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第四章大氣水平運(yùn)動(dòng)-風(fēng)一、風(fēng)的形成三、地方性風(fēng)二、風(fēng)壓定理第四章大氣水平運(yùn)動(dòng)-風(fēng)一、風(fēng)的形成三、地方性風(fēng)二較有規(guī)律的大范圍空氣運(yùn)動(dòng)水平–風(fēng)(wind)
升降–對(duì)流(convection)
不規(guī)則的小范圍渦旋運(yùn)動(dòng)
–亂流(turbulence)(或湍流)由于空氣的運(yùn)動(dòng),使得各地區(qū)和各高度之間的熱量、水汽、雜質(zhì)等得以輸送和交換,從而使大氣始終保持一種平衡狀態(tài)。一、風(fēng)的形成(一)風(fēng)的表示和測量風(fēng)是指空氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng)。
1、方向:在氣象上,風(fēng)向是指風(fēng)的來向。以方位或方位角表示。
2、風(fēng)速:單位時(shí)間內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的水平距離。速度單位。一、風(fēng)的形成較有規(guī)律的大范圍空氣運(yùn)動(dòng)水平–風(fēng)(wind)風(fēng)的方位和方位角風(fēng)向的測量單位用方位來表示。如陸地上,一般用16個(gè)方位表示,海上多用36個(gè)方位表示;在高空則用角度表示。用角度表示風(fēng)向,是把圓周分成360度,北風(fēng)(N)是0度(即360度),東風(fēng)(E)是90度,南風(fēng)(S)是180度,西風(fēng)(W)是270度,其余的風(fēng)向都可以由此計(jì)算出來。1、風(fēng)向風(fēng)的方位和方位角1、風(fēng)向2、風(fēng)速風(fēng)速單位的換算關(guān)系是:1米/秒=3.6千米/小時(shí)(Km/h)1海里/小時(shí)≈1.852公里/小時(shí)≈0.5米/秒(m/s)節(jié)(knot)書寫形式之一(例)270/35風(fēng)向270oT
風(fēng)速35kt
2、風(fēng)速風(fēng)速單位的換算關(guān)系是:節(jié)(knot)書寫形式之一(例3、風(fēng)的測量風(fēng)的測量儀器探測:風(fēng)向風(fēng)速儀近地面風(fēng)
測風(fēng)氣球高空風(fēng)風(fēng)袋飛行員觀測跑道區(qū)風(fēng)向風(fēng)速多普勒測風(fēng)雷達(dá)機(jī)場區(qū)域內(nèi)一定高度風(fēng)的分布
目視估計(jì):按《風(fēng)力等級(jí)表》3、風(fēng)的測量風(fēng)的測量3、風(fēng)的測量3、風(fēng)的測量4、風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)與風(fēng)速(米/秒)之間有如下近似關(guān)系:1—4級(jí)風(fēng)速≈1.5×風(fēng)力等級(jí)5—12級(jí)風(fēng)速≈3.8×風(fēng)力等級(jí)–104、風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)與風(fēng)速(米/秒)之間有如下近似關(guān)系:風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)陸地地面物體征象相當(dāng)風(fēng)速公里/時(shí)米/秒0靜,煙直上。小于10~
0.21煙能表示風(fēng)向。1-5
0.3~1.52人面感覺有風(fēng),樹葉微動(dòng)。6~111.6~3.33樹葉及微技搖動(dòng)不息,旌旗展開。12~193.4~5.44能吹起地面灰塵和紙張,樹的小枝搖動(dòng)。20~28
5.5~7.95有葉的小樹搖擺,內(nèi)陸的水面有小波。29~388.0一10.76大樹枝搖動(dòng),電線呼呼有聲,舉傘困難。
39~49
10.8~13.87全樹動(dòng)搖,迎風(fēng)步行感覺不便。
50~6113.9~17.l8微枝折毀,人向前行感覺阻力甚大。62~7417.2~20.79草房遭受破壞,大樹枝可折斷。75~8820.8~24.410樹木可被吹倒,,一般建筑物遭破壞。
89~10224.5~28.4
11陸上少見,大樹可被吹倒,一般建筑物遭嚴(yán)重破壞。103~11728.5~32.612陸上絕少,其催毀力極大。118~13332.7~36.9風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)陸地地面物體征象相當(dāng)風(fēng)速公里/時(shí)米/秒0靜5、天氣圖上風(fēng)力風(fēng)速的表示左圖為天氣圖上表示某個(gè)臺(tái)站各物理量的符號(hào),其中的用黃色加亮的符號(hào)-“windbarb”表示某時(shí)刻測到的該臺(tái)站的地面風(fēng)向和風(fēng)速。
風(fēng)向桿所指得方向?yàn)轱L(fēng)的方向,即指風(fēng)吹來的方向。如上圖所示,風(fēng)的方向?yàn)闁|南風(fēng)。
圖中風(fēng)向桿上每一條短劃線代表2m/s(5Knot),每一條長劃線代表4m/s(10Knot),將風(fēng)向標(biāo)上所有劃線的值加起來就是風(fēng)速值的大小。5、天氣圖上風(fēng)力風(fēng)速的表示左圖為天氣圖上表示某個(gè)臺(tái)站各物理量風(fēng)產(chǎn)生的根本原因--氣壓分布不均勻。氣壓的水平分布的基本型式:氣壓場—?dú)鈮旱目臻g分布水平氣壓場—某一平面(通常取為海平面)上的氣壓分布?xì)鈮合到y(tǒng)—低壓、低壓槽、高壓、高壓脊、鞍型氣壓區(qū)高壓–High低壓–Low高壓脊–Ridge低壓槽–Trough鞍形場–Col(二)風(fēng)的形成風(fēng)產(chǎn)生的根本原因--氣壓分布不均勻。高壓–High(二)水平氣壓梯度(horizontalgradientofpressure)
表現(xiàn)為等壓線的疏密程度,反映出氣壓在水平方向上變化的快慢。
水平氣壓梯度是一個(gè)向量,它的方向垂直于等壓線,從高壓指向低壓,它的大小等于沿這個(gè)方向上單位距離內(nèi)的氣壓差,即
Gn=-
為沿氣壓梯度方向上兩點(diǎn)間的距離,為這兩點(diǎn)間的氣壓差。規(guī)定氣壓梯度方向與方向(從高壓指向低壓)一致時(shí)取正。
ΔPΔNΔNΔPΔN1、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力水平氣壓梯度(horizontalgradientof(1)水平氣壓梯度力(pressuregradientforce)G
水平氣壓梯度引起的作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力差。水平氣壓梯度力的方向與水平氣壓梯度方向一致,垂直于等壓線,從高壓指向低壓,它的大小與水平氣壓梯度成正比,與空氣密度成反比。即
G=-
