《气象学与气候学教学课件》4周一.ppt

上节课重点： 1、地转风的表达式 方向：背风而立，右手高压 2、梯度风 方向：平行于等压线（或等高线），满足背风而立，右 手高压 北半球，气旋中心是低压，反气旋中心一般是高压 气旋的梯度风小于地转风，反气旋的梯度风大于地转风 热成风实质上是等压面坡度随高度变化的反映，是由气层 内水平方向温度分布不均匀造成的（斜压大气） 温压线平行 温压线不平行 热成风反映了气层温度的水平分布情况 根据压高公式，温度高的气层等压面之间的距离较大 那么根据热成风的方向和大小可以判断各层等压面的坡度情况 冷暖 p2 p1 H H 热成风原理的应用 1、应用单站测风记录，判断高空冷暖平流 通过不同高度探空资料给出的风矢，可以判断地转风方向， 从而判断气层的温度平流性质 2、根据热成风与气层平均温度梯度之间的关系，估算另一高度 上的地转风 3、判断气压场和温度场的空间结构 已知30N附近的温度经向梯度为0.75K/,假设地面附近 (1000hPa)地转风为0，求250hPa高度处的风速风向。 风速随高度增加，方向不变，深厚系统，一般有暖高压，冷低压 风速随高度减小，方向甚至反向，浅薄系统，有暖低压，冷高压 风向随高度有明显改变，说明等压线和等温线夹角较大 摩擦层中的风 摩擦造成的地转偏差 D=Vs-Vg 地转偏差方向垂直于摩擦力指向右侧 摩擦力对大气运动的影响：气压梯度力G、地转偏向力A、 摩擦力F，三力平衡 摩擦层中风随高度增加而向右偏，Ekman螺线 近地面风的季节性变化和 日变化 我国，夏季多偏南风，冬 季多偏北风。冬季等压线 比较密集，冬季风往往大 于夏季风。 风速夜间最小，早晨渐渐 增强，大约在下午23时， 风速达到最大，半夜前后 出现无风的稳定现象。原 因在于上下层动量的传送 F=-kV A=fV 海陆风 山谷风 水平运动与垂直运动辐合辐散 z坐标系连续方程 为速度散度 如果流体不可压缩则 P坐标系的连续方程 为p坐标系中的垂直速度 p坐标中的垂直速度与z坐标中的垂直速度方向相反 上升运动w0,0 不可压缩流体连续方程 可压缩流体连续方程 水平运动与垂直运动的关系： 气流辐合伴随上升运动，气流辐散伴随下沉运动 垂直运动：系统性垂直运动和对流运动 系统性垂直运动通常指由于水平气流的辐合、辐散，锋面 和地形的强迫抬升作用引起的大范围的上升和下沉运动 特点：垂直速度小、持续时间长，能造成连续性降水 对流运动通常指由热力作用引起的垂直运动 特点：范围小，发生、发展时间短，垂直速度大，引起阵 性降水、雷暴、冰雹和龙卷等强对流天气 作业 （1） a、大致画出A、B的风速方向 b、假设A、B在30N附近，空 气密度1.2kg/m3,求A，B两处 的地转风大小 c、试问A、B两处的实际风速 与之前a中计算的风速大小关 系如何，并解释 （2）探空气球测得风矢如图 ，试问该气层中是冷平流还 是暖平流，并解释 （3）4-14 图（2） 图（1） 大气圈 (Atmosphere) 水圈 (Hydrosphere) 冰雪圈 (Cryosphere) 岩石圈 (Lithosphere) 生物圈 (Biosphere) 气象学(meteorology)：研究大气中各种物理、 化 学的性质、 现象及其变化规律，以揭示大气中的 各种物理、 化学现象和过程的发生发展本质 气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等 气温：表示空气冷热程度，单位：C，K，F 气压：大气的压强，单位面积上空气柱的重量，单位：hPa，mb 1hPa=100N/m2 湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量 饱和水汽压：水汽压达到某极大值，空气呈饱和状态 绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量,即水汽密度 水汽压：大气中水汽所产生的压力（e） 混合比：水汽的质量与干空气质量的比值 相对湿度：实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值， 反映了湿空气距离饱和的程度 比湿：水汽的质量与气团总质量的比值，单位g/g，g/kg 饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差，用变量d表示, d=es-e 露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使 水汽相对于水面达到饱和时的温度 降水：从天空降落到地面的液态或者固态水 降水量单位mm 雪深单位cm，雪压单位g/cm2 风：空气的水平运动，包括风速和风向 云：水汽达到饱和，凝结成小水滴或者凝华成小冰晶，漂浮 在空气中便成为云或雾 云况通常用云量和云状来表示 干空气：除了固、液态微粒及水汽以外的空气，N2、O2、Ar 、O3、CO2 湿空气：干空气+水汽 水汽越多，虚温越高 单位压强高度差h与压强p成反比，与温度t成正比 当上下等压面一定 冷暖 p2 p1 H H 辐射 太阳辐射到达地面怎样耗散？ 地面和大气之间的辐射关系如何？ 气温的日变化、年变化是怎样的？ 热量 大气在上升和下降中的温度变化情况 气层的稳定状况 运动 大气的运动是有规律的？ 单位时间落到大气上界任一地点的单位水平面上的辐 射能量为 太阳辐射在大气中的减弱吸收、散射、反射 大气吸收：紫外线大部分由臭氧吸收，可见光几乎不 吸收，红外线主要由水汽和二氧化碳吸收。 太阳辐射散射：散射分子或者散射质点将入射的辐射重新向 各方向辐射出去的一种现象。瑞利散射,米散射,光学散射 直接辐射主要受太阳高度角和大气透明度影响 中国地区的太阳总辐射最大值出现在青藏高原西南部，最 小值出现在四川盆地西南部和贵州北部 大气辐射：大气吸收绝大部分的地面辐射，同时也放射辐射能 大气辐射一部分向上外逸到太空，另一部分向下到达地面（称 之为大气逆辐射） 地面辐射：地面以自己的温度向外放射辐射能 地面有效辐射：地面所放射的辐射量与被地面所吸收的大气 逆辐射量之差 地面辐射差额：地面吸收的太阳辐射与地面有效辐射之差 日变化、年变化、随纬度变化、随天空状况变化P47-48 水温日变化：海洋日变化较小，0.5C以下，湖面或者大河 25C 海温日变化：最高点发生在15:0016:00，最低点在日出后 不久 年变化：最高在8月，最低在23月，变幅比陆地要小得多 陆地表面日变化：最高点通常在13:00前后，最低点发生在 日出时 年变化：与太阳辐射年变化曲线几乎平行，最高在7月，最 低在1月 气温日较差：气温最高值与最低值之差，受纬度、季节 、下垫面性质、海拔高度、天气状况 气温年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差，与纬 度、地表性质、天气情况有关 热量 物理意义(干绝热过程)： 1、T仅与P有关 2、p升高，T指数升高 3、气块上升，T指数下降 凝结高度的近似计算公式： H=123(T0-Td0) 干绝热过程：升降气块内部无水相变化，并且与外部无 热量交换的过程 湿绝热过程：饱和湿空气在升降过程中内部有水相变化 ，与外界无热量交换的过程 位温：气块沿干绝热过程移动到标准气压（1000hPa）处所 具有的温度