基礎(chǔ)氣象學(xué)第6章氣壓與風(fēng)

第五章氣壓和風(fēng)

氣壓作用于空氣的力風(fēng)本章內(nèi)容國際標(biāo)準(zhǔn)單位：帕（帕斯卡Pa）和百帕（百帕斯卡hPa）1hPa＝100Pa＝100N／m2

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（0℃，45°N／S，海平面上）P0＝760mm汞柱＝1013.25hPa第一節(jié)氣壓氣壓（大氣壓強(qiáng)）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。氣壓的單位一、氣壓隨高度的變化單位截面大氣上界P1P2Gz2z1△P＝P1－P2＝﹣G＝﹣gV＝﹣g（z2－z1）＝﹣g△z

取△z→0

大氣靜力學(xué)方程

dP＝﹣gdz

﹣——＝g

﹣——鉛直氣壓梯度（單位高度氣壓差）dPdzdPdz

大氣靜力學(xué)方程鉛直氣壓梯度

﹣——＝gz

PdPdz氣壓高度海拔高度（m）氣壓（hPa）3000012160001001100025055005003000700150085001000

△z＝z2－z1＝18400（1＋tm）log——

△z兩點(diǎn)之間的高度差z1

較低點(diǎn)的海拔高度z2

較高點(diǎn)的海拔高度P1

較低點(diǎn)的氣壓P2

較高點(diǎn)的氣壓＝1／273tm兩點(diǎn)的平均溫度，取tm＝（t1＋t2）／2P1P2壓高公式

地面天氣形勢圖（地面天氣圖、地面圖）

本站氣壓海平面氣壓等高面（海拔高度為0）上的等壓線（每隔2.5hPa）圖二、氣壓的水平分布?xì)鈮河喺?/p>

海平面氣壓場

海平面氣壓場的基本型式（氣壓系統(tǒng)）低壓（低氣壓、氣旋）高壓（高氣壓、反氣旋）D逆時針旋轉(zhuǎn)向中心輻合絕熱上升多陰雨天氣G順時針旋轉(zhuǎn)向四周輻散絕熱下沉多晴好天氣槽（低壓槽）脊（高壓脊）DG高空天氣形勢圖（高空天氣圖、高空圖）等壓面上的等高線（每隔4位勢什米）圖等高線的單位：位勢高度位勢米、位勢什米1位勢什米＝10位勢米H＝z·g／9.8H位勢高度（位勢米）z海拔高度（米）g重力加速度高空氣壓場

等壓面與等高面的關(guān)系等壓面PA＝PB＝PC＝PHA＜HB＜HC

等高面Ha＝Hb＝Hc＝HZAa＜ZBb＜ZCc

Pa＜Pb＜PcABCabcZAaZBbZCc等壓面HP等高面高空氣壓場的基本型式（氣壓系統(tǒng)）低壓D逆時針旋轉(zhuǎn)高壓G順時針旋轉(zhuǎn)脊G脊線脊前脊后槽D槽線槽前槽后第二節(jié)作用于空氣的力

影響大氣運(yùn)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一、水平氣壓梯度力（G）

x方向上：氣壓梯度﹣—?dú)鈮翰瞟仭?/p>

dxA：氣壓

p壓力

pdydz

B：氣壓﹣（p＋—

dx）壓力﹣（p＋—

dx）dydz

x方向上的凈壓力：pdydz﹣（p＋—

dx）dydz＝﹣—

dxdydzpxpxpxpxpxpx

xyzdxdydzABp﹣（p＋—

dx）px0

x方向上的凈壓力＝﹣—

dxdydzpxy方向上的凈壓力＝﹣—

dxdydzpy

z方向上的凈壓力＝﹣—

dxdydzpz

總的凈壓力＝﹣（—

i＋—

j＋—

k）dxdydz

＝﹣▽pdxdydz

由于dxdydz＝V＝m／

因此

作用于單位質(zhì)量空氣塊上的凈壓力（氣壓梯度力）G

G＝﹣—

▽ppxpypz1

氣壓梯度力

G＝﹣—

▽p

氣壓梯度﹣▽p

氣壓梯度的方向：由高壓指向低壓

氣壓梯度力的方向：由高壓指向低壓

鉛直氣壓梯度力

GZ＝﹣—

—

水平氣壓梯度力

Gn＝﹣—

—n＝xi＋yj

水平氣壓梯度力是形成風(fēng)的原始動力11pz1pn

二、水平地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力、科氏力）AOABOBxyOAx’y’B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(yùn)動方向垂直北半球指向運(yùn)動方向的右側(cè)南半球指向運(yùn)動方向的左側(cè)

F＝2V

水平地轉(zhuǎn)偏向力AA＝2Vsin

＝2／24小時

＝7.29×10-5秒-1

靜止V＝0A＝0赤道＝0A＝0北極＝90°A＝2V

作用于單位質(zhì)量物體上的科里奧利力Fcossin

三、慣性離心力（C）曲率中心曲率半徑rCV

慣性離心力的方向：

與運(yùn)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CC＝——靜止V＝0C＝0直線運(yùn)動r＝∞C＝0V2r四、摩擦力（R）

摩擦力的方向：

與運(yùn)動方向相反

摩擦力RR＝－KV

K摩擦系數(shù)摩擦層R≠0自由大氣層R＝0第三節(jié)風(fēng)平直等壓線的氣壓場中的風(fēng)C＝0

一、自由大氣層中的風(fēng)（R＝0）空氣所受的力：G、A地轉(zhuǎn)風(fēng):A=G568572576580584低壓高壓GVAGVAGAV北半球彎曲等壓線的氣壓場中的風(fēng)C≠0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)

在自由大氣層中，風(fēng)沿著等壓線吹。

自由大氣層中的白貝羅風(fēng)壓定律：(判斷風(fēng)壓關(guān)系的定律）

北半球，背風(fēng)而立，低壓在左，高壓在右，南半球相反。二、摩擦層中的風(fēng)（R≠0）平直等壓線的氣壓場中的風(fēng)C＝0

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：背風(fēng)而立，低壓在左前方，高壓在右后方。南半球相反。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)C≠0

空氣所受的力