同一水平面上空氣密度通常變化不大,因此,一般水平氣壓梯度越大的地方,水平氣壓梯度力也越大。ρΔPΔN11、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力(1)水平氣壓梯度力(pressuregradientf水平氣壓梯度力1、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力1、形成風(fēng)的力-水平氣(2)科氏力
CoriolisForce(地球自轉(zhuǎn)偏向力)
A由于地球自轉(zhuǎn)所引起的、使相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的物體偏離原來運(yùn)動(dòng)方向的力??剖狭κ且环N慣性力,它不改變運(yùn)動(dòng)物體速度的大小,而只改變其方向。它是虛力,但具有實(shí)力的作用。轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤顯示地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)地球自轉(zhuǎn)對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的作用1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力(2)科氏力CoriolisForce(地球自轉(zhuǎn)偏向力)北半球地轉(zhuǎn)偏向力1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力北半球地轉(zhuǎn)偏向力1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力科氏力的大小為
A=2Vωsinφ
即A的大小與風(fēng)速及緯度的正弦成正比??剖狭Φ姆较虼怪庇谖矬w運(yùn)動(dòng)的方向,在北半球指向右,在南半球指向左。轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ωsinφ北半球風(fēng)與科氏力的關(guān)系1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力科氏力的大小為A=2Vωsinφ即A的大小與風(fēng)速及緯(3)摩擦力R(friction)
當(dāng)空氣在近地面運(yùn)動(dòng)時(shí),地表對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)要產(chǎn)生阻礙作用,即產(chǎn)生摩擦力。
R=-kVk為摩擦系數(shù),V為空氣運(yùn)動(dòng)速度。摩擦力的作用可通過空氣分子、微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)向上傳遞,一直到摩擦層頂部。1、形成風(fēng)的力-摩擦力(3)摩擦力R(friction)1、形成風(fēng)的力-摩擦力1、形成風(fēng)的力-慣性離心力(4)慣性離心力C(inertialcentrifugalforce)當(dāng)空氣在水平方向上相對(duì)于地球表面作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),還要受到慣性離心力的作用。慣性離心力的方向與速度V垂直,由曲率中心指向外緣,其大小為
C=mV2/r
V為空氣運(yùn)動(dòng)的線速度,r為曲率半徑,
m為空氣塊質(zhì)量。慣性離心力1、形成風(fēng)的力-慣性離心力(4)慣性離心力C(inert氣壓梯度力使空氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。一旦空氣開始運(yùn)動(dòng),就要受到科氏力的作用,在北半球,科氏力使空氣向右偏轉(zhuǎn),在高壓區(qū)形成了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的氣流,在低壓周圍氣流的方向是逆時(shí)針的。這種偏轉(zhuǎn)一直進(jìn)行到氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡(兩者大小相等、方向相反)。這種由氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力兩力平衡所形成的風(fēng)為地轉(zhuǎn)風(fēng)(GeostrophicWind)。其流向大約與等壓線平行。2、風(fēng)的形成-地轉(zhuǎn)風(fēng)氣壓梯度力使空氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。一旦空氣開始運(yùn)動(dòng),就要受梯度風(fēng)是地轉(zhuǎn)風(fēng)在一定條件下,轉(zhuǎn)化成另一種大尺度的系統(tǒng)風(fēng)。當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)風(fēng)在圓形的氣壓場中時(shí),風(fēng)是做等速曲線運(yùn)動(dòng)。作曲線運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌道,都有一定長度半徑,所以風(fēng)在運(yùn)動(dòng)時(shí),除梯度力、偏向力作用外,還要受到慣性離心力的作用,當(dāng)三個(gè)力作用平衡時(shí),有效分力為零,風(fēng)沿等壓曲線作慣性等速曲線運(yùn)動(dòng),這就是梯度風(fēng)。
2、風(fēng)的形成-梯度風(fēng)梯度風(fēng)是地轉(zhuǎn)風(fēng)在一定條件下,轉(zhuǎn)化成另一種大尺度的系統(tǒng)風(fēng)。當(dāng)?shù)啬Σ翆?FrictionLayer)
對(duì)流層下層(離地1500m高度以下)的空氣受地形擾動(dòng)和地表摩擦作用最大,氣流混亂,稱為摩擦層。自由大氣(FreeAtmosphere):在1500mAGL以上,大氣幾乎不受地表摩擦的影響,稱為自由大氣。1500mAGL2、風(fēng)的形成-摩擦風(fēng)摩擦層(FrictionLayer)1500mAGL2在氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A平衡的條件下,風(fēng)本來沿著等壓線方向(V),由于摩擦力R的拖拽作用,風(fēng)速減小為Vr,地轉(zhuǎn)偏向力由于風(fēng)速減小也跟著減小為Ar,此時(shí)氣壓梯度力的大小超過被削弱了的地轉(zhuǎn)偏向力而把風(fēng)拉向低氣壓一側(cè)。這時(shí)候地轉(zhuǎn)偏向力為了與風(fēng)向保持垂直,摩擦力為了與風(fēng)向保持反向,它們都跟著風(fēng)向一起向左偏轉(zhuǎn)。雖然摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力不在一個(gè)方向上,它們之間始終保持一個(gè)直角,它們的合力和氣壓梯度力相抗,當(dāng)合力(R+Ar)偏轉(zhuǎn)到和氣壓梯度力大小相等方向相反時(shí),達(dá)到平衡狀態(tài)。這時(shí)候風(fēng)便以穩(wěn)定的速度和一定的交角,斜穿等壓線從高壓一側(cè)向低壓一側(cè)吹去。
