大气环流和气压带.doc

加油哈！热力环流的形成：热力环流是大气运动最简单的形式，由于地面的冷热不均而形成的空气环流。其形成过程为：受热地区大气膨胀上升，近地面形成低气压，而高空形成高气压；受冷地区相反，从而在近地面和高空的水平面上形成了气压差，促使大气的水平运动，形成高低空的热力环流。 热的地方空气受热膨胀上升，冷处收缩下沉。于是上空相同高度处，热地方单位面积空气柱重量（即气压）大，冷地方高空气压小，高空形成热冷的气流。热处气流流失后，整个空气柱减轻，地面形成低压，冷处则形成高压，近地面形成冷热的气流。加上上升、下沉气流，构成了热力环流。 总结：热力环流在现实生活中存在较为广泛，例如山谷风、海陆风、城市风等都是热力环流的具体体现城市风山谷风一、水平气压梯度力 基本概念地表受热不均，使同一水平面上产生了气压差异我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度只要水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高气压区流向低气压区的力，这个力称为水平气压梯度力在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区做水平运动，这就形成了风 可见，水平气压梯度力是形成风的主要原因二、形成原因与特征 气压梯度力产生原因示意图气压梯度力 在大气中由于气压在空间的分布不均匀，而作用于气块上的力。对单位质量的气块而言，气压梯度力的方向与等压面垂直，且从高气压指向低气压；它的大小与气压梯度的数值成正比，与空气密度成反比。水平方向上的气压梯度力在水平面上垂直于等压线，且由高气压指向低气压。在地面天气图上，经常存在一些高、低气压中心。通常在高气压区内，气块所受的水平气压梯度力垂直于等压线且由高气压中心指向外；而在低气压区内，气块所受的水平气压梯度力垂直于等压线且指向低气压中心。由于在大气中气压随高度的增加而减少，因此通常铅直方向上的气压梯度力与重力的方向相反。 因为气压差距而产生的力,称为气压梯度力 气压梯度计算公式 气压与空气密度成正比，密度愈大，气压愈高；只要气压有高、低的差别，就会有种力量使气压高处的空气，往气压低的方向流，就像水由高处往低处流一样。这种因为气压差距而产生的力，称为气压梯度力，因此，高气压内的空气应该从中心往外流，而低气压则由外向内流。然而事实上，气流并非直接由中心向外流或向中心流入，在北半球，高气压的气流是以顺时针方向向外旋出；低气压的气流则以逆时针方向向内旋入。在南半球，高气压的气流为逆时针方向旋出，而低气压则以顺时针方向旋入。 气压梯度力方向气压梯度力方向 (气压梯度:在同一水平面上气压高低不同,同地区之间产生的气压差也称水平气压梯度.) 结合一下.气压带的形成：气压带，由于地球表面纬度高低不同，接受太阳辐射的多少不同，于是形成不同的气压区域，这些区域就是气压带。 假设地球表面是平滑、均匀的，气压水平分布表现出纬向带状。地球上的水平气压带有七个，它们是： 2个极地高压带：分布在北极和南极极区，是空气受冷收缩、积聚，而高 空气流辐合，质量增多，在低空形成的高压带。冬季强度增大，范围扩展；夏季势力减弱，范围收缩。 2个副极地低压带：分布在南、北纬60及其两侧，各约五度。由于来自副热带高气压带的热空气向北移动来自极地高气压带的冷空气南下（北半球）两者相遇热空气被迫抬升地面形成低压而形成的。 2个副热带高压带：分布在南、北纬2030 的强大高压带，是自低纬高空向极流动的气流在地转偏向力作用下发生质量辐合形成。它随季节南、北移动达几十个纬度，活动范围约占地球的一半，是对大气环流影 响最大的气压带。 1个赤道低压带：分布在赤道附近。由于终年高温，空气受 气压带风带与气候的关系热膨胀上升，到高空向两侧外流，引起气柱质量减少，低空形成低压带。全球七个纬向气 压带排列规则，而且高、低压带交错分布。 气压带可随太阳直射点位置的变化而南北平移。就北半球而言，气压带的位置大致是夏季偏北，冬季偏南。上下移动各约五度。 地球上气压带和风带分布规律在理解三圈环流成因的基础上可采用以下简易记法。首先，掌握气压带的分布与名称。气压带以赤道为中心对称分布，高低压相间。第二，掌握风带名称、分布及风向。相邻两个气压带之间为风带，风向总是由高压指向低压，并运用地转偏向力的知识来画风向。