空气的水平运动

第一章 大气的状态及其运动,第三节 空气的水平运动,一、风的表示和测量 二、风的形成 三、风的变化 四、风对飞行的影响,主要内容,一、风的表示和测量,1.风的表示气象上的风向是指 风的来向，常用360或16个方位来表示,风的16个方位表示,风速,风速是指单位时间内空气微团的水平位移，常用的风速单位是： 米/秒（m/s）， 千米/小时（km/h）， 海里/小时（nm/h）也称为节（KT）,2.风的测量,（1）仪器测量 风向风速仪、 测风气球、 风袋、 多普勒测风雷达等。,风向风速仪,测风气球,风袋,多普勒测风雷达,2.目视估计-风力等级表,二、风的形成,（一）形成风的力 （二）风的形成及风压定理,（一）形成风的力,1 水平气压梯度力2 地转偏向力 3 摩擦力4 惯性离心力,1.水平气压梯度力,由水平气压梯度引起的作用在单位质量空气上的压力差就是水平气压梯度力,水平气压梯度的意义,水平气压梯度可以表示单位体积的空气块受到的水平静压力,水平气压梯度力的大小和方向,大小：与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比方向：垂直于等压线由高压指向低压,2.地转偏向力,定义：由地球自转引起的使相对于 地球运动的物体偏离原来运 动方向的力,地球旋转的作用,地转偏向力的大小和方向,地转偏向力的大小：地转偏向力的方向垂直于物体运动的方向，在北半球指向右，在南半球指向左。,3.摩擦力,空气在近地面运动时，地表对空气产生的阻碍作用即摩擦力。 摩擦力可表示为： 式中K为摩擦系数，它取决于地表的粗糙程度；负号表示R与V的方向总是相反的。,4.惯性离心力,空气在地球表面上作圆周运动时要受到惯性离心力的作用。 惯性离心力的方向与速度V垂直，由曲率中心指向外缘。惯性离心力的大小为,（二）风的形成及风压定理,1.自由大气中风的形成及风压定理2.摩擦层中风的形成及风压定理,1.自由大气中风的形成,地转风,由气压梯度力与地转偏向力相平衡而形成的风，称为地转风。,自由大气中的风压定理,风沿着等压线吹，在北半球背风而立，高压在右，低压在左，等压线越密，风速越大。南半球风的运动方向与北半球相反。,自由大气中低压区和高压区的风,结 论,北半球低压区空气逆时针旋转 高压区空气顺时针旋转,在北半球穿过低压区飞行，先碰到左侧风，后碰到右侧风。在北半球穿过高压区飞行，先碰到右侧风，后碰到左侧风。,应 用,2.摩擦层中风的形成及风压定理,摩擦层是指从地面到1500米高度的气层,图2-10 摩擦层中风的形成,摩擦层中的风压定理,摩擦层中的风压定理： 风斜穿等压线吹，在北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方，等压线越密，风速越大。南半球风的运动方向与北半球相反,摩擦层大气中作曲线运动的空气块,低压附近的风是沿逆时针方向向内吹高压附近的风是沿顺时针方向向外吹,已知气压场，判断风场（摩擦层）,风压定理的应用,已知气压场，判断风场（自由大气）,三、风 的 变 化,（一）摩擦层中风的变化 （二）自由大气中风的变化（三）地方性风,（一）摩擦层中风的变化,1.风随高度的变化2.日变化3.风的阵性,1.摩擦层中风随高度的变化,在北半球随高度增加，风速增大，风向右偏。南半球风向变化相反。,北半球摩擦层中风随高度变化示意图,2.摩擦层中风的日变化,白天，近地面的风风速增大，风向向右偏转，上层风的变化则相反。晚上，下层风风速减小，风向向左偏转，上层风速增大，风向右偏转。,3.摩擦层中风的阵性,乱流涡旋随大范围基本气流一起运动，引起局地风向不断改变，风速时大时小，形成风的阵性。,阵风的形成,（二）自由大气中风的变化,1.自由大气中风随高度变化的原因 由于水平方向上温度分布不均而造成在一定高度上出现气压差，而形引起风的变化,风随高度的变化,热成风,定义：由气温的水平差异而形成的风称 为热成风。规律：风沿着等温线吹，在北半球背热 成风而立，高温在右，低温在左 等温线越密，风速越大。,西风急流的形成,由于北半球南高北低的温度分布，热成风为西风，高度越高，风速越大。上升到一定高度后，就可能形成西风急流。,（三）地方性风,一些特殊的地理条件也会对局地空气运动产生影响，形成与地方性特点有关的局部地区的风，称为地方性风。 主要的地方性风有： 1.海陆风 2.山谷风 3.峡谷风 4.焚风,焚 风,四、风对飞行的影响,（一）风对飞机起飞着陆的影响（二）风对飞机航行的影响,风对飞机起飞着陆的影响,地面顺风地面逆风地面侧风,地面侧风,高空风对飞行的影响,高空顺风：会增大地速、缩短飞行时间、减少燃油消耗、增加航程。高空逆风：会减小地速、增加飞行时间、缩短航程。高空侧风：会产生偏流，需进行适当修正以保持正确航向。,风与地速,高空侧风,1:形成风的原动力是 A水平地转偏向力 B水平气压梯度力 C地球的旋转运动2:机场上常用风向带来估计风速,当风向袋吹平时,风速已达 A;56m/s B ;610m/s C;10- 12m/s3:在北半球,飞机由高压区飞向低压区,航线上一定会碰上 A左侧风 B右侧风 C顺风.4:关于山谷风,正确的说法是 A山谷风是由于海陆差异而的热力环流 B沿着山谷吹的风称为山谷风 C白天风由山谷吹向山坡,5 空气在运动时，是什么力阻止了空气直接从高压区流向低压区A 水平气压梯度力B 地转偏向力C 地面摩擦力6 在赤道地区1000米高空，作水平直线运动的空气质点所受的水平作用力主要有 A水平气压梯度力和惯性离心力 B水平气压梯度力和地转偏向力 C水平气压梯度力和摩擦力,7在北半球离地面900米的高度处的风与地面风的关系如何A 900米高度的风与地面风的风向一致，但由于摩擦作用，地面风风速要小些B 900米高压的风与等压线平行，而地面风偏向900米高压风的右边，并常常要弱些C 地面风由高压朝低压方向斜穿等压线，9