2、風(fēng)的形成-摩擦風(fēng)在氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A平衡的條件下,風(fēng)本來沿著等壓線方水平氣壓梯度力風(fēng)摩擦力柯氏力慣性離心力GACRG+A地轉(zhuǎn)風(fēng)G+A+C梯度風(fēng)G+A+R摩擦風(fēng)
作用于空氣上的水平力有:水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力(科氏力)、摩擦力和慣性離心力。
這些水平力使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng),形成風(fēng)。2、風(fēng)的形成-總結(jié)水平氣壓梯度力風(fēng)摩擦力柯氏力慣性離心力GACRG+A風(fēng)壓定理--白·貝羅定理(BuysBallot’sLaw)自由大氣中的風(fēng)壓定理風(fēng)沿著等壓線吹,在北半球背風(fēng)而立,高壓在右,低壓在左。等壓線越密,風(fēng)速越大。南半球風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向與北半球相反。自由大氣中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系二、風(fēng)壓定律風(fēng)壓定理--白·貝羅定理(BuysBallot’sLa摩擦層中的風(fēng)壓定理
風(fēng)斜穿等壓線吹*,在北半球背風(fēng)而立,高壓在右后方,低壓在左前方。等壓線越密,風(fēng)速越大。南半球風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向與北半球相反。摩擦層中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系
*斜穿角度取決于摩擦力大小,地面越粗糙,風(fēng)與等壓線的交角越大。陸地大于(約30~450)水面(約15~200)。二、風(fēng)壓定律摩擦層中的風(fēng)壓定理摩擦層中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系*斜穿角度取摩擦層中 在北半球隨高度增加,風(fēng)速增大,風(fēng)向右偏; 風(fēng)的陣性:由亂流渦旋運(yùn)動(dòng)迭加引起。自由大氣中 熱成風(fēng):風(fēng)沿著等溫線吹,在北半球背熱成風(fēng)而立,高溫在右,低溫在左;等溫線越密,風(fēng)速越大。3.地方性風(fēng)海陸風(fēng)(發(fā)生在海邊的水、陸間)山谷風(fēng)(發(fā)生在山區(qū)的坡、谷間)峽谷風(fēng)(產(chǎn)生于山口、河谷)焚風(fēng)(出現(xiàn)在山脈的背風(fēng)坡)氣溫水平差異產(chǎn)生的風(fēng)陣風(fēng)的形成三、風(fēng)的變化摩擦層中氣溫水平差異產(chǎn)生的風(fēng)陣風(fēng)的形成三、風(fēng)的變海陸風(fēng)在海濱地區(qū),只要天氣晴朗,白天風(fēng)總是從海上吹向陸地;到夜里,風(fēng)則從陸地吹向海上。從海上吹向陸地的風(fēng),叫做海風(fēng)(左圖);從陸地吹向海上的風(fēng),稱為陸風(fēng)(右圖)。氣象上常把兩者合稱為海陸風(fēng)。SeaBreezeLandBreeze海陸風(fēng)在海濱地區(qū),只要天氣晴朗,白天風(fēng)總是從海上吹向陸地;到海陸風(fēng)-海風(fēng)白天,陸地上空氣增溫迅速,而海面上氣溫變化很小。這樣,溫度低的地方空氣冷而下沉,接近海面上的氣壓就高些;溫度高的地方空氣輕而上浮,陸地上的氣壓便低些。陸地上的空氣上升到一定高度后,它上空的氣壓比海面上空氣壓要高些。因?yàn)樵谙聦雍C鏆鈮焊哂陉懙?,在上層陸地氣壓又高于海洋,而空氣總是從氣壓高的地區(qū)流到氣壓低的地區(qū),所以,就在海陸交界地區(qū)出現(xiàn)了范圍不大的垂直環(huán)流。陸地上空氣上升,到達(dá)一定高度后,從上空流向海洋;在海洋上空,空氣下沉,到達(dá)海面后,轉(zhuǎn)而流向陸地。這支在下層從海面流向陸地,方向差不多垂直海岸的風(fēng),便是海風(fēng)。海陸風(fēng)-海風(fēng)白天,陸地上空氣增溫迅速,而海面上氣溫變化很小。海陸風(fēng)-陸風(fēng)夜間,情況變得恰恰相反:陸地上,空氣很快冷卻,氣壓升高;海面降溫比較遲緩(同時(shí)深處較溫暖的海水和表面降溫之后的海水可以交流混合),因此比起陸面來仍要溫暖得多,這時(shí)海面是相對(duì)的低氣壓區(qū)。但到一定高度之后,海面氣壓又高于陸地。因此,在下層的空氣從陸地流向海上,在上層的空氣便從海上流向陸地。在這種情況下,整個(gè)垂直環(huán)流的流動(dòng)方向,也變得和前面海風(fēng)里的垂直環(huán)流完全相反了。在這個(gè)完整的垂直環(huán)流的下層,從陸地流向海洋,方向大致垂直海岸的氣流,便是陸風(fēng)。海陸風(fēng)-陸風(fēng)夜間,情況變得恰恰相反:陸地上,空氣很快冷卻,氣海陸風(fēng)-特性一般海風(fēng)比陸風(fēng)要強(qiáng)。因?yàn)榘滋旌j憸夭畲?,加上陸上氣層較不穩(wěn)定,所以有利于海風(fēng)的發(fā)展。而夜間,海陸溫差較小,所波及的氣層較薄,陸風(fēng)也就比較弱些。海風(fēng)前進(jìn)的速度,最大可達(dá)5-6米/秒,陸風(fēng)一般只有1-2米/秒。濱海一帶溫差大,海陸風(fēng)強(qiáng)度也大,隨著遠(yuǎn)離海岸,海陸風(fēng)便逐漸減弱。海陸風(fēng)發(fā)展得最強(qiáng)烈的地區(qū),是在溫度日變化最大,以及晝夜海陸溫度差最大的地區(qū)。熱帶地區(qū),全年都可見到海陸風(fēng);中緯地區(qū)海陸風(fēng)較弱,而且大多在夏季才出現(xiàn);高緯地區(qū),只有夏季無云的日子里,才可以偶爾見到極弱的海陸風(fēng)。我國沿海的臺(tái)灣省和青島等地,海陸風(fēng)很明顯,尤其是夏半年。海風(fēng)與陸風(fēng)的范圍小。以水平范圍來說,海風(fēng)深入大陸在溫帶約為15-50公里,熱帶最遠(yuǎn)不超過100公里,陸風(fēng)侵入海上最遠(yuǎn)20-30公里,近的只有幾公里。以垂直厚度來說,海風(fēng)在溫帶約為幾百米,熱帶也只有1-2公里;只是上層的反向風(fēng)常常要更高一些。至于陸風(fēng)則要比海風(fēng)淺得多了,最強(qiáng)的陸風(fēng),厚度只有200-300米,上部反向風(fēng)僅伸達(dá)800米。在我國臺(tái)灣省,海風(fēng)厚度較大,約為560一700米,陸風(fēng)為250-340米。海陸風(fēng)交替的時(shí)間隨地方條件及天氣情況而不同。一般為下午2-3時(shí)的海風(fēng)最強(qiáng);約在晚上9-10時(shí),海陸溫差消失,海風(fēng)停止。從晚上9-10時(shí)開始出現(xiàn)微弱的陸風(fēng);大約夜里2-3時(shí)左右,溫差最大,這時(shí)的陸風(fēng)也最強(qiáng)。天亮后,陸地逐漸變暖,海陸溫差變小小,陸風(fēng)減弱;約在上午9-10時(shí)左右,海陸溫差消失,陸風(fēng)終止。