航海氣象與海洋學(xué)全

1、 第一章 氣象學(xué)基礎(chǔ)知識第一節(jié) 大氣概況第二節(jié) 氣溫第三節(jié) 氣壓第四節(jié) 空氣水平運動-風(fēng)第五節(jié) 大氣環(huán)流第六節(jié) 大氣濕度第八節(jié) 云和降水第九節(jié) 霧和能見度第十節(jié) 船舶海洋水文氣象觀察航海氣象與海洋學(xué)全第1頁第一節(jié) 大氣概況基本概念和知識點：大氣成份；大氣污染；大氣垂直結(jié)構(gòu)。重點：大氣中易變成份及其作用；對流層主要特征；摩擦層和自由大氣。航海氣象與海洋學(xué)全第2頁 大氣概況一、大氣成份：主要由各種氣體(氮、氧、氬、二氧化碳和臭氧等)、水汽和懸浮雜質(zhì)組成。干空氣（Dry air）:除水汽和雜質(zhì)以外混合氣體。干空氣主要成份:氮（78.09%）、氧(20.95%）、氬（0.93%）三項約占總體積99.9

2、7% 。次要成份:二氧化碳（0.03）、氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有氣體（ 0.01）。航海氣象與海洋學(xué)全第3頁大氣是可壓縮氣體，大氣密度隨高度增加而快速降低。觀察表明，10公里以內(nèi)集中了大氣質(zhì)量75%，35公里以下則達99%，近地面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為1.293kg/m-3,大氣總質(zhì)量為5.3 1018 kg，約為地球質(zhì)量百萬分之一。其中影響天氣、氣候改變主要大氣易變成份為二氧化碳、臭氧和水汽。航海氣象與海洋學(xué)全第4頁大氣中易變成份1.二氧化碳:平均含量0.03%，二氧化碳能強烈地吸收和放射長波輻射。2.臭氧：主要存在于20-40公里氣層中，又稱臭氧層。臭氧是吸收太陽紫外線唯一大氣成份航海氣

3、象與海洋學(xué)全第5頁大氣中易變成份3.水汽：水汽能強烈地吸收和放出長波輻射，并在相變過程中吸收和放出潛熱能。濕空氣在同一氣壓和溫度下，只有干空氣密度62.2。大氣中水汽含量范圍在04，它也是造成云、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象主要物質(zhì)條件。4.雜質(zhì)：懸浮在空氣中固體或液體微粒，主要包含塵埃、煙粒、細菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣低層，影響能見度，能吸收部分太陽輻射，并對太陽輻射含有散射作用。在水汽相變過程中，雜質(zhì)能夠作為凝結(jié)核。航海氣象與海洋學(xué)全第6頁大氣污染大氣污染：二氧化碳逐年增多將造成地球變暖并引發(fā)全球天氣和氣候異常改變。造成極冰融化、海面上升、一些陸地和港口將被淹沒。另外，大氣中

4、粉塵、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氫、碳氫化合物和氨等。嚴(yán)重污染大氣，對人類造成極大危害。全球141個國家和地域簽署意在遏制全球氣候變暖京都議定書于年2月16日正式生效。12月718日192個國家在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_聯(lián)合國氣候改變框架條約第次締約方會議，意在遏制全球氣候變暖，溫家寶總理出席會議。航海氣象與海洋學(xué)全第7頁二、大氣垂直結(jié)構(gòu)大氣上界大氣上界高度，經(jīng)常因科學(xué)家們依據(jù)和目標(biāo)不一樣而結(jié)果相差很大，所以要準(zhǔn)確劃定 大氣層上界高度并為眾人公認(rèn)，一直是科學(xué)研究一個難題。 普通以物理現(xiàn)象發(fā)生最高高度為上界。極光發(fā)生在高緯度不一樣高度上，最高到達1000-1200Km稱為大氣物理上界。由衛(wèi)星

5、探測大氣上界為-3000Km。航海氣象與海洋學(xué)全第8頁大氣垂直分層依據(jù)氣溫、水汽垂直分布、大氣擾動程度和電離現(xiàn)象等不一樣等特點，自下而上將大氣分為五個層次。（P5）1. 對流層（Troposphere）：下界為地面，上界隨緯度和季節(jié)改變，平均厚度10-12km。通常在高緯為6-8km，中緯度10-12km，低緯度17-18km。夏季對流層厚度比冬季高。對流層集中了大氣質(zhì)量80和全部水汽，與人類關(guān)系最為親密，大氣中幾乎全部物理和化學(xué)過程都發(fā)生在該層。對流層含有三個主要特征。航海氣象與海洋學(xué)全第9頁對流層中三個主要特征 氣溫隨高度而降低。平均幅度為-0.65/100m。 即 0.65/100m 稱

6、為對流層中氣溫垂直遞減率。 含有強烈對流和湍流運動。是引發(fā)大氣上下層動量、熱量、能量和水汽等交換主要方式。 氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。航海氣象與海洋學(xué)全第10頁依據(jù)大氣運動不一樣特征通常將對流層分為：摩擦層(friction layer) ：摩擦層又稱邊界層，從地面到 1-1.5km高度。其厚度夏季高于冬季，白天高于夜間，大風(fēng)和擾動強烈天氣高于平穩(wěn)天氣。湍流輸送是該層基本運動特點，多渦動，各種氣象要素都有顯著日改變。該層水汽、雜子含量多，因而低云、霧、霾、浮塵等出現(xiàn)頻繁。 自由大氣(free atmosphere) ：摩擦層以上稱自由大氣。摩擦作用忽略不計，大氣運動規(guī)律比較

7、簡單和清楚。自由大氣基本運動形式是層流，氣流多波狀系統(tǒng)。對流層頂：厚度約為1-2km，溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態(tài)。航海氣象與海洋學(xué)全第11頁2. 平流層（Stratosphere）：厚度：自對流層頂?shù)酱蠹s55km。特點：空氣主要是水平運動；水汽含量少；氣溫隨高度升高而遞增（2040km氣溫突增，形成臭氧層）；氣層穩(wěn)定利于飛機飛行。3. 中間層（Mesosphere）：厚度：自平流層頂?shù)?5km左右。特點：氣溫隨高度快速下降；又稱高空對流層。4. 熱層（Thermosphere）：厚度：85-800km。特點：氣溫隨高度快速增加；空氣處于高度電離狀態(tài)，又叫電離層。 5. 逸散層（Exospher

8、e）: 厚度： 熱層頂以上?？筛哌_3000km，地球大氣向宇宙空間逸散過渡區(qū)域。航海氣象與海洋學(xué)全第12頁第二節(jié) 氣溫基本概念和知識點：氣溫概念；太陽、地面和大氣輻射；空氣增熱和冷卻方式；氣溫隨時間改變；氣溫空間分布。重點：慣用溫標(biāo)及其換算；氣溫日年改變；氣溫空間分布；氣溫垂直遞減率。航海氣象與海洋學(xué)全第13頁一、氣溫定義和溫標(biāo)氣溫（Air Temperature）是大氣主要狀態(tài)參數(shù)之一，是天氣預(yù)報直接對象。氣溫分布和改變與氣壓場、風(fēng)場、大氣穩(wěn)定度以及云、霧、降水等天氣現(xiàn)象親密相關(guān)。1. 定義：氣溫是表示空氣冷熱程度物理量?？諝饫錈岢潭?，實質(zhì)上是反應(yīng)空氣分子運動平均動能。當(dāng)空氣取得熱量時，其分

