气压与空气运动

1、气压与空气运动第1页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四国际标准单位：帕（帕斯卡 Pa）和百帕（百帕斯卡 hPa） 1hPa100Pa100Nm2 标准大气压（0，45NS，海平面上） P0760mm汞柱1013.25hPa第一节 气压与气压场 气压（大气压强）P单位面积上所受到的大气压力。单位面积上空气柱的重量。气压的单位第2页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四一、气压随高度的变化单位截面大气上界P1P2Gz2z1 PP1P2G gV g（z2z1） gz 取z0 大气静力学方程 dPgdz g 铅直气压梯度 （单位高度气压差）dPdzdPdz 大气静力学方

2、程第3页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四铅直气压梯度 g z PdPdz气压高度海拔高度（m）气压（hPa） 30000 12 16000 100 11000 250 5500 500 3000 700 1500 850 0 1000第4页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 zz2z118400（1tm）log z 两点之间的高度差 z1 较低点的海拔高度 z2 较高点的海拔高度 P1 较低点的气压 P2 较高点的气压 1273 tm 两点的平均温度，取tm（t1t2）2P1P2 压高公式第5页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 例： t

3、1 =12 t2 =8 P1 =1080hpa P2 =920hpa tm（t1t2）2=10 z18400（1tm）log =1328（米）1080920第6页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四场：某种物理量的空间分布气压场：气压的空间分布二、气压的水平分布 场和气压场 等压面和等压线等压面：空间气压相等的点所组成的曲面。随着高度增大，气压降低，eg.750hpa等压面，上方气压小于750，下方气压大于750由于下垫面性质及其他原因，温度在水平方向上通常不均匀分布，因此，等压面的分布通常不是水平第7页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四等压线：同一水平面上气

4、压相等的各点，按照一定规则用光滑的曲线连接而成的曲线。水平面和等压面相切得到的交线750hpa800hpa第8页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 气压系统海平面图上等压线的各种组合形式称为气压系统主要有五种形式：1、高压（高气压、反气旋）G由闭合等压线构成的中心气压比四周高的区域。空间等压面向上凸起，形如山丘。2、高压脊（脊）由高压向低压伸出的狭长部分G各条等压线曲率最大处连线叫脊线第9页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四3、低压（低气压、气旋）D由闭合等压线构成的中心气压比四周低的区域。4、槽（低压槽）DDGGD5、鞍型气压场压位置相对的两个高压和低压之

5、间构成的马鞍形的区域第10页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四三、气压系统随高度变化与温度的关系由压高公式可以得到气压随高度变化的速度与温度成反比,即温度越高，气压随高度的变化越缓慢，反之亦然三大类浅薄而对称的系统深厚而对称的系统不对称系统冷高压暖低压暖高压冷低压第11页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四冷高压高压中心和低压中心重合。随高度升高，中心气压值比四周气压值降低的快2.暖低压低压中心和高温中心重合。随高度升高，中心气压值比四周气压值降低的慢图1第12页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四图2 3. 暖高压高压中心和高温中心重合。随高

6、度升高，中心气压值比四周气压值降低的慢。4.冷低压低压中心和低温中心重合。随高度升高，中心气压值比四周气压值降低的快第13页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四即温度场中的冷暖中心与气压场中的高低压中心不重合， 气压中心轴线是倾斜的。温压场不对称系统：第14页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四第二节 空气的水平运动 一、影响大气运动的作用力作用于空气的力基本力（牛顿力）视示力（外观力）气压梯度力地心引力摩擦力惯性离心力地转偏向力水平方向作用于空气的力水平气压梯度力 G水平地转偏向力 A惯性离心力 C摩擦力 R第15页，共46页，2022年，5月20日，8点0分