海陸風(fēng)必須在靜穩(wěn)的天氣條件下才可以看到,如果有強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng),如颮線、風(fēng)暴一類的天氣系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí),就看不到海陸風(fēng)的現(xiàn)象了。如果是陰天,陸風(fēng)吹刮的時(shí)間往往拖延很長,而海風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)間便一直推后下去,有時(shí)甚至遲到12時(shí)左右才開始。海風(fēng)登陸帶來水汽,使陸地上濕度增大,溫度明顯降低,甚至形成低云和霧。夏季沿海地區(qū)比內(nèi)陸涼爽,冬季比內(nèi)陸溫和,這和海風(fēng)有關(guān)。所以海風(fēng)可以調(diào)節(jié)沿海地區(qū)的氣候。海陸風(fēng)-特性一般海風(fēng)比陸風(fēng)要強(qiáng)。因?yàn)榘滋旌j憸夭畲?,加上陸上山谷風(fēng)在山區(qū)形成的一種地方性風(fēng)。白天風(fēng)從山谷吹向山坡,這種風(fēng)叫谷風(fēng);到夜晚,風(fēng)從山坡吹向山谷,這種風(fēng)稱山風(fēng)。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似。
KatabaticWindsAnabaticWinds山風(fēng)谷風(fēng)山谷風(fēng)在山區(qū)形成的一種地方性風(fēng)。KatabaticWind山谷風(fēng)-特性谷風(fēng)的平均速度約每秒2-4米,有時(shí)可達(dá)每秒7-10米。谷風(fēng)通過山隘的時(shí)候,風(fēng)速加大。山風(fēng)比谷風(fēng)風(fēng)速小一些,但在峽谷中,風(fēng)力加強(qiáng),有時(shí)會(huì)吹損谷地中的農(nóng)作物。谷風(fēng)所達(dá)厚度一般約為谷底以上500-1000米,這一厚度還隨氣層不穩(wěn)定程度的增加而增大,因此,一天之中,以午后的伸展厚度為最大。山風(fēng)厚度比較薄,通常只及300米左右。在晴朗的白天,谷風(fēng)把溫暖的空氣向山上輸送,使山上氣溫升高,促使山前坡崗區(qū)的植物、農(nóng)作物和果樹早發(fā)芽成熟;冬季可減少寒意。谷風(fēng)把谷地的水汽帶到上方,使山上空氣濕度增加,谷地的空氣濕度減小,這種現(xiàn)象,在中午幾小時(shí)內(nèi)特別的顯著。如果空氣中有足夠的水汽,夏季谷風(fēng)常常會(huì)凝云致雨,這對(duì)山區(qū)樹木和農(nóng)作物的生長很有利;夜晚,山風(fēng)把水汽從山上帶入谷地,因而山上的空氣濕度減小,谷地空氣濕度增加。在生長季節(jié)里,山風(fēng)能降低溫度,對(duì)植物體營養(yǎng)物質(zhì)的積累、生長有好處。山谷風(fēng)風(fēng)向變化有規(guī)律,風(fēng)力也比較穩(wěn)定。我國除山地以外,高原和盆地邊緣也可以出現(xiàn)與山谷風(fēng)類似的風(fēng):風(fēng)向風(fēng)速有明顯的日變化。出現(xiàn)在青藏高原邊緣的山谷風(fēng),特別是與四川盆地相鄰的地區(qū),對(duì)青藏高原邊緣一帶的天氣有著很大的影響。在水汽充足的條件下,白天在山坡上空凝云致雨,夜間在盆地邊緣造成降水。山谷風(fēng)-特性谷風(fēng)的平均速度約每秒2-4米,有時(shí)可達(dá)每秒7-1峽谷風(fēng)定義:在山口、河谷地區(qū)常產(chǎn)生風(fēng)速較大的風(fēng)。稱之為峽谷風(fēng)。產(chǎn)生:由于空氣的連續(xù)性,當(dāng)其進(jìn)入狹窄的地方時(shí),流速會(huì)增大。在山區(qū)和丘陵地區(qū)常出現(xiàn)這種風(fēng),因?yàn)槠滹L(fēng)速變化很大,對(duì)飛行有一定影響。Mountain-gapWind峽谷風(fēng)定義:在山口、河谷地區(qū)常產(chǎn)生風(fēng)速較大的風(fēng)。稱之為峽谷風(fēng)焚風(fēng)當(dāng)氣流跨越山脊時(shí),背風(fēng)面上容易發(fā)生一種熱而干燥的風(fēng),名叫焚風(fēng)。這種風(fēng)不象山風(fēng)那樣經(jīng)常出現(xiàn),它是在山嶺兩面氣壓不同的條件下發(fā)生的。焚風(fēng)的害處:它常常使果木和農(nóng)作物干枯,降低產(chǎn)量,使森林和村鎮(zhèn)的火災(zāi)蔓延并造成損失。焚風(fēng)的益處:焚風(fēng)能加速冬季積雪的溶化。焚風(fēng)還豐富了當(dāng)?shù)氐臒崃抠Y源,象羅納河谷上游瑞士的玉米和葡萄,就是靠了焚風(fēng)的熱量而成熟的;而焚風(fēng)影響不到的鄰近地區(qū),這些莊稼就難以成熟。
F?hnWind焚風(fēng)當(dāng)氣流跨越山脊時(shí),背風(fēng)面上容易發(fā)生一種熱而干燥的風(fēng),名叫焚風(fēng)的形成在山嶺的一側(cè)是高氣壓,另一側(cè)是低氣壓時(shí),空氣會(huì)從高壓區(qū)向低壓區(qū)移動(dòng)。在空氣移動(dòng)途中遇山受阻,被迫上升,氣壓降低,空氣膨脹,溫度也就隨之降低??諝饷可仙?00米,氣溫就下降0.6°C,當(dāng)空氣上升到一定高度時(shí),水汽遇冷凝結(jié),形成雨雪落下??諝獾竭_(dá)山脊附近后,變得稀薄干燥,然后翻過山脊,順坡下降,空氣在下降過程
中,重又變得緊密,并出現(xiàn)增溫的現(xiàn)象??諝饷肯陆祃00米,氣溫就會(huì)升高1°C。因此,空氣沿著高大的山嶺沉降到山麓的時(shí)候,氣溫常會(huì)有大幅度的升高。迎風(fēng)和背風(fēng)兩面的空氣,即使高度相同,背風(fēng)面空氣的溫度也總是比迎風(fēng)面的高。每當(dāng)背風(fēng)山坡刮炎熱干燥的焚風(fēng)時(shí),迎風(fēng)山坡卻常常下雨或落雪。
焚風(fēng)的形成在山嶺的一側(cè)是高氣壓,另一側(cè)是低氣壓時(shí),空氣會(huì)從高四、風(fēng)對(duì)飛行的影響風(fēng)對(duì)起飛著陸的影響 飛機(jī)起降時(shí)所能承受的最大風(fēng)速,取決于機(jī)型和風(fēng)與跑道的夾角。逆風(fēng)起降時(shí)所能承受的風(fēng)速最大,正側(cè)風(fēng)起降時(shí)所能承受的風(fēng)速最小。
近地面風(fēng)由于受地表的影響,具有明顯的陣性,風(fēng)速越大陣性越強(qiáng),使飛機(jī)受到無規(guī)律的影響難以操縱。特別是在側(cè)風(fēng)條件下起降的飛機(jī)要保持正常的下滑道或滑跑非常困難,為克服側(cè)風(fēng)影響而采取大坡度接地可能導(dǎo)致飛機(jī)滾轉(zhuǎn),加上陣風(fēng)的影響,會(huì)使飛機(jī)更加難以控制。風(fēng)對(duì)飛機(jī)航行的影響 飛機(jī)在航線飛行時(shí),順風(fēng)飛行會(huì)增大地速、縮短飛行時(shí)間、減少燃油消耗、增加航程;逆風(fēng)飛行會(huì)減少地速、增加飛行時(shí)間;側(cè)風(fēng)會(huì)產(chǎn)生偏流,需進(jìn)行修正以保持正確的航向。四、風(fēng)對(duì)飛行的影響風(fēng)對(duì)起飛著陸的影響習(xí)題一、單選題1、氣塊作水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí),其溫度變化的主要方式分別是()A:絕熱變化、非絕熱變化B:絕熱變化、絕熱變化C:非絕熱變化、非絕熱變化D:非絕熱變化、絕熱變化
