气压与风PPT学习教案

1、会计学1气压气压(qy)与风与风第一页，共37页。第1页/共37页第二页，共37页。(1)(1)当当T T相同时相同时, ,气压越高地方气压越高地方, ,单位单位气压高度差越小，气压随高度递气压高度差越小，气压随高度递减越快减越快(2)(2)当当P P相同时相同时 空气柱空气柱T T越高单位气越高单位气压高度差越大，气压随高度递减压高度差越大，气压随高度递减越慢越慢-40 -20 0 20 40 1000hpa6.87.48.08.69.2500hpa13.714.816.017.218.3100hpa68.374.180.085.991.7第2页/共37页第三页，共37页。 P1P2gH 为

2、气柱中空为气柱中空气的平均气的平均(pngjn)密度密度 静止静止(jngzh)大气中大气中：重力重力(zhngl)加加速度速度 气柱厚度气柱厚度 所取两点的高所取两点的高度度 Z1与与Z2之差之差 气体膨胀系数气体膨胀系数，等于，等于1/273 拉普拉斯压高公式：拉普拉斯压高公式： Z18400(1+at)lg(P1/P2) 两点之间气两点之间气柱的平均温柱的平均温度度 第3页/共37页第四页，共37页。例：已知某山脚处海拔高度为例：已知某山脚处海拔高度为130米，在山脚下米，在山脚下 测得气压为测得气压为1006hpa气温为气温为17.8;同时同时, 在山顶在山顶(shn dn)测得气压为

3、测得气压为873hpa，气温，气温为为11.2。 求该山顶求该山顶(shn dn)的海拔高度是多少米的海拔高度是多少米? 解：已知解：已知P11006hpa，t117.8，Z1130m; P2873hpa，t211.2，求，求Z2? 先求得两点的平均温度先求得两点的平均温度t14.5，代人公式，代人公式(gngsh) Z2-130.0l8400(1十十14.5/273)lg(1006/873) 解得解得 Z2=1300米，米， 即该山的海拔高度约为即该山的海拔高度约为1300米米第4页/共37页第五页，共37页。三、气压场（气压的空间分布）与气压系统（各种不同三、气压场（气压的空间分布）与气压

4、系统（各种不同的气压形势）的气压形势） 1 1、等压面、等压面 空间气压相等各点连接而成的面叫等压空间气压相等各点连接而成的面叫等压 面，通常用来表示气压的分布形式。面，通常用来表示气压的分布形式。 2 2、气压场的基本形式、气压场的基本形式 低压：由一系列闭合等压线构成低压：由一系列闭合等压线构成(guchng)(guchng)的，中心的，中心气压低，类似于凹气压低，类似于凹 陷盆地。（气旋）陷盆地。（气旋） 高压：由一系列闭合等压线构成高压：由一系列闭合等压线构成(guchng)(guchng)的，中心的，中心气压高，类似于凸气压高，类似于凸 起山丘。（反气旋）起山丘。（反气旋） 低压槽（

5、或槽）：从低压向外伸出的狭长区域，或一低压槽（或槽）：从低压向外伸出的狭长区域，或一组未闭组未闭 合的等压线向气压较高的一方突出的部分。低合的等压线向气压较高的一方突出的部分。低压槽中压槽中 各等压线弯曲最大处的连线称为槽线，各等压线弯曲最大处的连线称为槽线， 类似山类似山谷。谷。 高压脊（或脊）：由高压向外伸出的狭长区域或一组高压脊（或脊）：由高压向外伸出的狭长区域或一组未闭合未闭合 的等压线向气压较低的一方突出部的等压线向气压较低的一方突出部分。脊分。脊 的各等压线弯曲最大处的连线称为的各等压线弯曲最大处的连线称为脊线，脊线， 类似山脊。类似山脊。 鞍形场（鞍）：由两个高压与两个低压交错相

6、对而鞍形场（鞍）：由两个高压与两个低压交错相对而形成的中形成的中 间区域。间区域。第5页/共37页第六页，共37页。（2 2）温压场不对称系统）温压场不对称系统大气中气压系统的温压场配置绝大大气中气压系统的温压场配置绝大多数是不对称的多数是不对称的第6页/共37页第七页，共37页。第7页/共37页第八页，共37页。一、风的基本概念一、风的基本概念 空气相对于地面的运动称为风。一般情况下，风是指空气运动的水平分量。风向是指风吹来的方向，常用十六方位表示。风速是空气在单位时间内移动的水平距离，常用米秒-1为单位。 空气运动时，总是带有乱流性的，在固定的空间位置上，表现出风向和风速的明显变动，此现象