9、子運動平均速度增大，平均動能增加，氣溫升高。反之當(dāng)空氣失去熱量時，其分子運動平均速度減小，平均動能隨之降低，氣溫就降低。氣溫能夠經(jīng)過溫度表或溫度計直接測得。航海氣象與海洋學(xué)全第14頁溫 標(biāo)2溫標(biāo)：溫度數(shù)值表示法稱溫標(biāo)。慣用溫標(biāo)有三種。 攝氏溫標(biāo) ：把水冰點溫度定為0，沸點為100，多數(shù)非英語國家使用。 華氏溫標(biāo) ：水冰點溫度定為32F，沸點212F。一些英語國家多使用。 攝氏與華氏關(guān)系： 絕對溫標(biāo)(K氏溫標(biāo)) K：水冰點溫度定為273K，沸點為373K（由英國物理學(xué)家Kelvin提出）。多用于理論計算。 關(guān)系： K273C 或 T =t+273航海氣象與海洋學(xué)全第15頁二、太陽、地面和大氣輻射

10、輻射基本特征自然界中凡溫度高于絕對零度物體均以電磁波（輻射）方式進行能量交換。電磁波按其波長分為射線、X射線、可見光、紅外線和無線電波。溫度高，輻射強，多為短波；溫度低，輻射弱，多為長波。物體因放射輻射消耗內(nèi)能而使本身溫度降低，同時又因吸收其它物體放射輻射能并轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能而使本身溫度增高。太陽表面溫度約為6000K，輻射波長0.154m，太陽是短波輻射。地面和大氣溫度約為300K，放出長波輻射4120m，稱長波輻射。太陽輻射是地球和大氣唯一能量起源。航海氣象與海洋學(xué)全第16頁太陽、地面和大氣輻射若將太陽對地球大氣系統(tǒng)輻射作為100個單位，其中地氣系統(tǒng)反射和散射占30%，大氣吸收占19%，地表吸收

11、51%。地球表面經(jīng)過長波輻射占21%、熱傳導(dǎo)占7%、水汽相變占23%等過程釋放能量。使地球大氣系統(tǒng)溫度保持恒定。大氣受熱主要直接熱源是地球表面。航海氣象與海洋學(xué)全第17頁三、空氣增熱和冷卻方式空氣增熱和冷卻受下墊面影響很大。下墊面是泛指不一樣性質(zhì)地球表面。下墊面與空氣之間熱量交換路徑有以下幾個：1. 熱傳導(dǎo)（Conduction）：空氣與下墊面之間，經(jīng)過分子熱傳導(dǎo)過程交換熱量，又稱感熱。地面和大氣都是不良熱導(dǎo)體。僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)顯著，故通常不予考慮。航海氣象與海洋學(xué)全第18頁2.輻射（Radiation）：地氣系統(tǒng)熱量交換主要方式。地面吸收太陽短波輻射，放射出長波輻射加熱大氣。如白天輻射

12、增溫，夜間輻射冷卻。3.水相改變：水有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間改變。液體水蒸發(fā)，吸收熱量；水汽凝結(jié)放出熱量。普通下墊面水蒸發(fā)，吸收熱量；上空水凝結(jié)放出熱量。從而經(jīng)過水相改變將下墊面熱量傳給上層大氣。航海氣象與海洋學(xué)全第19頁4.對流（Convection) ：普通將垂直運動稱對流，對流分熱力對流和動力對流。因為空氣受熱不均引發(fā)有規(guī)則暖濕空氣上升、干冷空氣下沉，稱熱力對流。因為動力作用造成對流運動稱動力對流，如空氣遇山爬升等。5.平流（Advection)：某種物理量水平輸送稱平流。它是大氣中異地間熱量傳輸最主要方式，范圍大，連續(xù)時間長。如溫度平流、濕度平流等?！澳巷L(fēng)暖、北風(fēng)寒、東風(fēng)濕、西風(fēng)干”。航

13、海氣象與海洋學(xué)全第20頁6.湍流：又稱亂流（Turbulence），是空氣不規(guī)則運動。湍流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換主要方式。航海氣象與海洋學(xué)全第21頁綜上所知，空氣與下墊面之間熱量交換是經(jīng)過各種路徑進行。通常，地面與大氣之間熱量交換以輻射為主，亂流和水相改變次之；各地空氣之間熱量交換以平流為主。上下層空氣之間熱量交換以對流和亂流為主。以上均為非絕熱過程。空氣增熱和冷卻主要是非絕熱過程引發(fā)。航海氣象與海洋學(xué)全第22頁四、氣溫隨時間改變大氣熱量主要來自下墊面，所以氣溫含有與下墊面溫度類似周期性改變。如冬寒夏暖、午熱晨涼反應(yīng)了氣溫日、年改變普通規(guī)律。航海氣象與海洋學(xué)全第23頁1.氣溫日改變 d

14、iurnal variation of temperature日改變:一天中氣溫有一個最低溫度和最高溫度。陸地上最低氣溫出現(xiàn)在日出前，最高氣溫夏季出現(xiàn)在1415點，冬季出現(xiàn)在1314點。海洋上最高值滯后陸地12小時。氣溫日較差：一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節(jié)、下墊面性質(zhì)、海撥高度及天氣情況相關(guān)。普通有：低緯高緯；陸上海上；夏季冬季；晴天陰天；低海撥高海撥。（吐魯番海拔-154m，日較差大）航海氣象與海洋學(xué)全第24頁2.氣溫年改變 annual variation of temperature年改變：一年中月平均氣溫有一個最高值和一個最低值。陸地：北半球:最高在七月份,最低在一

15、月份。 南半球:最高在一月份,最低在七月份。海洋：比陸地遲后一個月,即最高在八月,最低在二月年較差：一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面性質(zhì)、緯度和海拔等相關(guān)。高緯低緯； 陸上海上； 海拔低海拔高航海氣象與海洋學(xué)全第25頁五、氣溫空間分布1.氣溫水平分布海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半球等溫線大約與緯圈平行，北半球因為海陸分布不均勻，等溫線不與緯圈平行。 夏半球等溫線比較稀疏，冬半球較密集冬季北半球等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反。這是因為在同一緯度上，冬季大陸溫度比海洋溫度低，夏季大陸溫度比海洋溫度高緣故。北半球冬季大洋西部從低緯向東北方向伸出

16、一個暖脊直達大洋東部中高緯海域。這是兩個強大暖流黑潮、灣流所致。航海氣象與海洋學(xué)全第26頁7月海平面平均氣溫分布1月海平面平均氣溫分布灣流黑潮溫度脊航海氣象與海洋學(xué)全第27頁“寒極”和 “熱赤道” 在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現(xiàn)在南極地域，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞東北部（佛科揚斯克）和格陵蘭，稱為“寒極”(Cold Pole)。 近赤道附近存在一個高溫帶,1月和7月平均氣溫均高于25，稱這個高溫帶稱為“熱赤道”(Heat Equator)。平均在10N左右。全球平均氣溫為14.3 ，極端最高氣溫63 （索馬里），極端最低氣溫-94 （南極附近）。航海氣象與海洋學(xué)全第28頁2.