2、在水平氣壓場中,水平氣壓梯度的方向是()
A:垂直于等壓線,由高向低B:垂直于等壓線,由低向高C:平行于等壓線,由高向低D:平行于等壓線,由低向高3、在摩擦層中,引起風(fēng)斜穿等壓線吹的原因是()
A:慣性離心力的作用B:熱力亂流的作用C:水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用D:摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用習(xí)題一、單選題習(xí)題4、在赤道地區(qū)1000米高空,作水平直線運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)所受的水平作用力有()A:水平氣壓梯度力和慣性離心力B:水平氣壓梯度力和摩擦力C:水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力D:地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力
5、空氣在作水平運(yùn)動(dòng)時(shí),是什么力阻止了空氣直接從高壓區(qū)流向低壓區(qū)()
A:水平氣壓梯度力B:慣性離心力C:地轉(zhuǎn)偏向力D:摩擦力
6、形成風(fēng)的原動(dòng)力是()
A:水平地轉(zhuǎn)偏向力B:慣性離心力C:水平氣壓梯度力D:地球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
習(xí)題習(xí)題7、在北半球6000米高度由高壓區(qū)飛向低壓區(qū),航線上應(yīng)吹()
A:順風(fēng)B:逆風(fēng)C:右側(cè)風(fēng)D:左側(cè)風(fēng)
8、在北半球與低壓區(qū)有關(guān)的空氣環(huán)流是()
A:向內(nèi)、向下和沿反時(shí)針方向B:向外、向上和沿順時(shí)針方向C:向外、向下和沿順時(shí)針方向D:向內(nèi)、向上和沿反時(shí)針方向二、判斷正誤:1、氣溫垂直遞減率也可以描述為:降低單位高度氣溫的升高值()
2、空氣塊在上升過程中溫度降低,是因?yàn)橹車髿鉁囟仁请S高度升高而降低的()
3、氣象上的風(fēng)向指風(fēng)的來向,90°的風(fēng),指的是向東吹去的風(fēng)()
4、當(dāng)空氣與地球沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),則不會(huì)產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏向力()習(xí)題7、在北半球6000米高度由高壓區(qū)飛向低壓區(qū),航線上應(yīng)吹習(xí)題答案一、單選題1、D2、A3、D4、B5、C6、C7、D8、D二、判斷1、錯(cuò)2、錯(cuò)3、錯(cuò)4、對(duì)習(xí)題答案一、單選題第四章大氣水平運(yùn)動(dòng)-風(fēng)一、風(fēng)的形成三、地方性風(fēng)二、風(fēng)壓定理第四章大氣水平運(yùn)動(dòng)-風(fēng)一、風(fēng)的形成三、地方性風(fēng)二較有規(guī)律的大范圍空氣運(yùn)動(dòng)水平–風(fēng)(wind)
升降–對(duì)流(convection)
不規(guī)則的小范圍渦旋運(yùn)動(dòng)
–亂流(turbulence)(或湍流)由于空氣的運(yùn)動(dòng),使得各地區(qū)和各高度之間的熱量、水汽、雜質(zhì)等得以輸送和交換,從而使大氣始終保持一種平衡狀態(tài)。一、風(fēng)的形成(一)風(fēng)的表示和測量風(fēng)是指空氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng)。
1、方向:在氣象上,風(fēng)向是指風(fēng)的來向。以方位或方位角表示。
2、風(fēng)速:單位時(shí)間內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的水平距離。速度單位。一、風(fēng)的形成較有規(guī)律的大范圍空氣運(yùn)動(dòng)水平–風(fēng)(wind)風(fēng)的方位和方位角風(fēng)向的測量單位用方位來表示。如陸地上,一般用16個(gè)方位表示,海上多用36個(gè)方位表示;在高空則用角度表示。用角度表示風(fēng)向,是把圓周分成360度,北風(fēng)(N)是0度(即360度),東風(fēng)(E)是90度,南風(fēng)(S)是180度,西風(fēng)(W)是270度,其余的風(fēng)向都可以由此計(jì)算出來。1、風(fēng)向風(fēng)的方位和方位角1、風(fēng)向2、風(fēng)速風(fēng)速單位的換算關(guān)系是:1米/秒=3.6千米/小時(shí)(Km/h)1海里/小時(shí)≈1.852公里/小時(shí)≈0.5米/秒(m/s)節(jié)(knot)書寫形式之一(例)270/35風(fēng)向270oT
風(fēng)速35kt
2、風(fēng)速風(fēng)速單位的換算關(guān)系是:節(jié)(knot)書寫形式之一(例3、風(fēng)的測量風(fēng)的測量儀器探測:風(fēng)向風(fēng)速儀近地面風(fēng)
測風(fēng)氣球高空風(fēng)風(fēng)袋飛行員觀測跑道區(qū)風(fēng)向風(fēng)速多普勒測風(fēng)雷達(dá)機(jī)場區(qū)域內(nèi)一定高度風(fēng)的分布
目視估計(jì):按《風(fēng)力等級(jí)表》3、風(fēng)的測量風(fēng)的測量3、風(fēng)的測量3、風(fēng)的測量4、風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)與風(fēng)速(米/秒)之間有如下近似關(guān)系:1—4級(jí)風(fēng)速≈1.5×風(fēng)力等級(jí)5—12級(jí)風(fēng)速≈3.8×風(fēng)力等級(jí)–104、風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)與風(fēng)速(米/秒)之間有如下近似關(guān)系:風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)陸地地面物體征象相當(dāng)風(fēng)速公里/時(shí)米/秒0靜,煙直上。小于10~
0.21煙能表示風(fēng)向。1-5
0.3~1.52人面感覺有風(fēng),樹葉微動(dòng)。6~111.6~3.33樹葉及微技搖動(dòng)不息,旌旗展開。12~193.4~5.44能吹起地面灰塵和紙張,樹的小枝搖動(dòng)。20~28