7、称为风的阵性。因此，在风向、风速的仪器测定和资料使用上，就有瞬时值和平均值两种。 大气中水平风速一般为10102米秒-1，最大可达百米以上。垂直运动速度比水平风速小两个量级，为10-210米秒-1，仅在局部范围短时间内才出现每秒几米、十几米的数值。 第8页/共37页第九页，共37页。图图 4-2 风向风向(fngxing)方位图方位图 风向通常风向通常(tngchng)(tngchng)用用1616个方位来表示，有的是用方个方位来表示，有的是用方位度位度( (共分共分360360度度) )。第9页/共37页第十页，共37页。二、作用于运动(yndng)空气的力 当空气质点作曲线运动时，受到惯性

8、离心力的作用。其大小为： 式中C为惯性离心力；V为空气质点的线速度；r为运动轨迹的曲率半径。 气压梯度是由高压指向低压的方向上(垂直于等压线方向)，单位距离内气压的改变量。其数值为 其中p为n距离内气压的改变量。气压梯度力的数值为： 摩擦力(R)的方向和运动方向相反，其大小和运动速度成正比： R-KV 式中K是摩擦系数，V为运动速度。 第10页/共37页第十一页，共37页。 在转动的地球上，空气除了受到气压梯度力的作在转动的地球上，空气除了受到气压梯度力的作用外，还受到由于地球自转用外，还受到由于地球自转(zzhun)所造成的地转偏所造成的地转偏向力的作用。水平地转偏向力的大小可由下式表示：向

9、力的作用。水平地转偏向力的大小可由下式表示： A2 V sin 式中式中 为地球自转为地球自转(zzhun)角速度，等于角速度，等于7.292xl0-5rad/s，V为风速；为风速； 为纬度。为纬度。 （1）与风速成正比）与风速成正比 （2）与纬度成正比）与纬度成正比 （3）不论空气运动）不论空气运动(yndng)方向怎样改变，地转方向怎样改变，地转偏向力总是垂直于运动偏向力总是垂直于运动(yndng)方向。在北半球，地方向。在北半球，地转偏向力指向运动转偏向力指向运动(yndng)方向的右方；在南半球指方向的右方；在南半球指向左方。地转偏向力只能改变运动向左方。地转偏向力只能改变运动(ynd

10、ng)的方向，的方向，不改变空气相对地球的运动不改变空气相对地球的运动(yndng)速度。速度。第11页/共37页第十二页，共37页。 地转偏向(pinxing)力、惯性离心力和摩擦力虽然不能使空气由静止状态转变为运动状态，但却能影响空气运动的方向和速度。气压梯度力和重力既可以改变空气的运动状态，又可以使空气由静止状态转变为运动状态。 气压梯度力是使空气产生运动的直接(zhji)动力，最基本的力。 地转偏向力对高纬地区或大尺度的空气运动影响较大，而对低纬地区特别是赤道附近空气的运动，影响甚小； 惯性离心力是空气在做曲线运动时起作用，在空气做近似于直线运动时可以忽略不计； 摩擦力在摩擦层中起作用

11、，而对自由大气中的空气运动不予考虑。 第12页/共37页第十三页，共37页。地转风梯度(t d)风第13页/共37页第十四页，共37页。1 1、地转风、地转风 （1 1）地转风的形成（概念）地转风的形成（概念） 在等压线平直的气压场中在等压线平直的气压场中，空气作水平运动，空气作水平运动(yndng)(yndng)时会受到水平气压梯度力和水时会受到水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当这两力达到平衡，空气就沿着与等平地转偏向力的作用，当这两力达到平衡，空气就沿着与等压线平行的方向作水平等速直线运动压线平行的方向作水平等速直线运动(yndng)(yndng)，此时的风，此时的风叫做地转风。叫做

12、地转风。 （2 2）地转风的方向）地转风的方向 地转风的方向与水平气压场之间的地转风的方向与水平气压场之间的关系是，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半关系是，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反，这个规律称为白贝罗风压定律。球相反，这个规律称为白贝罗风压定律。（一）自由（一）自由(zyu)大气大气(高层大气高层大气)中空气的水平运动中空气的水平运动第14页/共37页第十五页，共37页。图图5.13 地转风形成地转风形成(xngchng)示意图示意图第15页/共37页第十六页，共37页。（3 3）地转风的大小）地转风的大小(dxio)(dxio)A=G 即即 npD DD

13、 Dr r1=2Vsin V= F Fsin1r rnPD DD D2 当空气密度和地理纬度一定时，地转风的风速与气当空气密度和地理纬度一定时，地转风的风速与气压梯度压梯度(t d)成正比。即地转风的风速随等压线的疏密成正比。即地转风的风速随等压线的疏密程度而变，当等压线愈密（气压阶小）时，地转风的风程度而变，当等压线愈密（气压阶小）时，地转风的风速愈大。速愈大。 当空气的密度与气压梯度当空气的密度与气压梯度(t d)一定时，地转风的风一定时，地转风的风速与地理纬度的正弦成反比，即低纬度地转风大于高纬速与地理纬度的正弦成反比，即低纬度地转风大于高纬度。但由于低纬度气压梯度度。但由于低纬度气压梯