17、氣溫垂直分布在對流層中氣溫隨高度上升而降低,氣溫隨高度遞減快慢可用氣溫垂直遞減率表示 ： = 0.65/100m式中： T 表示高度增加 Z 時，對應(yīng)氣溫改變量。 Z 單位通常取100m.負(fù)號表示氣溫隨高度增加而減小。通常0。當(dāng)=0時表示等溫。 當(dāng)0時表示逆溫。逆溫既在某一氣層中，氣溫隨高度增加而升高。 航海氣象與海洋學(xué)全第29頁氣溫對人體影響研究指出，人體對周圍溫度感覺與介質(zhì)是大氣還是水相關(guān)。在大氣中，氣溫為2829 時，人體皮膚不感溫，這個溫度稱為生理零度。人體皮膚對氣溫感覺是：低于25 有冷感，2528 時有溫感，高于29 時有熱感。人體感溫還與風(fēng)速相關(guān)，風(fēng)速越大，感溫越低，風(fēng)速約在33

18、kn時人體感溫達最低值。當(dāng)氣溫5 時，3級風(fēng)時感溫在0 左右；6級風(fēng)時，對裸露肌膚作用相當(dāng)于-12 時溫度；一樣風(fēng)速，當(dāng)氣溫為-5 時，對裸露肌膚作用相當(dāng)于靜風(fēng)條件下-23.3 ，這時只需1min即可造成凍傷。濕度也影響人體感溫，濕度大感覺溫度偏高、悶熱。航海氣象與海洋學(xué)全第30頁一、氣壓概述1.氣壓與天氣氣壓與天氣之間有著親密關(guān)系，有時稱氣壓表為晴雨表。如高壓控制下是，晴朗、少云、微風(fēng)好天氣；低壓控制下是陰雨、大風(fēng)和低能見度壞天氣。 第三節(jié) 氣 壓 (Atmosphere Pressure)航海氣象與海洋學(xué)全第31頁2.氣壓定義和單位氣壓：指單位截面積上大氣柱重量稱大氣壓強，簡稱氣壓。在標(biāo)準(zhǔn)

19、情況下（即氣溫為0，緯度為45海平面上），760mm水銀柱高大氣壓稱一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于1013.25hPa(百帕)(hecto-pascal)。 w/sghs/sgh （大氣壓強公式） ：氣壓 ：水銀密度; ：水銀柱高度; ：重力加速度; ：水銀柱截面積; ghs 水銀柱重量。1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa 1mb=1hPa 航海氣象與海洋學(xué)全第32頁二、氣壓改變1.影響氣壓改變原因熱力原因：溫度高，空氣受熱膨脹，空氣密度變小，氣壓下降；溫度低，空氣冷卻收縮，空氣密度變大，氣壓升高。動力原因：包含水平氣流輻合和輻散、空氣密度改變和空氣垂直運動。水平運動：氣流水平輻合時，

20、空氣聚積，造成氣壓上升；水平輻散時，空氣離散，造成氣壓下降。 航海氣象與海洋學(xué)全第33頁垂直運動：當(dāng)空氣有垂直運動而氣柱內(nèi)質(zhì)量沒有外流時，其總質(zhì)量沒有改變，地面氣壓不會發(fā)生改變。但氣柱中質(zhì)量上下傳輸，可造成氣柱中某一層次空氣質(zhì)量改變，從而引發(fā)氣壓改變。圖中位于 A、B、C三地上空某一高度上a、b、c三點氣壓，在空氣沒有垂直運動時，空氣質(zhì)量不變，則Pa不變；在空氣有上升運動時，上層空氣質(zhì)量增多，Pb變大；在空氣有下沉運動時，上層空氣質(zhì)量降低，Pc變小?？諝獯怪边\動和氣壓改變關(guān)系不變變大變小航海氣象與海洋學(xué)全第34頁水平氣流輻合、輻散與垂直運動關(guān)系大氣中氣壓改變往往是幾個情況綜合作用結(jié)果，它們之間

21、是相互聯(lián)絡(luò)、相互制約、相互賠償。上層有水平氣流輻合、下層有水平氣流輻散區(qū)域必定會有空氣從上層向下層賠償，從而出現(xiàn)空氣下沉運動。反之，則會出現(xiàn)空氣上升運動。同理，在出現(xiàn)空氣垂直運動區(qū)域也會在上層和下層出現(xiàn)水平氣流輻合和輻散。水平氣流輻合、輻散與垂直運動關(guān)系航海氣象與海洋學(xué)全第35頁2.氣壓隨高度改變依據(jù)氣壓定義，伴隨高度增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。在海平面上氣壓最大（約1000hPa），到大氣上界減為零。下表給出了氣象上所用各標(biāo)準(zhǔn)等壓面所對應(yīng)高度。氣壓與高度對應(yīng)關(guān)系航海氣象與海洋學(xué)全第36頁大氣靜力方程為了表示氣壓隨高度改變定量關(guān)系。假設(shè)：大氣處于靜止?fàn)顟B(tài)。 -p=w=Zsg=gZs

22、 p = -gZ p/Z = -g (靜力方程)公式說明：在靜力平衡下，氣壓隨高度改變主要取決于空氣密度。航海氣象與海洋學(xué)全第37頁單位氣壓高度差單位氣壓高度差：h=-Z/p=1/g=RT/Pg其中：g=9.8m/s2 ,R=287m2/s2 ,T=273(1+t), 代人 h 8000（1+t/273）/P 當(dāng)溫度為0，氣壓為1000hpa時，h=8m/hPa。h與t成正比，與P成反比。不一樣氣壓、氣溫條件下單位氣壓高度差航海氣象與海洋學(xué)全第38頁氣壓訂正P0=P1+H/h 其中：P0海平面氣壓，P1本站氣壓，H 駕駛臺距海面高度，海平面氣壓=本站氣壓（經(jīng)刻度、溫度和補充訂正）+高度訂正航海

23、氣象與海洋學(xué)全第39頁3.氣壓隨時間改變?nèi)崭淖?diurnal variation of pressure) ：氣壓日改變以12h為周期，一日內(nèi)有兩個高值和兩個低值。最高值：早晨9-10時； 次高值：晚間21-22時。最低值：下午15-16時；次低值：凌晨3-4時。最高和最低與氣溫改變相關(guān)，日較差低緯高緯。氣壓日改變航海氣象與海洋學(xué)全第40頁氣壓年改變(annual variation of pressure) : 氣壓年改變隨緯度增大而增大，在中高緯度最顯著，概括為以下幾個類型：大陸型：冬季氣壓高，夏季氣壓低，年較差大。海洋型：冬季氣壓低，夏季氣壓高，年較差小。高山型：最高值出現(xiàn)在夏季，最低