5.5~7.95有葉的小樹搖擺,內(nèi)陸的水面有小波。29~388.0一10.76大樹枝搖動(dòng),電線呼呼有聲,舉傘困難。
39~49
10.8~13.87全樹動(dòng)搖,迎風(fēng)步行感覺不便。
50~6113.9~17.l8微枝折毀,人向前行感覺阻力甚大。62~7417.2~20.79草房遭受破壞,大樹枝可折斷。75~8820.8~24.410樹木可被吹倒,,一般建筑物遭破壞。
89~10224.5~28.4
11陸上少見,大樹可被吹倒,一般建筑物遭嚴(yán)重破壞。103~11728.5~32.612陸上絕少,其催毀力極大。118~13332.7~36.9風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)陸地地面物體征象相當(dāng)風(fēng)速公里/時(shí)米/秒0靜5、天氣圖上風(fēng)力風(fēng)速的表示左圖為天氣圖上表示某個(gè)臺(tái)站各物理量的符號(hào),其中的用黃色加亮的符號(hào)-“windbarb”表示某時(shí)刻測到的該臺(tái)站的地面風(fēng)向和風(fēng)速。
風(fēng)向桿所指得方向?yàn)轱L(fēng)的方向,即指風(fēng)吹來的方向。如上圖所示,風(fēng)的方向?yàn)闁|南風(fēng)。
圖中風(fēng)向桿上每一條短劃線代表2m/s(5Knot),每一條長劃線代表4m/s(10Knot),將風(fēng)向標(biāo)上所有劃線的值加起來就是風(fēng)速值的大小。5、天氣圖上風(fēng)力風(fēng)速的表示左圖為天氣圖上表示某個(gè)臺(tái)站各物理量風(fēng)產(chǎn)生的根本原因--氣壓分布不均勻。氣壓的水平分布的基本型式:氣壓場—?dú)鈮旱目臻g分布水平氣壓場—某一平面(通常取為海平面)上的氣壓分布?xì)鈮合到y(tǒng)—低壓、低壓槽、高壓、高壓脊、鞍型氣壓區(qū)高壓–High低壓–Low高壓脊–Ridge低壓槽–Trough鞍形場–Col(二)風(fēng)的形成風(fēng)產(chǎn)生的根本原因--氣壓分布不均勻。高壓–High(二)水平氣壓梯度(horizontalgradientofpressure)
表現(xiàn)為等壓線的疏密程度,反映出氣壓在水平方向上變化的快慢。
水平氣壓梯度是一個(gè)向量,它的方向垂直于等壓線,從高壓指向低壓,它的大小等于沿這個(gè)方向上單位距離內(nèi)的氣壓差,即
Gn=-
為沿氣壓梯度方向上兩點(diǎn)間的距離,為這兩點(diǎn)間的氣壓差。規(guī)定氣壓梯度方向與方向(從高壓指向低壓)一致時(shí)取正。
ΔPΔNΔNΔPΔN1、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力水平氣壓梯度(horizontalgradientof(1)水平氣壓梯度力(pressuregradientforce)G
水平氣壓梯度引起的作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力差。水平氣壓梯度力的方向與水平氣壓梯度方向一致,垂直于等壓線,從高壓指向低壓,它的大小與水平氣壓梯度成正比,與空氣密度成反比。即
G=-
同一水平面上空氣密度通常變化不大,因此,一般水平氣壓梯度越大的地方,水平氣壓梯度力也越大。ρΔPΔN11、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力(1)水平氣壓梯度力(pressuregradientf水平氣壓梯度力1、形成風(fēng)的力-水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力1、形成風(fēng)的力-水平氣(2)科氏力
CoriolisForce(地球自轉(zhuǎn)偏向力)
A由于地球自轉(zhuǎn)所引起的、使相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的物體偏離原來運(yùn)動(dòng)方向的力??剖狭κ且环N慣性力,它不改變運(yùn)動(dòng)物體速度的大小,而只改變其方向。它是虛力,但具有實(shí)力的作用。轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤顯示地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)地球自轉(zhuǎn)對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的作用1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力(2)科氏力CoriolisForce(地球自轉(zhuǎn)偏向力)北半球地轉(zhuǎn)偏向力1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力北半球地轉(zhuǎn)偏向力1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力科氏力的大小為
A=2Vωsinφ
即A的大小與風(fēng)速及緯度的正弦成正比??剖狭Φ姆较虼怪庇谖矬w運(yùn)動(dòng)的方向,在北半球指向右,在南半球指向左。轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ωsinφ北半球風(fēng)與科氏力的關(guān)系1、形成風(fēng)的力-地轉(zhuǎn)偏向力科氏力的大小為A=2Vωsinφ即A的大小與風(fēng)速及緯(3)摩擦力R(friction)
當(dāng)空氣在近地面運(yùn)動(dòng)時(shí),地表對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)要產(chǎn)生阻礙作用,即產(chǎn)生摩擦力。
R=-kVk為摩擦系數(shù),V為空氣運(yùn)動(dòng)速度。摩擦力的作用可通過空氣分子、微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)向上傳遞,一直到摩擦層頂部。1、形成風(fēng)的力-摩擦力(3)摩擦力R(friction)1、形成風(fēng)的力-摩擦力1、形成風(fēng)的力-慣性離心力(4)慣性離心力C(inertialcentrifugalforce)當(dāng)空氣在水平方向上相對(duì)于地球表面作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),還要受到慣性離心力的作用。慣性離心力的方向與速度V垂直,由曲率中心指向外緣,其大小為
C=mV2/r
V為空氣運(yùn)動(dòng)的線速度,r為曲率半徑,