风带也是以赤道为中心，南北半球对称分布。第三，高气压带均为下沉气流，晴天为主；低气压带均为上升气流，易成云致雨。但通过分析三圈环流成因可知，赤道低气压带与极地高气压带均是冷热不均引起的，属于热力成因；副热带高气压带和副极地低气压带属于动力成因。第四，注意上图所绘的是太阳直射点在赤道附近时的风、压状况，而实际上气压带、风带随太阳直射点的季节移动而移动。第五，上图是假设地表均匀状况，而事实上受海陆分布的影响，气压带、风带要复杂得多。 气压带和风带的季节移动由于地球的公转运动，太阳直射点随季节的变化而在南北回归线之间移动，同时引起气压带和风带的季节移动。春秋分时，太阳直射赤道，赤道低气压带位于赤道两侧南北纬5之间。从春分到夏至，太阳直射点自赤道逐渐北移至北回归线。夏至时，气压带和风带 气压带的季节移动比春分时北移5左右。这时的赤道低气压带北移至赤道与北纬10之间；由于太阳直射北回归线的时间很短，低气压带来不及形成，所以赤道低气压带不可能移到北回归线附近。但这时南半球的东南信风可以一直吹到赤道，甚至有一部分可越过赤道，吹送到北半球，并偏转成西南风。 从夏至到秋分，太阳直射点又逐渐南移至赤道；从秋分到冬至、又南移到南回归线。这时地面上的气压带和风带，比秋分时一般南移5左右，比夏至时南移10左右。例如，赤道低气压带这时已南移至赤道与南纬10之间，北半球的东北信风可一直吹送到赤道，并有一部分越过赤道，偏转成西北风。由于气压带和风带随季节变化而南北移动，所以在南北纬515、3545、6070之间的地带便成为风带的过渡地带。 气压带、风带的形成是全球性大气环流的结果，由于大气环流的规律性，使得地球上气压带，风带的分布也具有明显的规律性。从全球看，气压带与风带是相间分布的，即两个气压带之间必定存在一个风带。再从气压带来看，全球七个气压带是高低相间分布的，且以赤道为轴南北对称分布。而风带的分布是以赤道为轴南北对称分布的，即南北半球的信风带，西风带和极地东风带。各气压带的高低性质主要取决于各气压带气流在垂直方向上的运动方式，即上升和下沉，凡盛行下沉气流的区域，必定为高气压带，而盛行上升气流的地区，则为低气压带。七个气压带中，三个低压带，四个高压带。关于风向的确定，主要依据高低气压的相对位置和风带所在的半球(南或北)，因为风总是由高压区流向低压区，并在地转偏向力的作用下形成的。高压带一定是风的辐散区，而低压带一定是风的辐合地。 气压带分布假设地球表面是平滑、均匀的，气压水平分布表现出纬向带状。地球上的水平气压带有七个，它们是： 气压带按照地理位置，从赤道向两极依次分为 :赤道低压带(分布在赤道附近),副热带高压带(南北纬30度附近),副极地低压带(南北纬60度附近).极地高压带(南北极点附近). 赤道低气压带在赤道及其两侧，是太阳高度角最大的地带，这里受太阳光热最多，地面增温也高，接近地面的空气受热膨胀上升，空气减少，气压降低。这样在南北纬5之间的地区，就形成了一个低气压带一赤道低气压带。 副热带高气压带由赤道低气压带上升的气流，由于气温随高度而降低，空气渐重，在距地面4-8公里处大量聚集，转向南北方向扩散运动，同时还受重力影响，故气流边前进，边下沉，各在南北纬30附近沉到近地面，使低空空气增多，气压升高，形成了南北两个副热带高气压带，它是因为空气聚积，由由动力原因形成的，属暖性高压。 极地高气压带在地球南北两极及其附近是纬度最高的地区，这里的太阳高度角最小，接受的太阳光热也最少，终年低温，空气冷重下沉，地面空气多，气压较高，形成南北两个极地高气压带，它是由热力原因形成的冷高压。 为了区别以上两个高压，需要指出在一般条件下，气温高的地方，因近地面大气受热膨胀，到高空堆积起来，使高空空气密度增大，那里的气压比同一水平面上周围的气压都高，形成高气压，于是空气便从高气压向周围气压低的地方扩散，这样气温高的地方，空气质量就减少了，地面上随承受的压力就减低，形成低气压；气温低的地方空气收缩下沉，高空空气密度减小，形成低气压，这是周围的空气就会来补充，使气温低的地方空气柱的大气质量增多，地面气压因而增高，成为高气压。所以近地面空气受热，气压下降，空气冷却，气压升高。高空气压的高低与地面气压经常是相反的。因为气温高的地方，空气上升后在高空堆积，密度增大，形成高压；气温低的地方，空气下降后，在高空密度减小形成低压。这是由于热力原因形成空气中的高压和低压。 