24、值出現(xiàn)在冬季。航海氣象與海洋學(xué)全第41頁1. 高壓（High Pressure）:由閉合等壓線圍成,中心氣壓比周圍高系統(tǒng)?？臻g等壓面向上凸起，形似山丘。三、海平面氣壓場基本形式航海氣象與海洋學(xué)全第42頁2. 低壓（Low Pressure，Depression）：由閉合等壓線圍成，中心氣壓比周圍低系統(tǒng)?？臻g等壓面向下凹，形如盆地。航海氣象與海洋學(xué)全第43頁3.低壓槽和槽線（Trough）：由低壓向外延伸出來狹長區(qū)域，或一組未閉合等壓線向氣壓較高一方凸出部分，簡稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處連線，稱槽線(Trough- Line)。空間等壓面類似山谷。槽線航海氣象與海洋學(xué)全第44頁4.高壓

25、脊和脊線（Ridge）：由高壓向外延伸出來狹長區(qū)域，或一組未閉合等壓線向氣壓較低一方凸出部分，簡稱脊，脊中曲率最大點連線稱脊線(Righe Line)?？臻g等壓面類似山脊。脊線航海氣象與海洋學(xué)全第45頁5. 鞍形區(qū)：相對兩高壓和兩低壓組成中間區(qū)域，簡稱鞍。6. 低壓帶 ：兩高壓之間狹長區(qū)域。7. 高壓帶：兩低壓之間狹長區(qū)域。鞍形區(qū)航海氣象與海洋學(xué)全第46頁四、氣壓梯度 (pressure gradient)定義：在水平方向上單位距離內(nèi)氣壓改變量稱水平氣壓梯度，用 -P/n 表示。方向：垂直于等壓線，由高壓指向低壓。其物理意義表示了因為空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上力。大?。喝Q于

26、等壓線疏密程度。等壓線愈密，-P/n愈大，氣壓梯度越大，風(fēng)力愈大，反之亦然。單位：百帕/赤道度。 1赤道度111 Km60 eP4P3P2P1P1P2101210081004100010041000HHLL氣壓梯度航海氣象與海洋學(xué)全第47頁 五、氣壓系統(tǒng)隨高度改變溫壓場對稱系統(tǒng)：溫壓場對稱是指溫度中心與氣壓中心基本重合。淺薄系統(tǒng)是指氣壓系統(tǒng)強度隨高度增加而減弱，即高低空高低壓中心不一致。這種系統(tǒng)有冷高壓（cold high）和 暖低壓 (heat low) 。深厚系統(tǒng)是指氣壓系統(tǒng)強度隨高度增加不變或增強，即高低空高低壓中心一致。這種系統(tǒng)有暖高壓（warm high）和冷低壓 (cold low

27、)。暖高壓冷低壓冷高壓暖低壓航海氣象與海洋學(xué)全第48頁溫壓場不對稱系統(tǒng)：溫壓場不對稱是指溫度中心與氣壓中心不重合。在中高緯度地域，不對稱低壓總是東暖西冷，低壓中心軸線向冷區(qū)傾斜；不對稱高壓總是東冷西暖，高壓中心軸線向暖區(qū)傾斜。中心軸線隨高度傾斜航海氣象與海洋學(xué)全第49頁基本概念和知識點：風(fēng)概念；作用于空氣質(zhì)點上力；自由大氣中平衡運動；摩擦層中大氣運動；地形對風(fēng)影響。重點：風(fēng)表示方法；各種力表示方法及其物理意義；地轉(zhuǎn)風(fēng)；梯度風(fēng)；摩擦層中風(fēng)；風(fēng)壓定律。 第四節(jié) 空氣水平運動-風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第50頁風(fēng) （Wind)一、概述定義: 空氣相對于下墊面水平運動，稱為風(fēng)（Wind) 。它是矢量，有大小

28、和方向。風(fēng)速(Wind Speed)：風(fēng)速是指單位時間內(nèi)空氣在水平方向上位移。單位有：m/s、Km/h、n mile/h、Kn(節(jié))等。換算關(guān)系： 1Km/h=0.28m/s ； 1m/s=3.6Km/h ； 1Kn=1.852Km/h0.5m/s ； 1m/s2Kn航海氣象與海洋學(xué)全第51頁風(fēng)向（Wind Direction）：風(fēng)向是指風(fēng)來向，慣用16個方位(E W S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW WNW NNW)或度數(shù)(0360)來表示。風(fēng)力(Wind Force)：依據(jù)風(fēng)對地面或海面影響程度又劃出風(fēng)力等級。國際上采取風(fēng)力等級從012共13個

29、等級（Beaufort Scale of Wind Force）。我國現(xiàn)采取從017共18個等級。參見P19風(fēng)力等級表。風(fēng)壓(Wind Pressure)：風(fēng)壓是指與風(fēng)向垂直單位面積所受壓力。近似表示為: P=0.0625V2。航海氣象與海洋學(xué)全第52頁風(fēng)陣性和日、年改變陣性：在摩擦層中，因為湍流作用，風(fēng)表現(xiàn)為忽大忽小陣性。實際上風(fēng)陣性就是小尺度湍渦迭加在大型流場上造成結(jié)果。所以在測風(fēng)時，要求取其平均值。一日內(nèi)陣性最強在午后，一年中陣性最強在夏季。日改變：通常在近地面午后風(fēng)速大，夜間清晨風(fēng)速小。風(fēng)日改變幅度，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。年改變：因地而異。航海氣象與海洋學(xué)全第53頁

30、二、 作用于大氣力和運動方程一、作用在空氣微團上力重力(gravity)；大小為g9.8m/s2，方向向下，指向地心。水平氣壓梯度力(pressure gradient force): 因為作用在單位質(zhì)量空氣上壓力在水平方向上分布不均勻，引發(fā)氣壓梯度力。Gn表示。 大小為： ； 方向：垂直等壓線從高壓指向低壓。 (1) Gn與成反比， Gn與氣壓梯度 成正比。 (2) 一定時， 大，等壓線密集， Gn大。 (3) 一定時，大，空氣濃密，Gn小。 (4) 若 =0, 兩地沒有氣壓差 Gn=0 無風(fēng)。Gn是使空氣產(chǎn)生水平運動原動力。航海氣象與海洋學(xué)全第54頁水平地轉(zhuǎn)偏向力(deflection f

31、orce of earth rotation) 因為地球自轉(zhuǎn),作用在運動物體上產(chǎn)生使運動物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱可科利奧里力(Coriolis force)或科氏力。An航海氣象與海洋學(xué)全第55頁大小為：An = 2Vsin =7.29210-5/s :地轉(zhuǎn)角速度 V:風(fēng)速 :緯度方向：北半球，恒垂直于物體運動方向右側(cè)90度，南半球相反.討論：(1) An是物體相對于地球運動才產(chǎn)生，靜止物體不受其作用。(2) An是虛擬力， 只改變物體運動方向，不改變速度。(3) An在北半球恒垂直于物體運動右方，南半球相反。(4) An與sin成正比，兩極最大，赤道上為零 。航海氣象與海洋學(xué)全第5

32、6頁慣性離心力（Centeifugal Force） C 指物體在作曲線運動時產(chǎn)生一個虛擬力。 大小：與向心力相等 。 表示式：C = V2/r 方向：與向心力相反。 r為曲率半徑摩擦力（Friction Force） R 運動物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生力。 表示式： R = -V 方向與運動物體相反。 式中V為物體運動速度；為摩擦系數(shù)航海氣象與海洋學(xué)全第57頁總結(jié)：氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩擦力都是在水平方向上作用于空氣力，其影響各異。Gn是空氣產(chǎn)生運動原動力，其它力在空氣運動后才有。A對中高緯度或大尺度空氣運動影響較大，低緯赤道附近影響小。C只在空氣做曲線運動時在起作用，普

