大氣環(huán)流的生成與演變

大氣環(huán)流的生成與演變什麼是大氣環(huán)流?大氣層中具有穩(wěn)定性的各種

氣流運(yùn)行的綜合表現(xiàn)扮演氣候信差的角色，負(fù)責(zé)傳送各地氣候變化的訊息大氣環(huán)流的原動(dòng)力空氣流動(dòng)，是因?yàn)榈厍虮砻娼邮艿奶?yáng)輻射不均勻→導(dǎo)致地球表面形成不同的氣壓帶→各地氣壓高低不同所產(chǎn)生的氣壓差→造成空氣的流動(dòng)大氣環(huán)流構(gòu)成全球大氣運(yùn)行的基本形勢(shì)，是全球氣候特徵和大範(fàn)圍天氣形勢(shì)的原動(dòng)力大氣環(huán)流的表現(xiàn)形式全球規(guī)模的東西風(fēng)帶三胞環(huán)流常定分佈的平均槽脊行星尺度的高空急流西風(fēng)帶的大型擾動(dòng)世界氣候帶的分佈經(jīng)向環(huán)流單胞環(huán)流三胞環(huán)流單胞環(huán)流大氣運(yùn)動(dòng)所需的能量—源自太陽(yáng)不考慮地球自轉(zhuǎn)只考慮太陽(yáng)輻射的情況下

大部份大氣處?kù)遁椛洳黄胶鉅顟B(tài)低緯度地區(qū)，吸收的短波輻射大於損失的長(zhǎng)波輻射高緯度則相反

地球表面受熱不均赤道地面終年受熱

形成高空高壓地面低壓極地終年寒冷

形成高空低壓地面高壓0

30N60N90N單胞環(huán)流示意圖HLLH哈得雷環(huán)流這樣形成的全球環(huán)流從赤道到北極只有一個(gè)對(duì)流胞，稱為單胞環(huán)流是Hadley在十八世紀(jì)時(shí)提出來(lái)的，故稱為哈得雷環(huán)流（Hadleycirculation）

實(shí)際的大氣環(huán)流(1)由於地球自轉(zhuǎn)的科氏力作用空氣運(yùn)動(dòng)時(shí):

北半球=>向右偏南半球=>向左偏科氏力會(huì)隨緯度增加而變大故實(shí)際的大氣環(huán)流並非單純的單胞環(huán)流

實(shí)際的大氣環(huán)流(2)大致具有三胞結(jié)構(gòu)三胞結(jié)構(gòu)並不永遠(yuǎn)南北對(duì)稱會(huì)有季節(jié)變化地球上的氣壓帶與行星風(fēng)帶副熱帶高壓與副極地低壓空氣由赤道上空向極區(qū)流動(dòng),愈往高緯地區(qū)科氏力愈大,使空氣逐漸由經(jīng)向轉(zhuǎn)為緯向緯度20°~30°處,空氣運(yùn)行方向已經(jīng)和緯度圈平行由赤道上空流到這裡的空氣開(kāi)始堆積下沉,使地面氣壓升高,成為副熱帶高壓在副熱帶高壓以及極地高壓之間,則是一個(gè)相對(duì)的低壓帶,稱為副極地低壓帶行星風(fēng)帶在副熱帶高壓出現(xiàn)之後,近地面層的空氣便向赤道及極地兩邊流去向赤道方向的氣流,受到科氏力的作用,在北半球成為東北風(fēng),稱為東北信風(fēng);在南半球成為東南風(fēng),稱為東南信風(fēng)向極地的氣流則受到科氏力的影響形成了盛行西風(fēng)在北極冷卻而下沉的空氣，在近地層的南流過(guò)程中轉(zhuǎn)為東北風(fēng)赤道低壓副熱帶高壓副熱帶高壓副極地低壓副極地低壓極地高壓極地高壓東北信風(fēng)中緯西風(fēng)極地東風(fēng)東南信風(fēng)中緯西風(fēng)極地東風(fēng)行星風(fēng)帶示意圖三胞環(huán)流低緯環(huán)流哈德里胞(Hadleycell)中緯環(huán)流費(fèi)雷爾胞(Ferrelcell)高緯環(huán)流極地環(huán)流胞(Polarcell)低緯環(huán)流東南信風(fēng)與東北信風(fēng)兩者至赤道附近輻合,補(bǔ)償由赤道上空流出的空氣在熱帶地區(qū)構(gòu)成了一個(gè)環(huán)流胞,稱為信風(fēng)環(huán)流胞,或是熱力環(huán)流胞中緯環(huán)流

中緯區(qū)上、下層都盛行西風(fēng)近地面層有南風(fēng)分速,上層則有北風(fēng)分速在南北方向上也構(gòu)成了環(huán)流胞,稱為中緯度環(huán)流胞