14、度(t d)力很小，地转风也很力很小，地转风也很小。小。 当气压梯度当气压梯度(t d)和地理纬度不变时，地转风的风速和地理纬度不变时，地转风的风速与空气密度成反比。与空气密度成反比。第16页/共37页第十七页，共37页。2、梯度风、梯度风 （1）概念）概念 在自由大气中，当空气作水平曲线在自由大气中，当空气作水平曲线运动时，作用于空气上的力，除了气压梯度力和运动时，作用于空气上的力，除了气压梯度力和地转偏向力外，还有惯性地转偏向力外，还有惯性(gunxng)离心力，三离心力，三力达到平衡时的风，称为梯度风。力达到平衡时的风，称为梯度风。 图图5.14 高压和低压中的梯度风高压和低压中的梯度风

15、第17页/共37页第十八页，共37页。综上分析，可得出以下结论：综上分析，可得出以下结论： 1) 1)梯度风是气压梯度力、惯性离心力和地转偏向梯度风是气压梯度力、惯性离心力和地转偏向(pinxing)(pinxing)力三力平衡时的风。北半球，低压区的梯度力三力平衡时的风。北半球，低压区的梯度风按逆时针方向吹，高压区的梯度风按顺时针方向吹；南半风按逆时针方向吹，高压区的梯度风按顺时针方向吹；南半球则相反。球则相反。 2) 2)在等压线为曲线的气压场中，梯度风是平行于等压线在等压线为曲线的气压场中，梯度风是平行于等压线作等速运动。作等速运动。 3) 3)北半球，梯度风与水平气压场之间的关系仍为：

16、在北北半球，梯度风与水平气压场之间的关系仍为：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球则相反。即半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球则相反。即遵循白贝罗风压定律。遵循白贝罗风压定律。第18页/共37页第十九页，共37页。（二）摩擦层中空气的水平运动（二）摩擦层中空气的水平运动 在摩擦层里，运动着的空气质点在摩擦层里，运动着的空气质点(zhdin)(zhdin)除受水平气压梯度力、地转偏向力、（惯除受水平气压梯度力、地转偏向力、（惯性离心力）的作用外，还受摩擦力的作用。性离心力）的作用外，还受摩擦力的作用。 摩擦风：摩擦层中（无论是在等压线平直的气摩擦风：摩擦层中（无论是在等压线平直

17、的气压场，还是在等压线弯曲的气压场），空气质点压场，还是在等压线弯曲的气压场），空气质点(zhdin)(zhdin)所受的水平气压梯度力与水平地转偏向力所受的水平气压梯度力与水平地转偏向力、摩擦力、（惯性离心力）保持平衡条件下所产生、摩擦力、（惯性离心力）保持平衡条件下所产生的空气水平运动。的空气水平运动。第19页/共37页第二十页，共37页。 摩擦风形成示意图摩擦风形成示意图风速：与水平气压梯度力成正比，与地面摩擦系数成风速：与水平气压梯度力成正比，与地面摩擦系数成 反比反比(fnb)。风向：在北半球，背风而立，高气压在右后方，低气风向：在北半球，背风而立，高气压在右后方，低气 压在左前方。

18、南半球相反。压在左前方。南半球相反。第20页/共37页第二十一页，共37页。 2、等压线弯曲的气压场、等压线弯曲的气压场 由于地面摩擦力的作用由于地面摩擦力的作用(zuyng)，风速比气压场，风速比气压场中所应有的梯度风风速要小，风斜穿等压线吹响低压中所应有的梯度风风速要小，风斜穿等压线吹响低压区。故低压中的空气是一面旋转，一面向低压中心辐区。故低压中的空气是一面旋转，一面向低压中心辐合；高压中的空气则是一面旋转，一面从高压中心向合；高压中的空气则是一面旋转，一面从高压中心向外辐散。外辐散。 图图5.16 摩擦层低压（摩擦层低压（a）和高压（）和高压（b）中的气流）中的气流第21页/共37页第

19、二十二页，共37页。第22页/共37页第二十三页，共37页。第23页/共37页第二十四页，共37页。 第24页/共37页第二十五页，共37页。第25页/共37页第二十六页，共37页。第26页/共37页第二十七页，共37页。带，即赤道无风带、信风带（东北带，即赤道无风带、信风带（东北与东南）、西风带与东南）、西风带（西南与西北风）、极地东风带。（西南与西北风）、极地东风带。第27页/共37页第二十八页，共37页。转偏向力转偏向力的影响，到了纬度的影响，到了纬度30度时，气流度时，气流沿纬圈方向运沿纬圈方向运动，空气源源不断从赤道上空流动，空气源源不断从赤道上空流向纬度向纬度30度附度附近，最后空气产生下沉运动，使近，最后空气产生下沉运动，使纬度纬度30度地面度地面气压升高，形成副热带高压带。气压升高，形成副热带高压带。第28页/共37页第二十九页，共37页。（三）中纬度环流圈（三）中纬度环流圈副热带高压（副热带高压（3030度）流向副极度）流向副极地低压