m為空氣塊質(zhì)量。慣性離心力1、形成風(fēng)的力-慣性離心力(4)慣性離心力C(inert氣壓梯度力使空氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。一旦空氣開始運(yùn)動(dòng),就要受到科氏力的作用,在北半球,科氏力使空氣向右偏轉(zhuǎn),在高壓區(qū)形成了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的氣流,在低壓周圍氣流的方向是逆時(shí)針的。這種偏轉(zhuǎn)一直進(jìn)行到氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡(兩者大小相等、方向相反)。這種由氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力兩力平衡所形成的風(fēng)為地轉(zhuǎn)風(fēng)(GeostrophicWind)。其流向大約與等壓線平行。2、風(fēng)的形成-地轉(zhuǎn)風(fēng)氣壓梯度力使空氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。一旦空氣開始運(yùn)動(dòng),就要受梯度風(fēng)是地轉(zhuǎn)風(fēng)在一定條件下,轉(zhuǎn)化成另一種大尺度的系統(tǒng)風(fēng)。當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)風(fēng)在圓形的氣壓場中時(shí),風(fēng)是做等速曲線運(yùn)動(dòng)。作曲線運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌道,都有一定長度半徑,所以風(fēng)在運(yùn)動(dòng)時(shí),除梯度力、偏向力作用外,還要受到慣性離心力的作用,當(dāng)三個(gè)力作用平衡時(shí),有效分力為零,風(fēng)沿等壓曲線作慣性等速曲線運(yùn)動(dòng),這就是梯度風(fēng)。
2、風(fēng)的形成-梯度風(fēng)梯度風(fēng)是地轉(zhuǎn)風(fēng)在一定條件下,轉(zhuǎn)化成另一種大尺度的系統(tǒng)風(fēng)。當(dāng)?shù)啬Σ翆?FrictionLayer)
對(duì)流層下層(離地1500m高度以下)的空氣受地形擾動(dòng)和地表摩擦作用最大,氣流混亂,稱為摩擦層。自由大氣(FreeAtmosphere):在1500mAGL以上,大氣幾乎不受地表摩擦的影響,稱為自由大氣。1500mAGL2、風(fēng)的形成-摩擦風(fēng)摩擦層(FrictionLayer)1500mAGL2在氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A平衡的條件下,風(fēng)本來沿著等壓線方向(V),由于摩擦力R的拖拽作用,風(fēng)速減小為Vr,地轉(zhuǎn)偏向力由于風(fēng)速減小也跟著減小為Ar,此時(shí)氣壓梯度力的大小超過被削弱了的地轉(zhuǎn)偏向力而把風(fēng)拉向低氣壓一側(cè)。這時(shí)候地轉(zhuǎn)偏向力為了與風(fēng)向保持垂直,摩擦力為了與風(fēng)向保持反向,它們都跟著風(fēng)向一起向左偏轉(zhuǎn)。雖然摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力不在一個(gè)方向上,它們之間始終保持一個(gè)直角,它們的合力和氣壓梯度力相抗,當(dāng)合力(R+Ar)偏轉(zhuǎn)到和氣壓梯度力大小相等方向相反時(shí),達(dá)到平衡狀態(tài)。這時(shí)候風(fēng)便以穩(wěn)定的速度和一定的交角,斜穿等壓線從高壓一側(cè)向低壓一側(cè)吹去。
2、風(fēng)的形成-摩擦風(fēng)在氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A平衡的條件下,風(fēng)本來沿著等壓線方水平氣壓梯度力風(fēng)摩擦力柯氏力慣性離心力GACRG+A地轉(zhuǎn)風(fēng)G+A+C梯度風(fēng)G+A+R摩擦風(fēng)
作用于空氣上的水平力有:水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力(科氏力)、摩擦力和慣性離心力。
這些水平力使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng),形成風(fēng)。2、風(fēng)的形成-總結(jié)水平氣壓梯度力風(fēng)摩擦力柯氏力慣性離心力GACRG+A風(fēng)壓定理--白·貝羅定理(BuysBallot’sLaw)自由大氣中的風(fēng)壓定理風(fēng)沿著等壓線吹,在北半球背風(fēng)而立,高壓在右,低壓在左。等壓線越密,風(fēng)速越大。南半球風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向與北半球相反。自由大氣中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系二、風(fēng)壓定律風(fēng)壓定理--白·貝羅定理(BuysBallot’sLa摩擦層中的風(fēng)壓定理
風(fēng)斜穿等壓線吹*,在北半球背風(fēng)而立,高壓在右后方,低壓在左前方。等壓線越密,風(fēng)速越大。南半球風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向與北半球相反。摩擦層中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系
*斜穿角度取決于摩擦力大小,地面越粗糙,風(fēng)與等壓線的交角越大。陸地大于(約30~450)水面(約15~200)。二、風(fēng)壓定律摩擦層中的風(fēng)壓定理摩擦層中風(fēng)與氣壓場的關(guān)系*斜穿角度取摩擦層中 在北半球隨高度增加,風(fēng)速增大,風(fēng)向右偏; 風(fēng)的陣性:由亂流渦旋運(yùn)動(dòng)迭加引起。自由大氣中 熱成風(fēng):風(fēng)沿著等溫線吹,在北半球背熱成風(fēng)而立,高溫在右,低溫在左;等溫線越密,風(fēng)速越大。3.地方性風(fēng)海陸風(fēng)(發(fā)生在海邊的水、陸間)山谷風(fēng)(發(fā)生在山區(qū)的坡、谷間)峽谷風(fēng)(產(chǎn)生于山口、河谷)焚風(fēng)(出現(xiàn)在山脈的背風(fēng)坡)氣溫水平差異產(chǎn)生的風(fēng)陣風(fēng)的形成三、風(fēng)的變化摩擦層中氣溫水平差異產(chǎn)生的風(fēng)陣風(fēng)的形成三、風(fēng)的變海陸風(fēng)在海濱地區(qū),只要天氣晴朗,白天風(fēng)總是從海上吹向陸地;到夜里,風(fēng)則從陸地吹向海上。從海上吹向陸地的風(fēng),叫做海風(fēng)(左圖);從陸地吹向海上的風(fēng),稱為陸風(fēng)(右圖)。氣象上常把兩者合稱為海陸風(fēng)。SeaBreezeLandBreeze海陸風(fēng)在海濱地區(qū),只要天氣晴朗,白天風(fēng)總是從海上吹向陸地;到海陸風(fēng)-海風(fēng)白天,陸地上空氣增溫迅速,而海面上氣溫變化很小。這樣,溫度低的地方空氣冷而下沉,接近海面上的氣壓就高些;溫度高的地方空氣輕而上浮,陸地上的氣壓便低些。陸地上的空氣上升到一定高度后,它上空的氣壓比海面上空氣壓要高些。因?yàn)樵谙聦雍C鏆鈮焊哂陉懙?,在上層陸地氣壓又高于海洋,而空氣總是從氣壓高的地區(qū)流到氣壓低的地區(qū),所以,就在海陸交界地區(qū)出現(xiàn)了范圍不大的垂直環(huán)流。陸地上空氣上升,到達(dá)一定高度后,從上空流向海洋;在海洋上空,空氣下沉,到達(dá)海面后,轉(zhuǎn)而流向陸地。