大气物理学课件

大气物理学课件第一页，共二十九页，编辑于2023年，星期五一、气压梯度（pressuregradient)

气压梯度沿空间等压面垂直方向单位距离内的气压差气压梯度是一个空间矢量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（ΔP）除以其间的垂直距离（ΔN），可用下式表示：第二页，共二十九页，编辑于2023年，星期五第三页，共二十九页，编辑于2023年，星期五

气压梯度力（pressuregradientforce)

气压梯度存在时，单位质量的空气所受的力叫气压梯度力，其大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比。气压梯度力在垂直方向和水平方向上都有分量，分别称为水平气压梯度力和垂直气压梯度力。第四页，共二十九页，编辑于2023年，星期五二、水平气压梯度力的大小和方向

水平气压梯度力的大小为水平气压梯度力的大小与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比。通常在同一水平面上，密度随时间、地点变化不很明显，因而水平气压梯度力的大小主要决定于水平气压梯度的大小。水平气压梯度力的方向：垂直于等压线，由高压指向低压。第五页，共二十九页，编辑于2023年，星期五水平气压梯度一般为多少？水平气压梯度一般为1～3hPa/赤道度垂直气压梯度在大气低层可达1hPa/10m左右，相当于水平气压梯度的104倍1赤道度相当于111㎞，为赤道上经度相差一度的纬圈长度推导静力学基本方程的两个假设条件：1、大气处于静力平衡条件（垂直气压梯度力被重力所平衡）,且空气无水平运动

2、等温面和等压面近似水平第六页，共二十九页，编辑于2023年，星期五水平气压梯度力是使空气产生水平运动的直接原因和动力第七页，共二十九页，编辑于2023年，星期五第五节气压随时间的变化一、局地气压随时间变化的原因

（一）连续方程第八页，共二十九页，编辑于2023年，星期五第九页，共二十九页，编辑于2023年，星期五x方向上的质量净增量为y方向上的质量净增量为z方向上的质量净增量为第十页，共二十九页，编辑于2023年，星期五则在时间内，流入这小立方体中总净质量为：（1）第十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期五如体积保持不变，则在时间内增加的质量为：（2）令（1）＝（2）有（3）或（4）第十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期五将（4）式展开得到（5）密度可以表示成为坐标和时间的函数，即密度的全微分第十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期五展开得到（6）也可写为式中各为x、y、z方向的速度分量（7）第十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期五将（7）式代入（5）式，得到：或（8）（9）连续方程第十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期五（二）辐散、辐合与垂直运动空气的散度辐散辐合第十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期五立方体中的总散度等于三个偏导数之和当时辐散辐合当时第十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期五当时，或令水平辐散水平辐合第十八页，共二十九页，编辑于2023年，星期五（三）引起局地气压变化的原因对时间求偏导数对于地面，有第十九页，共二十九页，编辑于2023年，星期五连续方程代入得到水平方向上的速度辐散、辐合密度平流空气垂直运动第二十页，共二十九页，编辑于2023年，星期五1、水平气流的辐合与辐散第二十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期五第二十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期五2、不同密度气团的移动3、空气垂直运动第二十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期五4、非绝热增温和冷却对局地气压变化的影响第二十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期五二、气压随时间的变化（一）气压的周期性变化气压的周期性变化是指气压随时间的曲线上呈现出有规律的周期性波动，明显的是以日为周期和以年为周期的波动。1、气压的日变化气压的日变化有单峰、双峰和三峰等型式，其中以双峰型最为普遍。其特点是一天有一个最高值，一个次高值，一个最低值，一个次低值。第二十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期五2、气压的年变化气压的年变化是以年为周期的波动。可以分为以下三种类型：（1）大陆型：一年中气压最高值出现在冬季，最低值出现在夏季，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐增大。第二十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期五（2）海洋型：一年中气压最高值出现在夏季，最低值出现在冬季，气压年较差小于同纬度的陆地。第二十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期五（3）高山型：一年中气压的最高值出现在夏季，最低值出现在冬季。