氣壓與空氣運動

1、氣壓與空氣運動第1頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四國際標準單位：帕（帕斯卡 Pa）和百帕（百帕斯卡 hPa） 1hPa100Pa100Nm2 標準大氣壓（0，45NS，海平面上） P0760mm汞柱1013.25hPa第一節(jié) 氣壓與氣壓場 氣壓（大氣壓強）P單位面積上所受到的大氣壓力。單位面積上空氣柱的重量。氣壓的單位第2頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四一、氣壓隨高度的變化單位截面大氣上界P1P2Gz2z1 PP1P2G gV g（z2z1） gz 取z0 大氣靜力學(xué)方程 dPgdz g 鉛直氣壓梯度 （單位高度氣壓差）dPdzdPdz 大氣靜力學(xué)方

2、程第3頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四鉛直氣壓梯度 g z PdPdz氣壓高度海拔高度（m）氣壓（hPa） 30000 12 16000 100 11000 250 5500 500 3000 700 1500 850 0 1000第4頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 zz2z118400（1tm）log z 兩點之間的高度差 z1 較低點的海拔高度 z2 較高點的海拔高度 P1 較低點的氣壓 P2 較高點的氣壓 1273 tm 兩點的平均溫度，取tm（t1t2）2P1P2 壓高公式第5頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 例： t

3、1 =12 t2 =8 P1 =1080hpa P2 =920hpa tm（t1t2）2=10 z18400（1tm）log =1328（米）1080920第6頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四場：某種物理量的空間分布氣壓場：氣壓的空間分布二、氣壓的水平分布 場和氣壓場 等壓面和等壓線等壓面：空間氣壓相等的點所組成的曲面。隨著高度增大，氣壓降低，eg.750hpa等壓面，上方氣壓小于750，下方氣壓大于750由于下墊面性質(zhì)及其他原因，溫度在水平方向上通常不均勻分布，因此，等壓面的分布通常不是水平第7頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四等壓線：同一水平面上氣

4、壓相等的各點，按照一定規(guī)則用光滑的曲線連接而成的曲線。水平面和等壓面相切得到的交線750hpa800hpa第8頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 氣壓系統(tǒng)海平面圖上等壓線的各種組合形式稱為氣壓系統(tǒng)主要有五種形式：1、高壓（高氣壓、反氣旋）G由閉合等壓線構(gòu)成的中心氣壓比四周高的區(qū)域?？臻g等壓面向上凸起，形如山丘。2、高壓脊（脊）由高壓向低壓伸出的狹長部分G各條等壓線曲率最大處連線叫脊線第9頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四3、低壓（低氣壓、氣旋）D由閉合等壓線構(gòu)成的中心氣壓比四周低的區(qū)域。4、槽（低壓槽）DDGGD5、鞍型氣壓場壓位置相對的兩個高壓和低壓之

5、間構(gòu)成的馬鞍形的區(qū)域第10頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四三、氣壓系統(tǒng)隨高度變化與溫度的關(guān)系由壓高公式可以得到氣壓隨高度變化的速度與溫度成反比,即溫度越高，氣壓隨高度的變化越緩慢，反之亦然三大類淺薄而對稱的系統(tǒng)深厚而對稱的系統(tǒng)不對稱系統(tǒng)冷高壓暖低壓暖高壓冷低壓第11頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四冷高壓高壓中心和低壓中心重合。隨高度升高，中心氣壓值比四周氣壓值降低的快2.暖低壓低壓中心和高溫中心重合。隨高度升高，中心氣壓值比四周氣壓值降低的慢圖1第12頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四圖2 3. 暖高壓高壓中心和高溫中心重合。隨高

6、度升高，中心氣壓值比四周氣壓值降低的慢。4.冷低壓低壓中心和低溫中心重合。隨高度升高，中心氣壓值比四周氣壓值降低的快第13頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四即溫度場中的冷暖中心與氣壓場中的高低壓中心不重合， 氣壓中心軸線是傾斜的。溫壓場不對稱系統(tǒng)：第14頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四第二節(jié) 空氣的水平運動 一、影響大氣運動的作用力作用于空氣的力基本力（牛頓力）視示力（外觀力）氣壓梯度力地心引力摩擦力慣性離心力地轉(zhuǎn)偏向力水平方向作用于空氣的力水平氣壓梯度力 G水平地轉(zhuǎn)偏向力 A慣性離心力 C摩擦力 R第15頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分

7、，星期四垂直等壓線方向，單位距離內(nèi)氣壓的改變量。既有方向又有大小。大小方向：垂直等壓線從高壓指向低壓-負號：表示沿此方向氣壓是降低的特點：當兩個等壓線間的壓差一定時，兩個等壓線間的垂直距離愈大，即等壓線愈稀疏，氣壓變化愈小， 反之，氣壓變化愈大。水平氣壓梯度大氣壓力的分布都是不均勻的,兩點間的壓力差除距離就是壓力梯度。如果氣壓梯度不等於零(也就是說兩點間氣壓不相等),就會產(chǎn)生氣壓梯度力，氣壓梯度力會把兩地間的空氣從氣壓高的一邊推向氣壓低的一邊於是空氣流動起來。、水平氣壓梯度力（G）第16頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四xyzAAp（pP ）0氣塊在水平方向上受到的力體積單