高緯環(huán)流東北風(fēng)與中緯度的盛行西風(fēng)在副極地地帶匯合這兩支氣流的性質(zhì)不同,暖濕的偏西氣流沿乾冷的東北氣流向上爬升,到高空後又南北分流,向北的一支流向極地,變冷,補(bǔ)償極地南流的空氣形成一個(gè)環(huán)流胞,稱為極地環(huán)流胞赤道低壓極地高壓副熱帶高壓副極地低壓低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流上升下沉下沉上升三胞環(huán)流示意圖環(huán)流的季節(jié)移動(dòng)夏季往北移動(dòng)冬季往南移動(dòng)太陽(yáng)位置低壓帶高壓帶

北半球夏季時(shí)(6-8月)上升氣流在北緯20度附近下降氣流在南緯30度左右哈德里胞比(12-2月)時(shí)的哈德里胞強(qiáng)而且影響範(fàn)圍較大北緯20度到40度之間，另存在一個(gè)哈德里胞，唯其強(qiáng)度小於南側(cè)之橫跨赤道的哈德里胞北半球春季(3-5月)及秋季(9-11月)三胞環(huán)流結(jié)構(gòu)相當(dāng)明顯南北半球的對(duì)稱性較佳夏季春季秋季北半球冬季(12月-2月)--最強(qiáng)的上升氣流南緯10度附近--氣流在高層往北移動(dòng)，跨越赤道進(jìn)入北半球，然後在北緯30度附近下降--低層氣流則往南移動(dòng)，跨越赤道進(jìn)入南半球的低層輻合帶--北半球的哈德里胞明顯地比南半球的哈德里胞強(qiáng)冬季緯向環(huán)流沃克環(huán)流

由於地球表面上有山岳的起伏，及海陸分佈，使空氣不會(huì)很順利的在東西方向上流動(dòng)，而會(huì)有一些波動(dòng)。上圖取材自Ahrens'"MeteorologyToday"顯示在一月北半球在五百百帕面的氣壓及流場(chǎng)波動(dòng)形式的地帶，同時(shí)等壓線也特別密集，所以風(fēng)速也特別大，稱為噴射激流（jetstream），這是在大氣環(huán)流裡具有非常重要地位的現(xiàn)象之一(圖取材自Ahrens‘“MeteorologyToday”)東西方向環(huán)流

噴流(jetstream)---西風(fēng)風(fēng)速在高對(duì)流層30-60度之間最大---冬半球的西風(fēng)噴流最強(qiáng)，夏半球則最弱熱帶地區(qū)多受微弱的東風(fēng)海陸分佈對(duì)大氣環(huán)流的影響(1)北半球陸地面積大，海陸相間分佈緯向的氣壓帶被分裂成數(shù)個(gè)高

低壓中心

海陸分佈對(duì)大氣環(huán)流的影響(2)

-北半球氣壓的的季節(jié)差異冬季氣壓場(chǎng)夏季氣壓場(chǎng)海平面中緯度海洋:

低壓系統(tǒng)

(如阿留申低壓、冰島低壓)低緯度海洋:

微弱的副熱帶高壓系統(tǒng)副熱帶高壓系統(tǒng)陸地上冷高壓系統(tǒng)(西伯利亞高壓最明顯)低壓系統(tǒng)海陸分佈對(duì)大氣環(huán)流的影響(3)南半球

海洋面積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，緯向的氣壓

帶比北半球的明顯，氣壓帶基本上

呈帶狀分布海陸風(fēng)在海濱地區(qū)，白天常有風(fēng)從海上吹來(lái)，稱為海風(fēng)晚上常有風(fēng)從陸地吹向海洋，稱為陸風(fēng)海陸風(fēng)的形成是由於海陸性質(zhì)的差異而造成的白天–海風(fēng)的生成(1)太陽(yáng)輻射加熱地表白天–海風(fēng)的生成(2)陸地的加熱速率大於海洋白天–海風(fēng)的生成(3)加熱使陸地空氣擴(kuò)散白天–海風(fēng)的生成(4)上層空氣由陸地吹向海洋白天–海風(fēng)的生成(5)下層陸地氣壓減小，海面氣壓則升高白天–海風(fēng)的生成(6)氣壓使得下層風(fēng)由海洋吹向陸地