副极地低气压带这个气压带在南北纬60附近，由于这个地带处于副热带高气压带和极地高气压带之间，是一个相对的低压带。 这样，在假设不自转的地球上，就形成了上述的七个气压带。 地球是在一刻也不停地自转和公转着。因此，在上述七个气压带的形成过程中就伴随着空气的运动。而空气运动的方向总是从高压指向低压。因为大气是紧紧围绕着地球表面，大气在从高压区流向低压区的运动过程中，同时也随着地球一同自西向东转动着。这样大气还要受到一个由于地球自转而产生的力的影响，这个力就是地球自转偏向力，它在北半球总是使运动着的大气向右偏斜，在南半球总是向左偏斜。这样，风的运动方向就不是正直的由高压指向低压，而是在北半球发生了右偏，北风变成了东北风；南半球发生了左偏，南风变成了东南风。 形成原因地球上不同纬度地区所得到的太阳辐射是不同的。因而气温的高低也随纬度而变化，同时气压也跟着变化。 辐射越强，气温越高；辐射越弱，气温越低。 纬度越低，气温越高；纬度越高，气温越低。 气温越低，气压越高；气温越高，气压越低。 大气总是由气压高的地方，吹向气压低的地方，从而在地球上形成不同的气压带和风带。全球性大气环流具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大气环流是大气运动的一种主要形式，它使高低纬度之间，海陆之间的热量和水汽得到交换，调整了全球的水热分布，对全球的热量平衡和水量平衡有重要作用，也是各地天气变化和气候形成的重要因素。本节课主要讲述最具典型意义的两种环流形式：三圈环流和季风环流。下面我们先来学习三圈环流。一、三圈环流赤道与极地间的闭合环流图为了简化起见，假设大气是在均匀的地球表面上运动的，而且不考虑地球自转的影响，此时，引起大气运动的因素是高低纬度间的受热不均。因而在终年炎热的赤道地区，大气受热膨胀上升；在终年严寒的两极地区，大气冷却收缩下沉。这样，在高空，赤道形成高气压，气压梯度力的方向指向极地，大气由赤道上空流向两极上空。在近面，赤道地区形成低气压，两极形成高气压，气压梯度力的方向指向赤道，大气由两极流回赤道。因此，在北半球，赤道和极地之间形成了单圈闭合环流。如上图。1.全球大气运动单圈环流但实际上赤道与极地间的这种闭合环流是不存在的，因为地球时刻不停地自转着，大气一开始运动，马上就受到地转偏向力的影响，从而形成了三圈环流。2.全球大气运动三圈环流由于地球时刻不停地自西向东自转着，此时仍然假设地表性质均一，则引起大气运动的因素是高低纬之间的受热不均和地转偏向力。以北半球为例，说明此时大气运动情况。赤道地区上升的暖空气(画箭头)，在气压梯度力作用下，由赤道上空向北流向北极上空(南风)，受地转偏向力影响，由南风逐渐偏转成西南风(画箭头)，到30N附近上空时，风向偏转到与等压线平行，变成了西风。这样气流就不能继续向北流向北极，而是变成自西向东运动了。由于赤道地区上空的空气源源不断地流过来，又不能继续北进，便在30N附近上空堆积，空气密度加大产生下沉气流(画箭头)，这样使得低空气压增高，形成副热带高气压带。在低空，气压梯度力的方向是由副高指向赤道低气压带，大气在向南流动过程中逐渐向右偏转，形成了东北信风(画箭头)。这样在赤道与30N之间形成一个低纬度环流圈。(1)低纬环流近地面，副热带高气压带一部分气流向赤道低压带流去。另一部分气流向北流，在地转偏向力影响下，由南风逐渐向右偏形成西南风，也叫盛行西风(画箭头)。与此同时，从极地高气压带向南流的气流，逐渐向右偏形成东北风，又叫极地东风(画箭头)。盛行西风与极地东风这两支冷暖不同的气流，在60N附近相遇，形成上升气流，在低空形成副极地低压带。上升气流到高空，一部分流向副热带高气压带上空(画箭头)为补充副热带高气压带下沉气流的来源(画箭头)。这样在30N与60N之间形成一个中纬环流圈。(2)中纬环流北纬60附近的上升气流，另一部分流向极地上空(画箭头)，补充极地高气压带下沉气流(箭头)。这样在60N与极地之间形成一个高纬环流圈。(3)高纬环流在南半球，同样存在着低纬、中纬、高纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力使气流向左偏转，所以环流的方向与北半球不同。这样，在近地面，全球共形成7个气压带和6个风带。(图)7个气压带即：赤道低气压带，南、北半球的副热带高气压带，南、北半球的副极地低气压带和南、北半球的极地高气压带。在气压带之间的风带为：南、北半