8、位體積空氣塊受的力單位質(zhì)量空氣塊受的力水平方向上氣壓分布不均勻時，單位質(zhì)量的空氣塊所受到水平方向上的凈壓力稱為水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力形成風(fēng)的原始動力第17頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 、水平地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力、科氏力） AOABOBxyOAxyB以圓盤外為參照系以圓盤為參照系 地轉(zhuǎn)偏向力的方向：與運動方向垂直；北半球指向運動方向的右側(cè)；南半球指向運動方向的左側(cè)s=t . t=t2=at2/2 a=2 A=2sinA靜止 V0 A0 赤道 0 A0 北極 90 A2 V 第18頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 、慣性離心力（C）曲率中心曲

9、率半徑rCV 慣性離心力的方向： 與運動方向垂直 由曲率中心指向外緣 作用于單位質(zhì)量物體上的慣性離心力 C C 靜止 V0 C0 直線運動 r C0 V2r第19頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四、摩擦力 （R） 摩擦力的方向： 與運動方向相反 摩擦力 R RK V K 摩擦系數(shù) 摩擦層 R0 自由大氣層 R0 第20頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 地轉(zhuǎn)風(fēng)：在自由大氣中，空氣做直線運動產(chǎn)生的風(fēng) C0 二、自由大氣層中的風(fēng) （ R0 ）空氣所受的力：G、A 地轉(zhuǎn)風(fēng): A=G568572576580584低壓高壓GVAGVAGAV北半球第21頁，共46頁

10、，2022年，5月20日，8點0分，星期四白貝羅風(fēng)壓定律(判斷風(fēng)壓關(guān)系的定律）地轉(zhuǎn)風(fēng)沿等壓線吹，北半球背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左；南半球相反，第22頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 彎曲等壓線的氣壓場中的風(fēng)梯度風(fēng) C0空氣所受的力：G、A、C 梯度風(fēng)： A+C+G=0GAVDC逆時針旋轉(zhuǎn)AGVGC順時針旋轉(zhuǎn) 高氣壓中，氣壓梯度力(G)方向由高壓中心指向外緣，和慣性離心力（C）方向相同，地轉(zhuǎn)偏向力由外緣指向高壓中心，大小等于其他兩個力之和，三個力達到平衡時，風(fēng)沿等壓線按順時針方向吹，高壓又稱反氣旋。第23頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四三、摩擦層中的

11、風(fēng) （ R0 ） 平直等壓線的氣壓場中的風(fēng) C0 空氣所受的力：G、A、R低壓GRV高壓997.51000.01002.51005.0A在摩擦層中，風(fēng)穿越等壓線，向低壓偏轉(zhuǎn)。摩擦層中的白貝羅風(fēng)壓定律：北半球：風(fēng)斜穿等壓線，背風(fēng)而立，低壓在左前方，高壓在右后方。南半球相反。第24頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四風(fēng)逆時針旋轉(zhuǎn)，向中心輻合。絕熱上升，多陰雨天氣GAVDRCAGVGCR順時針旋轉(zhuǎn)，向四周輻散絕熱下沉，多晴好天氣 彎曲等壓線的氣壓場中的風(fēng) C0 空氣所受的力：G、A、C、R第25頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 風(fēng)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系 四種影響 調(diào)節(jié)農(nóng)

12、田小氣候狀況風(fēng)媒風(fēng)傳作用傳花授粉風(fēng)害風(fēng)倒風(fēng)蝕作用第26頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四第三節(jié) 大氣環(huán)流 既有大范圍的大尺度大氣運動的基本狀況及其隨時間和空間的變化過程，也有小尺度的氣流變化。大氣環(huán)流 影響因子：定義：大氣中各種氣流的綜合表現(xiàn)。太陽輻射地球自轉(zhuǎn)地球表面的不均勻性第27頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四高氣壓低氣壓地面熱地面冷熱不均形成的空氣環(huán)流叫熱力環(huán)流熱力環(huán)流是大氣運動的最基本形式低氣壓低氣壓高氣壓高氣壓冷冷第28頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四、太陽輻射因子單圈環(huán)流模式假定條件：僅考慮太陽輻射（英國的哈德萊Had

13、ley）地-氣系統(tǒng)的年輻射差額：40N40S 正 40 負熱力環(huán)流 經(jīng)圈環(huán)流 單圈環(huán)流（半球）一、大氣環(huán)流形成的基本因子第29頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 單圈環(huán)流模式上升上升下沉下沉第30頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四、考慮地球自轉(zhuǎn)的作用三圈環(huán)流模式假定條件：考慮太陽輻射和地球自轉(zhuǎn)（美國羅斯貝Rossby）水平地轉(zhuǎn)偏向力 sin熱力環(huán)流水平地轉(zhuǎn)偏向力三圈環(huán)流（半球）太陽輻射第31頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四赤 道 低 壓 帶極地高壓帶副熱帶高壓帶東北信風(fēng)帶24副極地低壓帶中緯西風(fēng)帶極地東風(fēng)帶76低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)