海陸交界地區(qū)形成垂直環(huán)流白天–海風(fēng)的生成(7)海風(fēng)夜晚–陸風(fēng)的生成(1)夜晚陸地冷卻較快夜晚–陸風(fēng)的生成(2)陸地冷卻的同時(shí)，其上的空氣也很快冷卻夜晚–陸風(fēng)的生成(3)冷卻使陸上空氣下沉上層空氣由海洋往陸地移動(dòng)夜晚–陸風(fēng)的生成(4)夜晚–陸風(fēng)的生成(5)陸地氣壓上升，海面氣壓下降氣壓使得低層空氣由陸地往海洋移動(dòng)夜晚–陸風(fēng)的生成(6)夜晚–陸風(fēng)的生成(7)海陸交界地區(qū)形成垂直環(huán)流陸風(fēng)海陸風(fēng)特性(1)在熱帶地區(qū)

全年均可觀測(cè)到海陸風(fēng)

在中緯度地區(qū)

在夏季可以觀測(cè)到海陸風(fēng)

在高緯地區(qū)只在夏季晴朗的日子里才有海陸風(fēng)出現(xiàn)海陸風(fēng)特性(2)海風(fēng)登陸帶來(lái)水汽

可以調(diào)節(jié)沿海地區(qū)的氣候海陸風(fēng)發(fā)展最強(qiáng)烈的地區(qū)

溫度日變化最大的地方海陸風(fēng)影響之高度不大

約二、三百公尺，最高不超過(guò)六百公尺海陸風(fēng)特性(3)海風(fēng)大都從上午10～11時(shí)開(kāi)始

起初風(fēng)力很弱，範(fàn)圍小下午14～15時(shí)，氣溫最高的時(shí)候

海風(fēng)最強(qiáng)，?？蛇_(dá)3～4級(jí)左右，範(fàn)圍較大

通常只能深入陸地20~25公里海風(fēng)和陸風(fēng)消失的時(shí)間，也正是從海風(fēng)轉(zhuǎn)為陸風(fēng)(晚上9-10時(shí))或從陸風(fēng)轉(zhuǎn)為海風(fēng)（上午9-10時(shí)）的過(guò)渡時(shí)間幾內(nèi)亞的doctor海風(fēng)在熱帶地區(qū)很顯著，中緯度地方因受其他因素影響，不甚明顯海風(fēng)最發(fā)達(dá)的地方—非洲的幾內(nèi)亞灣沿岸每日午後二時(shí)左右，天氣最悶熱的時(shí)候，常有涼快的海風(fēng)由海上吹來(lái)，使人頓感神清氣爽當(dāng)?shù)鼐用癜堰@種海風(fēng)叫做「

doctor醫(yī)生」，因?yàn)樗軌蚴箰灍岬奶鞖庾儧黾撅L(fēng)英文名稱為monsoon，此辭源自阿拉伯語(yǔ)“mausem”，意為季節(jié)

指的是大範(fàn)圍地區(qū)盛行、以年為周期隨季節(jié)改變的風(fēng)

季風(fēng)如何形成

海陸風(fēng)是因?yàn)楹Ｑ蠛完懙貙?duì)太陽(yáng)輻射加熱或冷卻的速度不同所引起的

季風(fēng)也是因?yàn)榇蠊?fàn)圍的海洋和陸地對(duì)於太陽(yáng)輻射年變的反應(yīng)差異不同而造成的不同的季風(fēng)季風(fēng)

冬季:風(fēng)由大陸吹向海洋(陸風(fēng))

夏季:風(fēng)由海洋吹向大陸(海風(fēng))

赤道季風(fēng)(熱帶季風(fēng))

由行星風(fēng)帶隨季節(jié)移動(dòng)而引起的風(fēng)

多見(jiàn)於赤道和熱帶地區(qū)季風(fēng)區(qū)

亞洲（尤其南亞）最具代表性

夏季北半球的亞洲季風(fēng)區(qū)和非洲季風(fēng)區(qū)夏季太陽(yáng)直射北半球

歐亞非陸地會(huì)被迅速加熱

大氣低層形成低壓帶

風(fēng)會(huì)由南方的海洋吹向陸地

科氏力使其轉(zhuǎn)成西南風(fēng)

夏季是盛行西南風(fēng)的季節(jié)北半球的亞洲季風(fēng)區(qū)和非洲季風(fēng)區(qū)夏季盛行西南風(fēng)北半球的亞洲季風(fēng)區(qū)和非洲季風(fēng)區(qū)冬季太陽(yáng)直射南半球

歐亞非陸地迅速散熱降溫

大氣低層形成高壓帶

風(fēng)會(huì)由北方的陸地吹向海洋

科氏力使其轉(zhuǎn)成東北風(fēng)

