《气象学与气候学教学课件》6周一

课堂练习 已知30 N某处850hPa等压面上两等高线之间的距离450km 并且850hPa和500hPa之间气层的平均温度梯度为1 C 100km 梯度方向指南方 试问500hPa上的地转风速是多少 风向如何 450km 1480 1500 温度梯度朝南 南高北低 热成风朝东 又850hPa地转风朝东 因此500hPa地转风朝东 Vg850 VT 大气环流 大气环流 地球大气较大空间范围 较长时间尺度上的空气流动 及其对地球大气热量 动量 能量和水汽的全球输送形成的主要因子太阳辐射地球自转地表性质 海陆差异 地形起伏 太阳辐射地球各纬度所接受的太阳辐射强度不同 高低纬度之间存在温度差异 形成南北之间的气压梯度 引起大气运动 假设 1 地球表面统一被水覆盖 排除海陆热力差异以及地形作用 2 太阳始终直射赤道 排除辐射的季节差异 3 地球不旋转 排除科氏力对风的影响 Hadley单圈环流 删除第3条假设 考虑地球自转作用 地转偏向力 三圈环流 低纬Hadley环流中纬Ferrel环流高纬极地环流 四个气压带 赤道低压带 副热带高压带 副极地低压带 极地高压带四个风带 赤道无风带 东北信风带 盛行西风带 极地东风带 对于高空 风带是 西风 东风 西风的分布 删除第1条假设 考虑海陆热力差异 高空和地面 高空 冬季 海洋温度比陆地高 空气流经海洋温度升高 流经大陆温度降低 根据压高公式 大陆东岸有低压槽 西岸有高压脊 使得高空的西风气流有南北摆动的波状气流 地面 冷的表面有利于形成高气压 暖的表面有利于形成低气压 考虑地形起伏 气流受到地形阻碍 会以爬坡流和绕流的形式通过地形 青藏高原相对四周大气来说 夏季是热源 冬季是冷源 青藏高原对中国东部地区的影响有动力作用 也有热力作用 研究表明 地形高度存在一个临界值 大致在1500m 高于1500m 气流以绕行为主 低于1500m 气流可以怕越山坡 对于大地形迎风侧空气辐合 高压脊背风侧空气辐散 低压槽 无论冬夏低纬为深厚东风中纬为深厚西风高纬为浅薄东风 北半球冬季 北半球夏季 U 东西向的风 西风为正值 对流层的中上层 除赤道地区有东风外 各纬度几乎是一致的西风 且西风跨越的纬距随高度增加 机理在于热成风 平均经圈环流 V W 南北垂直向的风 南风 朝上为正值 低纬环流 Hadley环流 直接热力环流中纬环流 Ferrel环流 间接热力环流高纬环流 极地环流 直接热力环流 1 无论冬夏 对流层中层是一个弱的风速中心 低纬经向风强 高纬弱2 经向风远小于纬向风 大气运动以东西向为主 但是经向运动对空气的温度 湿度南北交换有重要作用 平均水平环流 纬向环流受到扰动后发展起来的槽 脊和高 低压环流 1月 冬季 对流层中上层 500hPa 平均水平环流 冬三夏四 东亚大槽 北美大槽 欧洲浅槽等高线密集 槽脊强度大 大槽处的平均风速较大 可达20 25m s 7月 夏季 东亚大槽东移 北美大槽 欧洲西岸 贝加尔湖上空浅槽等高线系数 槽脊弱 低压槽的平均风速达到10 14m s 极地上空全年被低压占据 低纬度地区上空全年都有高压存在 冬季 绕极地的涡旋扩大范围 强度增加 夏季 低纬度的副热带高压向北伸展 范围扩大 强度增强 冬季 夏季 对流层低层平均水平环流 高低压系统 北半球冬季 主要活动中心是两个低压和几个高压 低压 一个是阿留申低压 与高空东亚大槽相对应 另一个是冰岛低压 与北美大槽相对应 高压 西伯利亚高压 北美高压 太平洋高压和大西洋高压 前两个为冷高压 后两个为副热带高压 南半球夏季 高纬度带内 盛行西风低压 澳大利亚 南美洲和非洲南部大陆高压 南太平洋 印度洋和南大西洋副热带高压 1月 夏季与冬季的最突出的差别是冬季大陆上的两个冷高压在夏季变成了两个热低压 亚洲低压和北美低压 阿留申低压和冰岛低压在夏季虽仍存在 但比冬季弱得多 副热带高压夏季显著北移 海上的两个副热带高压变得非常强大 南半球冬季 高纬度带内 盛行西风 范围扩大 海洋上的高压与大陆上的高压基本连成一个高压带 在高低空及中高低纬均可出现 一般长几千km 宽几百km 厚几km 低空急流V 12m s高空急流V 30m s 急流 Jetstream 指强而狭窄的气流带 是风场上的一个突出特征 低空急流 对流层低层 1 3km 中低纬地区 风速12 30m s 风向多是西南 偏南 东南 偏东 低空急流作用 输送较多的水汽 形成稳定的水汽辐合 引起大范围的上升运动 为对流提供有力的热力环境 并延长对流活动的持续时间 我国西南低空急流易造成春季连阴雨天气 有利于夏季梅雨等持续性降水天气 急流区大多与对流层上层水平温度梯度很大的锋区相对应 热成风效应 高空急流 对流层上层或平流层中 温带急流 副热带急流 热带东风急流 由于锋区附近温度水平梯度最大 根据热成风原理 在行星锋区附近 西风风速随高度增大也最快 水平风速切变 u y约5m s 100km 垂直风速切变 u z约5 10m s km 温带 极锋 西风急流 与中高纬行星锋区对应 位置不稳定 冬40 60 N 夏70 N 300hPa附近 平均风速45 55m s 副热带西风急流 与中低纬行星锋区相联系 形成于副高北缘 冬25 32 N 夏北移10 15 平均高度11 13km 中心平均风速 冬60m s 夏较弱 冬季副热带急流轴平均位置及极锋急流活动地带 极锋急流的位置逐日变化很大 副热带急流位置稳定少变 急流入口 由于气压梯度力大于科氏力 入口风速北偏 1处有强辐合 2处有弱辐散急流出口 由于气压梯度力小于科氏力 出口风速南偏 3处有强辐散 4处有弱辐合 对于常见的一般情况 比如气旋性弯曲急流带 一般急流入口辐合 急流出口辐散 在急流入口区 由于高空辐合 造成空气下沉 在地面形成高压 天气易晴朗在急流出口区 由于高空辐散 造成空气上升 在地面形成低压