14、流1358910三圈環(huán)流模式第32頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 氣壓帶赤道30N60N北極赤道低壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶極地高壓帶第33頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 行星風(fēng)帶赤道30N60N北極東北信風(fēng)帶(貿(mào)易風(fēng)帶)東南信風(fēng)帶(盛行)西風(fēng)帶極地東風(fēng)帶赤道輻合帶(赤道無風(fēng)帶)副熱帶無風(fēng)帶假定：赤道是溫度最高的地帶，實際情況是：溫度最高的溫度（溫度赤道）是隨季節(jié)移動的，所以行星風(fēng)帶和氣壓帶的位置也隨季節(jié)移動。溫度赤道和地理赤道春秋兩季重合，夏季溫度赤道北移20度，冬季南移10度。是南亞季風(fēng)形成的主要原因第34頁，共46頁，2022年，5月20

15、日，8點0分，星期四 大氣活動中心太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、地球表面的不均勻性海陸分布的不均勻加熱 相對于海洋，陸地夏季溫度高，形成熱低壓；冬季溫度低，形成冷高壓。 永久性的活動中心、半永久性的活動中心、 季節(jié)性活動中心。二、地表性質(zhì)的作用第35頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四季節(jié)性大氣活動中心1月份7月份北半球蒙古高壓（西伯利亞高壓）北美高壓印度低壓（塔爾低壓）北美低壓南半球南非低壓澳洲低壓南美低壓南非高壓澳洲高壓南美高壓半永久性大氣活動中心北半球 夏威夷高壓（太平洋高壓） 阿留申低壓 亞速爾高壓（太平洋高壓） 冰島低壓南半球 南大西洋高壓 南印度洋高壓 副極地低壓帶 南太平

16、洋高壓第36頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四季風(fēng) 大范圍地區(qū)盛行風(fēng)向和氣壓系統(tǒng)明顯的季節(jié)變化，并 且天氣、氣候也隨之發(fā)生明顯的變化。冬、夏風(fēng)向的季節(jié)性反轉(zhuǎn)和干、濕期的季節(jié)性交替。 大范圍地區(qū)盛行風(fēng)向明顯的季節(jié)變化。 定義： 特點： 盛行風(fēng)向隨著季節(jié)變化而有很大差異，甚至接近相反； 兩種季風(fēng)各有不同的源地，其氣團的性質(zhì)有根本的不同； 能給天氣現(xiàn)象造成明顯不同的季節(jié)性差異。、海陸分布的影響第37頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四 類型：赤道季風(fēng)、熱帶季風(fēng)、東亞季風(fēng)（副熱帶季風(fēng)、溫帶季風(fēng)）東亞季風(fēng) 地理位置：太平洋和歐亞大陸之間（最大洋和最大陸） 氣候特點：

17、冬季盛行偏北風(fēng)，寒冷干燥，降水稀少；夏季盛行偏南風(fēng)，炎熱濕潤，降水豐沛。 形成原因：海陸熱力差異 。 冬季風(fēng)比夏季風(fēng)強：冬季南北方的溫度差異大，導(dǎo)致氣壓梯度差異大。第38頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四南亞季風(fēng)（印度季風(fēng)） 地理位置：亞洲南部 。 氣候特點：雨季主要在盛夏，即夏季風(fēng)的鼎盛時期。季風(fēng)來臨之前降水稀少，溫度高，酷熱難當，稱為熱季節(jié)。夏季風(fēng)比冬季風(fēng)強第39頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四熱帶季風(fēng)區(qū)：東區(qū)：兩廣、江西南部、福建西區(qū)：西藏南部、云南副熱帶季風(fēng)區(qū)：東區(qū)：湖南（北）、安徽、江蘇、上海、浙江西區(qū)：青海南部、四川大部、陜南、甘肅南部溫帶

18、季風(fēng)區(qū)：甘肅中西部地區(qū)、陜西中部和北部、東北三省、內(nèi)蒙東部、華北 中國的季風(fēng)分布狀況第40頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四海陸風(fēng)（出現(xiàn)在沿海地區(qū)或島嶼上）成因：海陸晝夜熱力差異。白天 近地面氣流：海洋 陸地 海風(fēng)夜間 近地面氣流：陸地 海洋 陸風(fēng)強弱50100km 9點始，14時盛1020km 22點始，2時盛第41頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四山谷風(fēng)（出現(xiàn)在山區(qū)）白天 近地面氣流：山谷 山坡 谷風(fēng)（上坡風(fēng)）夜間 近地面氣流：山坡 山谷 山風(fēng)（下坡風(fēng)）晝暖暖冷山坡山坡山谷夜泠冷暖山坡山坡山谷、地形因子的影響第42頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0分，星期四焚風(fēng)（出現(xiàn)在山區(qū)）沿著山坡向下吹的炎熱而干燥的風(fēng)。例：山高3000米，山前氣溫20，濕度75%；500米凝結(jié)。則： 500米處氣溫15， 3000米處氣溫2.5;背風(fēng)坡山腳氣溫32.5,濕度15%。第43頁，共46頁，2022年，5月20日，8點0