冬季是盛行東北風(fēng)的季節(jié)冬季北半球的亞洲季風(fēng)區(qū)和非洲季風(fēng)區(qū)冬季盛行東北風(fēng)季風(fēng)槽夏季地表上氣壓較低的地帶，會(huì)在陸地上形成並維持，這個(gè)地帶就稱為「季風(fēng)槽」由於季風(fēng)槽是一個(gè)低壓槽，所以低層大氣會(huì)往這個(gè)地帶輻合，進(jìn)而產(chǎn)生降水因此，季風(fēng)槽也是降雨區(qū)所在之處上圖顯示了常態(tài)和倒向季風(fēng)槽的大致情況季風(fēng)渦旋季風(fēng)渦旋可視為是一個(gè)大型的季風(fēng)低氣壓，直徑可廣達(dá)1000公里或以上構(gòu)成季風(fēng)渦旋的大氣環(huán)流特徵為副熱帶高氣壓分為兩個(gè)單體˙一單體呈東西走向位於較高緯度˙另一單體則呈南北走向並位於西北太平洋上˙西南氣流勢(shì)力強(qiáng)大而深厚，它和信風(fēng)相匯並構(gòu)成大型之渦旋系統(tǒng)多數(shù)大型的熱帶氣旋就是由季風(fēng)渦旋所轉(zhuǎn)化而成的，2001年的特大颱風(fēng)尤特就是一個(gè)典型例子季風(fēng)渦旋流場(chǎng)及副高配置大意圖季風(fēng)的特色

▓涵蓋的尺度範(fàn)圍很大

▓會(huì)帶來(lái)豐沛的降雨

東亞季風(fēng)如何影響臺(tái)灣的氣候相較於東亞其他地區(qū)，臺(tái)灣的夏季季風(fēng)開(kāi)始得較早，也結(jié)束得較晚，一般而言，從五月上旬一直持續(xù)到九月上旬

長(zhǎng)期觀測(cè)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，東北季風(fēng)影響臺(tái)灣地區(qū)的風(fēng)向也比較一致，西南季風(fēng)則以六到八月比較明顯，各地風(fēng)向也較為不同圖中的線表示季風(fēng)槽的位置臺(tái)灣四季盛行風(fēng)向圖片來(lái)源：大同資訊版高二物質(zhì)地科下冊(cè)臺(tái)灣夏季季風(fēng)特徵(1)˙臺(tái)灣夏季的降雨不完全受夏季季風(fēng)控制

—春未夏初出現(xiàn)的梅雨鋒和夏秋二季出現(xiàn)的颱風(fēng)也都會(huì)為臺(tái)灣帶來(lái)降雨

˙東亞夏季季風(fēng)也受到西太平洋高壓的影響

—所以臺(tái)灣在夏季不僅會(huì)吹西南風(fēng)，也會(huì)出現(xiàn)偏東南風(fēng)或偏南風(fēng)●

受到中緯度氣團(tuán)和西太平洋副熱帶高壓的影響，東亞夏季季風(fēng)會(huì)伴隨梅雨鋒●臺(tái)灣梅雨期的到來(lái)，代表著冬季的東北季風(fēng)和夏季的西南季風(fēng)正處?kù)痘ハ酄恐频霓D(zhuǎn)換過(guò)渡時(shí)期●當(dāng)季風(fēng)槽從中南半島北移、逐漸靠近臺(tái)灣南面時(shí)，梅雨鋒開(kāi)始出現(xiàn)在臺(tái)灣附近，臺(tái)灣便進(jìn)入梅雨期●一直要到季風(fēng)槽和梅雨鋒移至臺(tái)灣北面、影響不到臺(tái)灣的地區(qū)，臺(tái)灣的梅雨期才會(huì)結(jié)束●至此，夏季季風(fēng)才完全籠罩臺(tái)灣地區(qū)，主控臺(tái)灣地區(qū)的天氣變化臺(tái)灣夏季季風(fēng)特徵(2)大氣環(huán)流的作用(1)大氣環(huán)流引導(dǎo)著不同性質(zhì)的氣團(tuán)活動(dòng)、鋒、氣旋和反氣旋的產(chǎn)生和移動(dòng)對(duì)氣候的形成有著重要的意義大氣環(huán)流的作用(2)常年受低壓控制，以上升氣流占優(yōu)勢(shì)的赤道帶，降水充沛，森林茂密相反，受高壓控制，以下沉氣流占優(yōu)勢(shì)的副熱帶，則降水稀少，形成沙漠來(lái)自高緯或內(nèi)陸的氣團(tuán)寒冷乾燥，來(lái)自低緯或海洋的氣團(tuán)溫和濕潤(rùn)一個(gè)地區(qū)在一年里受兩種性質(zhì)不同的氣團(tuán)控制，氣候便有明顯的季節(jié)變化大氣環(huán)流的作用(3)從全球而言，大氣環(huán)流在高低緯之間，海陸之間進(jìn)行著大量的熱量和水分輸送在經(jīng)向方向的熱量輸送上，大氣環(huán)流輸送的熱量約占80％

在大氣環(huán)流和洋流的共同作用下，使熱帶溫度降低了7～13