槽中，具有氣旋式切變。中，具有氣旋式切變。1000hpa1005hpaXA1002.5hpa1005hpa1002.5hpa1000hpaYA暖暖冷冷4、風(fēng)場、風(fēng)場第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流同氣壓場一致，尖端指向同氣壓場一致，尖端指向高壓一端高壓一端，風(fēng)場具有氣旋性切變，當(dāng)冷鋒為，風(fēng)場具有氣旋性切變，當(dāng)

38、冷鋒為東北東北-西南走向時(shí)，鋒前為西南風(fēng)，鋒后為西北風(fēng)。西南走向時(shí)，鋒前為西南風(fēng)，鋒后為西北風(fēng)。1000hpa1005hpa鋒后鋒后1002.5hpa1005hpa1002.5hpa1000hpa鋒前鋒前（三）鋒的分類（三）鋒的分類根據(jù)鋒移動過程中冷暖氣團(tuán)的替代情況，可分為：根據(jù)鋒移動過程中冷暖氣團(tuán)的替代情況，可分為： 第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流 冷鋒、冷鋒、 暖鋒、暖鋒、 準(zhǔn)靜止鋒、準(zhǔn)靜止鋒、 囚錮鋒。囚錮鋒。 指冷氣團(tuán)主動向暖氣團(tuán)移動的鋒；指冷氣團(tuán)主動向暖氣團(tuán)移動的鋒；冷鋒冷鋒暖鋒示意圖暖鋒示意圖 暖氣團(tuán)主動向冷氣團(tuán)移動的鋒；暖氣團(tuán)主動向冷氣團(tuán)移動的鋒；卷云卷云卷層

39、云卷層云高層云高層云雨層云雨層云冷氣團(tuán)冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)暖氣團(tuán)300-400km暖鋒暖鋒囚錮鋒囚錮鋒是指鋒面相遇、合并后的鋒。是指鋒面相遇、合并后的鋒。囚錮鋒囚錮鋒（四）鋒面天氣（四）鋒面天氣1、暖鋒天氣、暖鋒天氣 2、冷鋒天氣、冷鋒天氣 3、準(zhǔn)靜止鋒天氣、準(zhǔn)靜止鋒天氣第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流1、暖鋒天氣、暖鋒天氣 暖鋒坡度小，暖鋒坡度小，1/150。 產(chǎn)生大范圍連續(xù)性降水，產(chǎn)生大范圍連續(xù)性降水，300-400km寬度。寬度。 還可能產(chǎn)生鋒面霧現(xiàn)象。還可能產(chǎn)生鋒面霧現(xiàn)象。 云系天氣主要發(fā)生在鋒前云系天氣主要發(fā)生在鋒前. 春、秋一般分別出現(xiàn)在江淮和東北地區(qū)春、秋一般分別出現(xiàn)在江淮和東北地區(qū), 夏季出現(xiàn)在黃河流域。夏季出現(xiàn)在黃河流域。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流暖暖鋒鋒天天氣氣模模式式圖圖2、冷鋒天氣、冷鋒天氣一型冷鋒：一型冷鋒： 移動緩慢，坡度小，移動緩慢，坡度小，1/100。 云系層狀分布與暖鋒類似，序列相反，云系層狀分布與暖鋒類似，序列相反， 降水發(fā)生在鋒后。降水發(fā)生在鋒后。 產(chǎn)生大范圍連續(xù)性降水，比暖鋒小些。產(chǎn)生大范圍連續(xù)性降水，比暖鋒小些。第三章第三章 大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流大氣運(yùn)動與大氣環(huán)流2、冷鋒天氣、冷鋒天氣二型冷鋒：二型冷鋒： 運(yùn)行迅速，坡度大運(yùn)行迅速，坡度大1/40-1/80。 降水范圍