這支在下層從海面流向陸地,方向差不多垂直海岸的風(fēng),便是海風(fēng)。海陸風(fēng)-海風(fēng)白天,陸地上空氣增溫迅速,而海面上氣溫變化很小。海陸風(fēng)-陸風(fēng)夜間,情況變得恰恰相反:陸地上,空氣很快冷卻,氣壓升高;海面降溫比較遲緩(同時(shí)深處較溫暖的海水和表面降溫之后的海水可以交流混合),因此比起陸面來仍要溫暖得多,這時(shí)海面是相對(duì)的低氣壓區(qū)。但到一定高度之后,海面氣壓又高于陸地。因此,在下層的空氣從陸地流向海上,在上層的空氣便從海上流向陸地。在這種情況下,整個(gè)垂直環(huán)流的流動(dòng)方向,也變得和前面海風(fēng)里的垂直環(huán)流完全相反了。在這個(gè)完整的垂直環(huán)流的下層,從陸地流向海洋,方向大致垂直海岸的氣流,便是陸風(fēng)。海陸風(fēng)-陸風(fēng)夜間,情況變得恰恰相反:陸地上,空氣很快冷卻,氣海陸風(fēng)-特性一般海風(fēng)比陸風(fēng)要強(qiáng)。因?yàn)榘滋旌j憸夭畲?,加上陸上氣層較不穩(wěn)定,所以有利于海風(fēng)的發(fā)展。而夜間,海陸溫差較小,所波及的氣層較薄,陸風(fēng)也就比較弱些。海風(fēng)前進(jìn)的速度,最大可達(dá)5-6米/秒,陸風(fēng)一般只有1-2米/秒。濱海一帶溫差大,海陸風(fēng)強(qiáng)度也大,隨著遠(yuǎn)離海岸,海陸風(fēng)便逐漸減弱。海陸風(fēng)發(fā)展得最強(qiáng)烈的地區(qū),是在溫度日變化最大,以及晝夜海陸溫度差最大的地區(qū)。熱帶地區(qū),全年都可見到海陸風(fēng);中緯地區(qū)海陸風(fēng)較弱,而且大多在夏季才出現(xiàn);高緯地區(qū),只有夏季無云的日子里,才可以偶爾見到極弱的海陸風(fēng)。我國沿海的臺(tái)灣省和青島等地,海陸風(fēng)很明顯,尤其是夏半年。海風(fēng)與陸風(fēng)的范圍小。以水平范圍來說,海風(fēng)深入大陸在溫帶約為15-50公里,熱帶最遠(yuǎn)不超過100公里,陸風(fēng)侵入海上最遠(yuǎn)20-30公里,近的只有幾公里。以垂直厚度來說,海風(fēng)在溫帶約為幾百米,熱帶也只有1-2公里;只是上層的反向風(fēng)常常要更高一些。至于陸風(fēng)則要比海風(fēng)淺得多了,最強(qiáng)的陸風(fēng),厚度只有200-300米,上部反向風(fēng)僅伸達(dá)800米。在我國臺(tái)灣省,海風(fēng)厚度較大,約為560一700米,陸風(fēng)為250-340米。海陸風(fēng)交替的時(shí)間隨地方條件及天氣情況而不同。一般為下午2-3時(shí)的海風(fēng)最強(qiáng);約在晚上9-10時(shí),海陸溫差消失,海風(fēng)停止。從晚上9-10時(shí)開始出現(xiàn)微弱的陸風(fēng);大約夜里2-3時(shí)左右,溫差最大,這時(shí)的陸風(fēng)也最強(qiáng)。天亮后,陸地逐漸變暖,海陸溫差變小小,陸風(fēng)減弱;約在上午9-10時(shí)左右,海陸溫差消失,陸風(fēng)終止。海陸風(fēng)必須在靜穩(wěn)的天氣條件下才可以看到,如果有強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng),如颮線、風(fēng)暴一類的天氣系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí),就看不到海陸風(fēng)的現(xiàn)象了。如果是陰天,陸風(fēng)吹刮的時(shí)間往往拖延很長,而海風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)間便一直推后下去,有時(shí)甚至遲到12時(shí)左右才開始。海風(fēng)登陸帶來水汽,使陸地上濕度增大,溫度明顯降低,甚至形成低云和霧。夏季沿海地區(qū)比內(nèi)陸涼爽,冬季比內(nèi)陸溫和,這和海風(fēng)有關(guān)。所以海風(fēng)可以調(diào)節(jié)沿海地區(qū)的氣候。海陸風(fēng)-特性一般海風(fēng)比陸風(fēng)要強(qiáng)。因?yàn)榘滋旌j憸夭畲?,加上陸上山谷風(fēng)在山區(qū)形成的一種地方性風(fēng)。白天風(fēng)從山谷吹向山坡,這種風(fēng)叫谷風(fēng);到夜晚,風(fēng)從山坡吹向山谷,這種風(fēng)稱山風(fēng)。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似。
KatabaticWindsAnabaticWinds山風(fēng)谷風(fēng)山谷風(fēng)在山區(qū)形成的一種地方性風(fēng)。KatabaticWind山谷風(fēng)-特性谷風(fēng)的平均速度約每秒2-4米,有時(shí)可達(dá)每秒7-10米。谷風(fēng)通過山隘的時(shí)候,風(fēng)速加大。山風(fēng)比谷風(fēng)風(fēng)速小一些,但在峽谷中,風(fēng)力加強(qiáng),有時(shí)會(huì)吹損谷地中的農(nóng)作物。谷風(fēng)所達(dá)厚度一般約為谷底以上500-1000米,這一厚度還隨氣層不穩(wěn)定程度的增加而增大,因此,一天之中,以午后的伸展厚度為最大。山風(fēng)厚度比較薄,通常只及300米左右。在晴朗的白天,谷風(fēng)把溫暖的空氣向山上輸送,使山上氣溫升高,促使山前坡崗區(qū)的植物、農(nóng)作物和果樹早發(fā)芽成熟;冬季可減少寒意。谷風(fēng)把谷地的水汽帶到上方,使山上空氣濕度增加,谷地的空氣濕度減小,這種現(xiàn)象,在中午幾小時(shí)內(nèi)特別的顯著。如果空氣中有足夠的水汽,夏季谷風(fēng)常常會(huì)凝云致雨,這對(duì)山區(qū)樹木和農(nóng)作物的生長很有利;夜晚,山風(fēng)把水汽從山上帶入谷地,因而山上的空氣濕度減小,谷地空氣濕度增加。在生長季節(jié)里,山風(fēng)能降低溫度,對(duì)植物體營養(yǎng)物質(zhì)的積累、生長有好處。山谷風(fēng)風(fēng)向變化有規(guī)律,風(fēng)力也比較穩(wěn)定。我國除山地以外,高原和盆地邊緣也可以出現(xiàn)與山谷風(fēng)類似的風(fēng):風(fēng)向風(fēng)速有明顯的日變化。出現(xiàn)在青藏高原邊緣的山谷風(fēng),特別是與四川盆地相鄰的地區(qū),對(duì)青藏高原邊緣一帶的天氣有著很大的影響。在水汽充足的條件下,白天在山坡上空凝云致雨,夜間在盆地邊緣造成降水。山谷風(fēng)-特性谷風(fēng)的平均速度約每秒2-4米,有時(shí)可達(dá)每秒7-1峽谷風(fēng)定義:在山口、河谷地區(qū)常產(chǎn)生風(fēng)速較大的風(fēng)。稱之為峽谷風(fēng)。產(chǎn)生:由于空氣的連續(xù)性,當(dāng)其進(jìn)入狹窄的地方時(shí),流速會(huì)增大。在山區(qū)和丘陵地區(qū)常出現(xiàn)這種風(fēng),因?yàn)槠滹L(fēng)速變化很大,對(duì)飛行有一定影響。Mountain-gapWind
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