33、通很小，靜止或直線運動時為零。R只在摩擦層中起作用，對自由大氣中空氣運動能夠忽略不計。An 、 C和R不能驅(qū)動大氣運動， 但卻能影響大氣運動方向和速度。航海氣象與海洋學(xué)全第58頁三、自由大氣中經(jīng)典水平平衡運動1.地轉(zhuǎn)風(fēng)(Geostrophic Wind)在自由大氣中,當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力到達平衡時(Gn+An=0)，空氣沿等壓線作無磨擦等速直線運動，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。地轉(zhuǎn)風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第59頁地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速公式： Gn+An = 0（1）Vg與水平氣壓梯度成正比，即等壓線密集，Vg大。（2）Vg與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時，高空Vg大于 低空Vg。（3）Vg與緯度正弦成反比，低緯Vg

34、大于高緯Vg。（4）赤道及其附近不恪守地轉(zhuǎn)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。航海氣象與海洋學(xué)全第60頁在北半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，測者背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左。在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，測者背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。它明確地揭示了氣壓場與風(fēng)場之間關(guān)系。風(fēng)壓定律 (Buysballots law)北半球地轉(zhuǎn)風(fēng)南半球地轉(zhuǎn)風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第61頁地轉(zhuǎn)風(fēng)速計算方法 在海圖上，取一個緯距n=60 n mile，=1293g/m3，=7.2910-5s-1；若取P=1hPa，帶入公式則得： m/s當(dāng)P1hPa時， （m/s）航海氣象與海洋學(xué)全第62頁 2.梯度風(fēng) (Gradient Wind)定義: 在自

35、由大氣中，當(dāng)水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力到達平衡時，空氣沿等壓線作水平、無摩擦、等速作曲線運動。在自由大氣中，空氣水平圓周運動稱為梯度風(fēng)（Gradient Wind）。梯度風(fēng)能夠看成是水平氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三者平衡時水平運動。即:航海氣象與海洋學(xué)全第63頁低壓（氣旋）中梯度風(fēng)北半球在低壓區(qū)（氣旋）中風(fēng)繞中心逆時針方向吹，氣壓梯度力沿半徑指向中心，地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都沿半徑指向外緣。三力平衡時 或低壓中梯度風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第64頁低壓（氣旋）中梯度風(fēng) 則式中 Vc 表示低壓中梯度風(fēng)速，解這個以 Vc 為未知數(shù)一元二次方程，得：根號前應(yīng)取正號才有意義。航海氣象

36、與海洋學(xué)全第65頁高壓（反氣旋）中梯度風(fēng)根號前應(yīng)取負(fù)號才有意義。氣壓梯度和梯度風(fēng)大小受反氣旋曲率限制。曲率愈大（r愈?。瑲鈮禾荻扔?，梯度風(fēng)也小。反之相反。高壓中梯度風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第66頁氣旋和反氣旋梯度風(fēng)公式：氣旋反氣旋反氣旋中此為反氣旋梯度風(fēng)速極限值航海氣象與海洋學(xué)全第67頁梯度風(fēng)討論（1）最大水平氣壓梯度分布，高壓邊緣較大，越近中心越小。曲率小處等壓線密集，曲率大處等壓線稀疏。（2）緯度越高，空氣密度越大，水平氣壓梯度最大可能值越大。冬季，中高緯陸上高壓等壓線密。（3）高壓邊緣風(fēng)速較大，中心風(fēng)速小或無風(fēng)。（4）中高緯度高壓風(fēng)速較大，低緯度高壓風(fēng)速較小。梯度風(fēng)仍恪守風(fēng)壓定律。航海氣

37、象與海洋學(xué)全第68頁梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較地轉(zhuǎn)風(fēng)：低壓中梯度風(fēng)：高壓中梯度風(fēng)：所以，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時， VaVgVc實際上低壓中風(fēng)比高壓大，原因是低壓中 不受限制,風(fēng)能夠很大。航海氣象與海洋學(xué)全第69頁四、摩擦層中風(fēng) (Friction Layer Wind)在地面天氣圖上，因為地面摩擦作用，實際風(fēng)不沿等壓線吹，而與等壓線存在一個交角，并偏向低壓。此時平衡為:地面實際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)。摩擦層中風(fēng)摩擦層中風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)航海氣象與海洋學(xué)全第70頁摩擦層中風(fēng)壓定律在北半球摩擦層中，風(fēng)斜穿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。因為摩擦力作用

38、，北半球，低壓中風(fēng)斜穿等壓線以逆時針方向向中心輻合，高壓中風(fēng)斜穿等壓線以順時針方向向外輻散。北半球摩擦層中低壓和高壓氣流航海氣象與海洋學(xué)全第71頁在摩擦層中，地面實際風(fēng)與等壓線夾角取決于下墊面粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度。通常在中緯度陸地上夾角為35-45，海面上為10-20。在陸地上實際風(fēng)速約為對應(yīng)地轉(zhuǎn)風(fēng)速1/3-1/2(35-50 )，在海上約為地轉(zhuǎn)風(fēng)速3/5-2/3(60-70 )。在氣壓梯度不隨高度改變前提下，風(fēng)隨高度改變主要取決于摩擦力隨高度改變。在北半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐步右偏；在南半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐步左偏。 五、實際風(fēng)確實定和風(fēng)隨高改變風(fēng)隨高度改變地轉(zhuǎn)風(fēng)地面風(fēng)航海氣象

39、與海洋學(xué)全第72頁六、地形動力作用對風(fēng)影響當(dāng)氣流碰到孤立山峰與島嶼時，有繞山峰兩側(cè)而過現(xiàn)象，而且在迎風(fēng)面風(fēng)速增強，在背風(fēng)面風(fēng)速減弱。在背風(fēng)面還會產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流，如圖所表示。 山脈阻擋作用和繞流，使實際風(fēng)向與依據(jù)大范圍氣壓場確定風(fēng)向之間可能發(fā)生顯著偏差，其差值可達900，甚至1800。所以在背風(fēng)面常形成低壓或低壓槽。繞流和阻擋作用繞流航海氣象與海洋學(xué)全第73頁岬角效應(yīng)因陸地（如山脈盡頭或半島附近）向海中突出造成氣流輻合，流線密集，風(fēng)力顯著增強，稱為岬角效應(yīng)，如圖所表示。如南非好望角，是個令航海者生畏地方，因岬角效應(yīng)而助長了那里狂風(fēng)惡浪。我國山東半島成山頭附近海面，偏北風(fēng)通常比周圍要大1