7、，星期四垂直等压线方向，单位距离内气压的改变量。既有方向又有大小。大小方向：垂直等压线从高压指向低压-负号：表示沿此方向气压是降低的特点：当两个等压线间的压差一定时，两个等压线间的垂直距离愈大，即等压线愈稀疏，气压变化愈小， 反之，气压变化愈大。水平气压梯度大气压力的分布都是不均匀的,两点间的压力差除距离就是压力梯度。如果气压梯度不等於零(也就是说两点间气压不相等),就会产生气压梯度力，气压梯度力会把两地间的空气从气压高的一边推向气压低的一边於是空气流动起来。、水平气压梯度力（G）第16页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四xyzAAp（pP ）0气块在水平方向上受到的力体积单

8、位体积空气块受的力单位质量空气块受的力水平方向上气压分布不均匀时，单位质量的空气块所受到水平方向上的净压力称为水平气压梯度力水平气压梯度力形成风的原始动力第17页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 、水平地转偏向力（科里奥利力、科氏力） AOABOBxyOAxyB以圆盘外为参照系以圆盘为参照系 地转偏向力的方向：与运动方向垂直；北半球指向运动方向的右侧；南半球指向运动方向的左侧s=t . t=t2=at2/2 a=2 A=2sinA静止 V0 A0 赤道 0 A0 北极 90 A2 V 第18页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 、惯性离心力（C）曲率中心曲

9、率半径rCV 惯性离心力的方向： 与运动方向垂直 由曲率中心指向外缘 作用于单位质量物体上的惯性离心力 C C 静止 V0 C0 直线运动 r C0 V2r第19页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四、摩擦力 （R） 摩擦力的方向： 与运动方向相反 摩擦力 R RK V K 摩擦系数 摩擦层 R0 自由大气层 R0 第20页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 地转风：在自由大气中，空气做直线运动产生的风 C0 二、自由大气层中的风 （ R0 ）空气所受的力：G、A 地转风: A=G568572576580584低压高压GVAGVAGAV北半球第21页，共46页

10、，2022年，5月20日，8点0分，星期四白贝罗风压定律(判断风压关系的定律）地转风沿等压线吹，北半球背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反，第22页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 弯曲等压线的气压场中的风梯度风 C0空气所受的力：G、A、C 梯度风： A+C+G=0GAVDC逆时针旋转AGVGC顺时针旋转 高气压中，气压梯度力(G)方向由高压中心指向外缘，和惯性离心力（C）方向相同，地转偏向力由外缘指向高压中心，大小等于其他两个力之和，三个力达到平衡时，风沿等压线按顺时针方向吹，高压又称反气旋。第23页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四三、摩擦层中的

11、风 （ R0 ） 平直等压线的气压场中的风 C0 空气所受的力：G、A、R低压GRV高压997.51000.01002.51005.0A在摩擦层中，风穿越等压线，向低压偏转。摩擦层中的白贝罗风压定律：北半球：风斜穿等压线，背风而立，低压在左前方，高压在右后方。南半球相反。第24页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四风逆时针旋转，向中心辐合。绝热上升，多阴雨天气GAVDRCAGVGCR顺时针旋转，向四周辐散绝热下沉，多晴好天气 弯曲等压线的气压场中的风 C0 空气所受的力：G、A、C、R第25页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 风与农业的关系 四种影响 调节农

12、田小气候状况风媒风传作用传花授粉风害风倒风蚀作用第26页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四第三节 大气环流 既有大范围的大尺度大气运动的基本状况及其随时间和空间的变化过程，也有小尺度的气流变化。大气环流 影响因子：定义：大气中各种气流的综合表现。太阳辐射地球自转地球表面的不均匀性第27页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四高气压低气压地面热地面冷热不均形成的空气环流叫热力环流热力环流是大气运动的最基本形式低气压低气压高气压高气压冷冷第28页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四、太阳辐射因子单圈环流模式假定条件：仅考虑太阳辐射（英国的哈德莱Had

13、ley）地-气系统的年辐射差额：40N40S 正 40 负热力环流 经圈环流 单圈环流（半球）一、大气环流形成的基本因子第29页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 单圈环流模式上升上升下沉下沉第30页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四、考虑地球自转的作用三圈环流模式假定条件：考虑太阳辐射和地球自转（美国罗斯贝Rossby）水平地转偏向力 sin热力环流水平地转偏向力三圈环流（半球）太阳辐射第31页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四赤 道 低 压 带极地高压带副热带高压带东北信风带24副极地低压带中纬西风带极地东风带76低纬环流中纬环流高纬环

