气压和风课件

气压和风国际标准单位：帕（帕斯卡Pa）和百帕（百帕斯卡hPa）

1hPa＝100Pa＝100N／m2

标准大气压（0℃，45°N／S，海平面上）

P0＝760mm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。气压的单位一、气压随高度的变化单位截面大气上界P1P2Gz2z1△P＝P1－P2＝﹣G

＝﹣gV

＝﹣g（z2－z1）

＝﹣g△z

取△z→0

大气静力学方程

dP＝﹣gdz

﹣——＝g

﹣——

铅直气压梯度（单位高度气压差）dPdzdPdz

大气静力学方程铅直气压梯度

﹣——＝gz

P

dPdz气压高度海拔高度（m）气压（hPa）3000012160001001100025055005003000700150085001000

△z＝z2－z1＝18400（1＋tm）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

＝1／273

tm

两点的平均温度，取tm＝（t1＋t2）／2P1P2

压高公式

例：t1=12℃z2=8℃P1=1080hpaP2=920hpa

tm＝（t1＋t2）／2=10

△z＝18400（1＋tm）log——=1328（米）1080920

地面天气形势图（地面天气图、地面图）

本站气压海平面气压等高面（海拔高度为0）上的等压线（每隔2.5hPa）图二、气压的水平分布气压订正

海平面气压场

海平面气压场的基本型式（气压系统）低压（低气压、气旋）高压（高气压、反气旋）D逆时针旋转向中心辐合绝热上升多阴雨天气G顺时针旋转向四周辐散绝热下沉多晴好天气槽（低压槽）脊（高压脊）DG鞍型气压场压DGGD高空天气形势图（高空天气图、高空图）等压面上的等高线（每隔4位势什米）图等高线的单位：位势高度位势米、位势什米

1位势什米＝10位势米

H＝z·g／9.8H位势高度（位势米）

z海拔高度（米）

g重力加速度

高空气压场

等压面与等高面的关系等压面

PA＝PB＝PC＝PHA＜HB＜HC

等高面

Ha＝Hb＝Hc＝HZAa＜ZBb＜ZCc

Pa＜Pb＜PcABCabcZAaZBbZCc等压面HP等高面高空气压场的基本型式（气压系统）低压D逆时针旋转高压G顺时针旋转脊G脊线脊前脊后槽D槽线槽前槽后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R㈠、水平气压梯度力（G）

x方向上：气压梯度﹣—

气压差﹣—

dxA：气压

p压力

pdydz

B：气压﹣（p＋—

dx）压力﹣（p＋—

dx）dydz

x方向上的净压力：pdydz﹣（p＋—

dx）dydz

＝﹣—

dxdydz

p

x

p

x

p

x

p

x

p

x

p

x

xyzdxdydzABp﹣（p＋—

dx）

p

x0

x方向上的净压力＝﹣—

dxdydz

p

xy方向上的净压力＝﹣—

dxdydz

p

y

z方向上的净压力＝﹣—

dxdydz

p

z

总的净压力＝﹣（—

i＋—

j＋—

k）dxdydz

＝﹣∆

pdxdydz

由于dxdydz＝V＝m／

因此

作用于单位质量空气块上的净压力（气压梯度力）G

G＝﹣—

∆p

p

x

p

y

p

z1

气压梯度力

G＝﹣—

∆p

气压梯度﹣∆p

气压梯度的方向：由高压指向低压

气压梯度力的方向：由高压指向低压

铅直气压梯度力

GZ＝﹣—

—

水平气压梯度力

Gn＝﹣—

—

n＝xi＋yj

水平气压梯度力是形成风的原始动力1

1

p

z1

p

n

㈡、水平地转偏向力（科里奥利力、科氏力）AOAB

OBxyOAx’y’B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=υt.Ωt=υΩt2=at2/2a=2υΩA=2υΩsinφA’

F＝2V

水平地转偏向力AA＝2Vsin

＝2

／24小时

＝7.29×10-5秒-1

静止V＝0A＝0

赤道

＝0A＝0

北极

＝90°A＝2V

作用于单位质量物体上的科里奥利力F

cos

sin

㈢、惯性离心力（C）曲率中心曲率半径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CC＝——

静止V＝0C＝0

直线运动r＝∞C＝0V2r㈣、摩擦力（R）

摩擦力的方向：

与运动方向相反

摩擦力RR＝－KV

K摩擦系数摩擦层R≠0

自由大气层R＝0

平直等压线的气压场中的风C＝0

二、自由大气层中的风（R＝0

）空气所受的力：G、A地转风:A=G568572576580584低压高压GVAGVAGAV北半球

弯曲等压线的气压场中的风C≠0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

在自由大气层中，风沿着等压线吹。

自由大气层中的白贝罗风压定律：(判断风压关系的定律）

北半球，背风而立，低压在左，高压在右，南半球相反。三、摩擦层中的风（R≠0

）

平直等压线的气压场中的风C＝0

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：背风而立，低压在左前方，高压在右后方。南半球相反。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C≠0

空气所受的力：G、A、C、R

摩擦层中风的变化

日变化

近地层白天午后最大，夜间和清晨最小；上层白天午后风小，夜间风大晴天>阴天，陆地>海洋

年变化

我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。

一般北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；

垂直变化

摩擦层：风呈爱克曼（Ekman）螺线分布

摩擦层顶：风速接近地转风、风向与等压线平行。第三节大气环流

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。大气环流

影响因子：定义：大气中各种环流的综合表现。①太阳辐射②地球自转③地球表面的不均匀性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㈠、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Hadley）地-气系统的年辐射差额：40°N～40°S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

单圈环流模式上升上升下沉下沉㈡、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Ａ＝２

Ｖsin热力环流水平地转偏向力三圈环流（半球）太阳辐射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流1358910三圈环流模式

气压带赤道30°N60°N北极赤道低压带副热带高压带副极地低压带极地高压带

行星风带赤道30°N60°N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

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、地表性质的作用海平面平均气压场(1月)（单位：hpa）海平面平均气压场(7月)（单位：hpa）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洋高压⒈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：①盛行风向随着季节变化而有很大差异，甚至接近相反；②两种季风各有不同的源地，其气团的性质有根本的不同；③能给天气现象造成明显不同的季节性差异。㈠、海陆分布的影响

类型：赤道季风、热带季风、东亚季风（副热带季风、温带季风）①赤道季风

地理位置：赤道非洲、印度南部、斯里兰卡、印度尼西亚、马来西亚一带，纬度很低，接近赤道。

气候特点：有明显的雨季和旱季，全年炎热。②热带季风

地理位置：南亚和东南亚（北回归线以南）

。

气候特点：有明显的雨季和旱季，冬夏已有明显的温度差别，但不大。夏季受来自南半球的西南季风的直接影响。③东亚季风（副热带季风区和温带季风区）

地理位置：亚洲南部

。

气候特点：冬夏温度差异明显，最冷月和最热月平均温差至少20度以上，有明显的雨季，雨季主要是由于东南季风和冬季风相互作用造成的。副热带季风区

雨季主要在初夏和秋季，即夏季风在进退过程中前沿经过这个区域。

最冷月平均气温在2—10度，气温年较差为20—28度，年降水量约大于800mm。

温带季风区雨季主要在盛夏，即夏季风的鼎盛时期。温度比副热带季风区更低，年较差更高，年降水量少于800mm。

中国的季风分布状况热带季风区：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

印度季风与中国东部季风的差异

印度冬季风弱于夏季风，中国东部季风区则相