40、2級左右，有中國“好望角”之稱。岬角效應(yīng)航海氣象與海洋學(xué)全第74頁海岸效應(yīng) 因摩擦作用，當(dāng)氣流沿海岸線方向流動時，假如陸地在氣流方向右側(cè)，流線會變密，氣流增強；反之，假如陸地在氣流方向左側(cè)，流線會變疏，氣流減弱。如圖所表示。航海氣象與海洋學(xué)全第75頁基本概念和知識點：影響大氣環(huán)流形成因子；三圈環(huán)流；氣壓帶和行星風(fēng)帶；季風(fēng)環(huán)流；局地環(huán)流。重點：三圈環(huán)流成因；氣壓帶和行星風(fēng)帶分布及特征；大氣活動中心；東亞季風(fēng)；南亞季風(fēng)；海陸風(fēng)；山谷風(fēng)；峽谷風(fēng)。第五節(jié) 大氣環(huán)流航海氣象與海洋學(xué)全第76頁大氣環(huán)流（General Circulation） ：一般是指具有全球性、大范圍空氣運行現(xiàn)象。它水平尺度在數(shù)千公里

41、，垂直尺度在十公里以上，時間尺度大于二十四小時。大氣環(huán)流反應(yīng)了大氣運動基本狀態(tài)和基本特征，是各種不一樣尺度天氣系統(tǒng)活動基礎(chǔ)。同時也是氣候形成和演變主要背景條件。一、影響大氣環(huán)流主要因子：太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、海陸分布不均勻和高大地形等原因影響。航海氣象與海洋學(xué)全第77頁1.太陽輻射單圈環(huán)流假設(shè)：地球是靜止，下墊面性質(zhì)均一。只考慮太陽輻射隨緯度不均勻性，赤道低緯因為空氣受熱垂直上升，極地高緯冷卻下沉，高層空氣由赤道流向極地，低層空氣由極地流向赤道，從而產(chǎn)生了一個簡單一圈環(huán)流，稱單圈環(huán)流。航海氣象與海洋學(xué)全第78頁2.地球自轉(zhuǎn)三圈環(huán)流假設(shè)：下墊面性質(zhì)均一。在太陽輻射隨緯度不均勻和地球自轉(zhuǎn)（地轉(zhuǎn)偏向力

42、）二個因子作用下，從赤道到極地形成三圈環(huán)流，即赤道環(huán)流（哈德萊環(huán)流）、極地環(huán)流和中間環(huán)流（費雷爾環(huán)流）。極地環(huán)流赤道環(huán)流中間環(huán)流極鋒航海氣象與海洋學(xué)全第79頁二、氣壓帶和行星風(fēng)帶氣壓帶1.赤道低壓帶（Equatorial Low）平均位于南北緯10范圍內(nèi)，隨季節(jié)南北移動。2.副熱帶高壓帶(Subtropical High)平均位于南北緯30附近。3.副極地低壓帶(Subpolar Low)平均位于南北緯60附近。4.極地高壓(Polar High)位于兩極附近。航海氣象與海洋學(xué)全第80頁行星風(fēng)帶1. 赤道無風(fēng)（Doldrums）平均位于南北緯10范圍內(nèi)。特征：對流旺盛、平流微弱、云量多、溫高、

43、濕大、多雷雨、風(fēng)微弱不定向，位置隨季節(jié)南北移動。赤道無風(fēng)帶航海氣象與海洋學(xué)全第81頁2信風(fēng)帶（Trades Wind Zone）位于副熱帶高壓帶與赤道低壓帶之間，平均位置在南北緯10-28附近。北半球吹NE信風(fēng)，南半球SE信風(fēng)。特征：風(fēng)向常年穩(wěn)定少變，風(fēng)力普通34級，天氣晴朗，大洋西部降水較多，位置隨季節(jié)南北移動。3. 副熱帶無風(fēng)帶（Horse Latitudes）位于信風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間，平均位于南北緯30附近。特征：內(nèi)部多下沉氣流，天氣晴朗、少云、微風(fēng)、陸上干燥、海上潮濕，位置隨季節(jié)南北移動。信風(fēng)帶盛行西風(fēng)帶副熱帶無風(fēng)帶極地風(fēng)帶4盛行西風(fēng)帶（Westerlies）位于副熱帶高壓帶與副極地低壓

44、帶之間，在南北緯30-60之間。大氣主要自西向東運動，北半球主要為 SW風(fēng)，南半球為NW風(fēng)。特征：此區(qū)域氣旋活動頻繁，天氣十分復(fù)雜，常有大風(fēng)和雷雨，風(fēng)速較大，南半球在此范圍內(nèi)，除南美尖端外幾乎沒有陸地，常年盛行強勁西風(fēng)，7級以上大風(fēng)頻率每個月可達10天以上，故有“咆哮西風(fēng)帶”之稱。位置隨季節(jié)南北移動。5極地東風(fēng)帶（Polar Easterlies）位于南北緯60-90之間，北半球吹NE風(fēng)，南半球吹SE風(fēng)。 航海氣象與海洋學(xué)全第82頁三、海平面平均氣壓場基本特征海陸分布不均勻影響冬季大陸是冷源，輕易形成高壓。而海洋是熱源，輕易形成低壓。夏季相反。高大地形影響高大地形對大氣運動能產(chǎn)生動力和熱力作用

45、。冬季它是一個冷源，夏季是熱源。熱力作用使大氣產(chǎn)生擾動，所以地形對大氣環(huán)流狀態(tài)必定發(fā)生主要作用。 冬季：北半球受四個大氣壓系統(tǒng)（又稱大氣活動中心）控制，它們是阿留申低壓，冰島低壓，蒙古高壓和北美高壓。蒙古高壓前部偏北氣流就是亞洲穩(wěn)定冬季季風(fēng)。南半球在南太平洋，南大西洋和南印度洋分別是三個高壓中心，在南非，澳大利亞和南美大陸上是熱低壓組成低壓帶。航海氣象與海洋學(xué)全第83頁夏季：北半球大氣活動中心有印度低壓，北美低壓，太平洋副高和大西洋副高，同時冰島低壓和阿留申低壓顯著減弱，范圍大大縮小。南半球大陸上高壓加強伸展，在副熱帶緯度上，高壓帶圍繞全球。春秋兩季屬于過渡季節(jié)，北半球春季，原有四個大氣活動中

46、心減弱，副熱帶高壓開始增強。航海氣象與海洋學(xué)全第84頁1月海平面平均氣壓場冰島低壓北美高壓西伯利亞高壓阿留申低壓航海氣象與海洋學(xué)全第85頁7月海平面平均氣壓場北大西洋副高(亞速爾高壓)北美低壓北太平洋副高(夏威夷高壓)印度低壓航海氣象與海洋學(xué)全第86頁大氣活動中心(Atmospheric Center of Action)永久性大氣活動中心：指常年存在大范圍氣壓區(qū)。如赤道低壓帶、海上副熱帶高壓、南極高壓、 冰島低壓、阿留申低壓和南半球副極地低壓帶。半永久性大氣活動中心：指大范圍氣壓區(qū)隨季節(jié)改變。如蒙古高壓、北美高壓、印度低壓、北美低壓、澳大利亞高壓、南美高壓、非洲高壓、澳大利亞低壓、南美低壓和