14、流1358910三圈环流模式第32页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 气压带赤道30N60N北极赤道低压带副热带高压带副极地低压带极地高压带第33页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 行星风带赤道30N60N北极东北信风带(贸易风带)东南信风带(盛行)西风带极地东风带赤道辐合带(赤道无风带)副热带无风带假定：赤道是温度最高的地带，实际情况是：温度最高的温度（温度赤道）是随季节移动的，所以行星风带和气压带的位置也随季节移动。温度赤道和地理赤道春秋两季重合，夏季温度赤道北移20度，冬季南移10度。是南亚季风形成的主要原因第34页，共46页，2022年，5月20

15、日，8点0分，星期四 大气活动中心太阳辐射、地球自转、地球表面的不均匀性海陆分布的不均匀加热 相对于海洋，陆地夏季温度高，形成热低压；冬季温度低，形成冷高压。 永久性的活动中心、半永久性的活动中心、 季节性活动中心。二、地表性质的作用第35页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四季节性大气活动中心1月份7月份北半球蒙古高压（西伯利亚高压）北美高压印度低压（塔尔低压）北美低压南半球南非低压澳洲低压南美低压南非高压澳洲高压南美高压半永久性大气活动中心北半球 夏威夷高压（太平洋高压） 阿留申低压 亚速尔高压（太平洋高压） 冰岛低压南半球 南大西洋高压 南印度洋高压 副极地低压带 南太平

16、洋高压第36页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四季风 大范围地区盛行风向和气压系统明显的季节变化，并 且天气、气候也随之发生明显的变化。冬、夏风向的季节性反转和干、湿期的季节性交替。 大范围地区盛行风向明显的季节变化。 定义： 特点： 盛行风向随着季节变化而有很大差异，甚至接近相反； 两种季风各有不同的源地，其气团的性质有根本的不同； 能给天气现象造成明显不同的季节性差异。、海陆分布的影响第37页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四 类型：赤道季风、热带季风、东亚季风（副热带季风、温带季风）东亚季风 地理位置：太平洋和欧亚大陆之间（最大洋和最大陆） 气候特点：

17、冬季盛行偏北风，寒冷干燥，降水稀少；夏季盛行偏南风，炎热湿润，降水丰沛。 形成原因：海陆热力差异 。 冬季风比夏季风强：冬季南北方的温度差异大，导致气压梯度差异大。第38页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四南亚季风（印度季风） 地理位置：亚洲南部 。 气候特点：雨季主要在盛夏，即夏季风的鼎盛时期。季风来临之前降水稀少，温度高，酷热难当，称为热季节。夏季风比冬季风强第39页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四热带季风区：东区：两广、江西南部、福建西区：西藏南部、云南副热带季风区：东区：湖南（北）、安徽、江苏、上海、浙江西区：青海南部、四川大部、陕南、甘肃南部温带

18、季风区：甘肃中西部地区、陕西中部和北部、东北三省、内蒙东部、华北 中国的季风分布状况第40页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四海陆风（出现在沿海地区或岛屿上）成因：海陆昼夜热力差异。白天 近地面气流：海洋 陆地 海风夜间 近地面气流：陆地 海洋 陆风强弱50100km 9点始，14时盛1020km 22点始，2时盛第41页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四山谷风（出现在山区）白天 近地面气流：山谷 山坡 谷风（上坡风）夜间 近地面气流：山坡 山谷 山风（下坡风）昼暖暖冷山坡山坡山谷夜泠冷暖山坡山坡山谷、地形因子的影响第42页，共46页，2022年，5月20日，8点0分，星期四焚风（出现在山区）沿着山坡向下吹的炎热而干燥的风。例：山高3000米，山前气温20，湿度75%；500米凝结。则： 500米处气温15， 3000米处气温2.5;背风坡山脚气温32.5,湿度15%。第43页，共46页，2022年，5月20日，8点0