47、非洲低壓。影響我國天氣和氣候大氣活動中心主要有：西伯利亞高壓、阿留申低壓、西太平洋副高、印度低壓。大氣活動中心季節(jié)改變必定引發(fā)大氣環(huán)流季節(jié)改變，而大氣活動中心短期改變對大范圍天氣造成重大影響，它們是制作天氣預(yù)報背景條件。航海氣象與海洋學(xué)全第87頁四、 季風(fēng)環(huán)流（Monsoons）季風(fēng)定義：大范圍地域風(fēng)向隨季節(jié)而有規(guī)律改變盛行風(fēng)，稱為季風(fēng)。要求盛行風(fēng)方向最少改變120，盛行風(fēng)頻率 40。1、季風(fēng)成因（Formation of Monsoons）：海陸季風(fēng)(Sea-Land Monsoon)：由海陸之間熱力異差引發(fā)風(fēng)系隨季節(jié)有極顯著改變，稱海陸季風(fēng)。行星季風(fēng)(Plantary Monsoon)：因

48、為行星風(fēng)帶隨季節(jié)移動而引發(fā)風(fēng)系改變，稱行星季風(fēng)。青藏高原地形作用：青藏高原在夏季熱源作用和冬季冷源作用對維持和加強南亞季風(fēng)起了主要作用。航海氣象與海洋學(xué)全第88頁季風(fēng)分布季風(fēng)主要分布在東亞、南亞、東南亞和赤道非洲四個區(qū)域。航海氣象與海洋學(xué)全第89頁2、東亞季風(fēng)成因: 主要是因為海陸間熱力差異引發(fā)。范圍：我國大部分地域，朝鮮半島和日本附近洋面。冬季風(fēng)特征：蒙古高壓盤踞亞洲大陸，寒潮和冷空氣不停暴發(fā)南下，高壓前緣偏北風(fēng)成為東亞冬季風(fēng)。我國大部、朝鮮半島和日本附近洋面吹西北風(fēng)，東海南部、南海、臺灣海峽吹東北風(fēng)，風(fēng)力均在5-6級，最大可達8-9級或以上。夏季風(fēng)特征：陸地是印度低壓（亞洲低壓），海上是西

49、太平洋副熱帶高壓。我國東部沿海、朝鮮、日本吹東南風(fēng)；南海、臺灣海峽、菲律賓附近洋面吹西南風(fēng)。風(fēng)力普通3-4級。季風(fēng)天氣氣候特征：夏季風(fēng)：高溫、潮濕、多陰雨，降臨慢； 冬季風(fēng)：大風(fēng)、降溫、干冷,降臨快、強度大。冬季風(fēng)大于夏季風(fēng)。航海氣象與海洋學(xué)全第90頁3.南亞季風(fēng) (印度季風(fēng))成因：主要是行星風(fēng)帶季節(jié)性位移引發(fā)，也有海陸間熱力差異和大地形（青藏高原）作用。范圍：東非、西南亞、南亞、中印半島一帶，又稱印度季風(fēng)。夏季風(fēng)特征：整個北印度洋上吹強勁西南風(fēng)，7-8月份風(fēng)力常達8-9級以上，并伴有雷雨。9-10月份開始減弱，阿拉伯海風(fēng)大于孟加拉灣，尤其是索科特拉島南側(cè)北印度洋，西南風(fēng)尤其大，是世界上最著名

50、狂風(fēng)惡浪海區(qū)之一。航海氣象與海洋學(xué)全第91頁冬季風(fēng)特征：行星風(fēng)帶南移，亞洲大陸高壓強大，其南部東北風(fēng)成為南亞冬季風(fēng)。北印度洋吹東北風(fēng)，風(fēng)力普通為3-4級，是航?！包S金季節(jié)”。季風(fēng)轉(zhuǎn)換時間：5月冬季風(fēng)轉(zhuǎn)夏季風(fēng)；10月夏季風(fēng)轉(zhuǎn)冬季風(fēng)。航海氣象與海洋學(xué)全第92頁3、其它地域季風(fēng)北澳、印尼和伊里安季風(fēng)：冬季（南半球）東南風(fēng)，夏季西北風(fēng)。因為信風(fēng)帶移動引發(fā)。西非季風(fēng)：塞內(nèi)加爾到塞拉利昂沿岸，夏季西南季風(fēng)，潮濕多雨；冬季東北季風(fēng)，干燥少雨。北美與南美季風(fēng)：北美冬季西北風(fēng)，夏季西南風(fēng)。南美巴西東岸，7月份為東南風(fēng)，1月份則為東北風(fēng)或東風(fēng)。航海氣象與海洋學(xué)全第93頁五、局地環(huán)流（地方性風(fēng)Local wind

51、）1.海陸風(fēng)(Sea and Land Breeze)在海岸附近，因為海陸間熱力差異日改變引發(fā)。白天：風(fēng)從海洋吹向陸地稱海風(fēng)；夜間：風(fēng)從陸地吹向海洋稱陸風(fēng)。海風(fēng)陸風(fēng)，主要出現(xiàn)在中低緯度，氣溫日較差較大，多在夏季晴朗天氣條件下。航海氣象與海洋學(xué)全第94頁2.山谷風(fēng)(Mountain and Valley Breeze) 在山區(qū)，因為山峰山谷溫度差異產(chǎn)生局地環(huán)流。白天：風(fēng)從山谷吹向山頂稱谷風(fēng)；夜間：風(fēng)從山頂吹向山谷稱山風(fēng)，谷風(fēng)山風(fēng)。在我國海陸風(fēng)和山谷風(fēng)均盛行港口是連云港和秦皇島。航海氣象與海洋學(xué)全第95頁3.峽谷風(fēng)當(dāng)氣流從開闊地域吹進峽口時，形成強風(fēng)。如臺灣海峽、直布羅陀海峽等?！皪{管效應(yīng)”航海氣

52、象與海洋學(xué)全第96頁4.布拉風(fēng)（Bora）從山地或高原經(jīng)過低矮隘道向下傾落嚴(yán)寒而又干燥風(fēng)暴，稱布拉風(fēng)。經(jīng)典布拉風(fēng)出現(xiàn)在黑海冬季，其破壞力很大，最大平均風(fēng)速可達40m/s60m/s，氣溫可快速降低到-27 ，可造成嚴(yán)重“船舶積冰”。類似現(xiàn)象在土耳其沿海和亞得利亞海均可出現(xiàn)。其它地方性風(fēng)甚多。（見P44表1-7）航海氣象與海洋學(xué)全第97頁第六節(jié) 大氣濕度基本概念和知識點：濕度概念；濕度表示方法；濕度改變；大氣中水汽凝結(jié)路徑。重點：濕度表示方法；濕度日年改變。航海氣象與海洋學(xué)全第98頁一、濕度定義和表示方法濕度(Humidity）：是表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度物理量。大氣中水汽是形成云、霧

53、和降水等天氣現(xiàn)象主要因子，同時對船運貨物是否受潮變質(zhì)有很大影響。通常表示大氣濕度物理量有以下幾個。航海氣象與海洋學(xué)全第99頁絕對濕度(absolute humidity) a ：單位體積空氣中所含水汽質(zhì)量（實際上就是水汽密度）。單位為 g/cm3，g/m3。它直接表示空氣中含水汽多少，絕對濕度大，水汽含量多，絕對濕度小，水汽含量少。絕對濕度不能直接測量，普通經(jīng)過查算取得。水汽壓（vapour pressure） e ：指大氣中水汽所引發(fā)那部分壓強稱水汽壓。單位與氣壓相同。它表示空氣中水汽含量多少，水汽壓大，水汽含量多，水汽壓小，水汽含量少。水汽壓也不能直接測得，查算取得。航海氣象與海洋學(xué)全第1

54、00頁飽和水汽壓（saturation vapour pressure）E: 指空氣到達飽和時水汽壓。飽和空氣中水汽壓是溫度函數(shù)，即 E=E(T)，伴隨溫度升高而增大。它表示空氣“吞食”水汽能力，不反應(yīng)空氣中水汽含量多少。相對濕度 （relative humidity） f ：指空氣中實際水汽壓(e)與同溫度下飽和水汽壓百分比，即：f=e/E100。 當(dāng) f100 未飽和；當(dāng) f=100飽和；當(dāng)f100過飽和。它表示空氣距離飽和程度，不直接反應(yīng)空氣中水汽含量多少。航海氣象與海洋學(xué)全第101頁露點 (dew point) td ：指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時,降低溫度使其空氣到達飽和時溫度，

55、稱為露點溫度。單位與氣溫相同。它表示空氣中水汽含量多少，水汽含量多，露點高;水汽含量少,露點低。通常以e為引數(shù)查算取得。 溫度露點差 (t-td ) ：它大小反應(yīng)空氣距離飽和程度。t-td=0 飽和；t-td0 未飽和； t-td愈大，f愈小。另外，若濕球溫度趨于干球溫度，說明相對濕度大，普通有霧或降水。航海氣象與海洋學(xué)全第102頁航海氣象與海洋學(xué)全第103頁航海氣象與海洋學(xué)全第104頁二、大氣中水汽分布大氣中水汽主要來自下墊面蒸發(fā)，水汽凝結(jié)或凝華改變水汽含量，其分布是不均勻。垂直分布：絕對濕度隨高度增加而快速減小。在2公里高度處不足地面1/2，5公里處減到地面1/10，90%水汽集中在3公里

56、以下低層大氣中。水平分布：絕對濕度水平分布與氣溫水平分布基本一致。它與下墊面性質(zhì)（如海面、陸地、沙漠、冰面等）關(guān)系親密。赤道地域大，隨緯度增高而遞減。航海氣象與海洋學(xué)全第105頁三、濕度日年改變水汽壓日年改變：日改變與氣溫一致，最高值出現(xiàn)在午后，最低值在清晨。年改變與氣溫年改變相同，最高值出現(xiàn)在78月份，最低值出現(xiàn)在12月份。絕對濕度日年改變：日改變與溫度日改變一樣，最高值出現(xiàn)在午后，最低值出現(xiàn)在清晨。年改變與溫度年改變趨勢一致，極大值出現(xiàn)在夏季（7月，8月），極小值出現(xiàn)在冬季（1月，2月）。相對濕度日年改變：日改變與氣溫日改變相反，最大值在清晨，最小值在午后。相對濕度年改變在季風(fēng)盛行時，夏季

57、大冬季小，而內(nèi)陸相反。航海氣象與海洋學(xué)全第106頁四、大氣中水汽凝結(jié)路徑水汽含量不變降低溫度:大氣存在許多冷卻過程能夠降低溫度，除上升運動中絕熱冷卻外，還有輻射冷卻、平流冷卻、亂流冷卻和接觸冷卻等過程。氣溫不變增加水汽:增加水汽路徑主要是蒸發(fā)，如水面蒸發(fā)和云雨滴在下降過程中蒸發(fā)等。蒸發(fā)量大小主要取決于水面上空氣飽和差（Ew-e）和風(fēng)速大小。飽和差和風(fēng)速越大時,蒸發(fā)量越大。二者同時作用:若增加水汽和降低溫度同時進行，將加速凝結(jié)過程。航海氣象與海洋學(xué)全第107頁五、濕度與貨運一些海上運輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損原因是貨艙“出汗”和貨物“出汗”，前者水滴凝結(jié)于艙頂、艙壁，而后者水滴凝結(jié)于貨物上。普

58、通而言，若艙內(nèi)溫度低于艙外露點，最好不要通風(fēng)；若艙內(nèi)溫度高于艙外露點，有必要開艙通風(fēng)。溫濕度計航海氣象與海洋學(xué)全第108頁四、大氣中逆溫逆溫定義：在對流層中，某一時刻某氣層溫度隨高度上升或不變狀態(tài)稱逆溫。逆溫所在氣層稱逆溫層。（0或=0 ）0逆溫層ZZ2Z10T=0航海氣象與海洋學(xué)全第109頁逆溫種類（1）輻射逆溫；（2）平流逆溫；（3）下沉逆溫；（4）湍流逆溫；（5）鋒面逆溫。逆溫對天氣影響：逆溫存在好象一個蓋子，能有效地抑制對流發(fā)展，阻擋水汽和塵埃等向上輸送。低層逆溫，易發(fā)生霧或低云天氣。航海氣象與海洋學(xué)全第110頁基本概念和知識點：云定義；云形成和分類；降水性質(zhì)；降水量。重點：云物理分類

59、；各種云特征及伴隨天氣；云國際縮寫符號；降水性質(zhì)；降水量。第八節(jié) 云和降水航海氣象與海洋學(xué)全第111頁一、云 (Cloud)定義：云是由大量小水滴、小冰晶或二者混合物組成懸浮在空中可見聚合體。云不但能夠反應(yīng)當(dāng)初天氣情況，同時也可預(yù)示未來天氣，“看云識天”就是這個道理。云層能阻擋太陽和大氣輻射，影響氣溫和風(fēng)日改變；一些云能產(chǎn)生陣性大風(fēng)、雷雨、冰雹、龍卷等惡劣天氣。航海氣象與海洋學(xué)全第112頁云形成條件：水汽條件：充分水汽使空氣到達飽和狀態(tài)。冷卻條件：上升運動促使未飽和空氣絕熱上升降溫到達飽和狀態(tài)。凝結(jié)核：能夠促使水汽在一定溫度下凝結(jié)長大。 故此， 上升運動水汽條件云形成； 下沉運動云消散。航海氣

60、象與海洋學(xué)全第113頁云物理分類按照大氣中上升運動不一樣特點，將云分為積狀云、層狀云和波狀云。積狀云：由不穩(wěn)定層結(jié)自由對流發(fā)展而形成云。積狀云是大氣層結(jié)不穩(wěn)定作用產(chǎn)物，所以又稱對流云。特點：塊狀，孤立分散，垂直發(fā)展云塊，底部水平，頂部隆起呈圓弧狀，云內(nèi)不穩(wěn)定，水平范圍小。種類：積云(Cu)、積雨云(Cb)和卷云(Ci)。晴天陣雨雷雨大風(fēng)冰雹航海氣象與海洋學(xué)全第114頁層 狀 云層狀云：在穩(wěn)定大氣層結(jié)中，由系統(tǒng)性抬升運動而形成云。如暖鋒抬升作用。特點：均勻成層，呈薄幕狀，水平范圍大，云頂如云海，云內(nèi)較穩(wěn)定。種類：卷層云(Cs)、高層云(As)、雨層云(Ns)、層云(St)。航海氣象與海洋學(xué)全第1