第四章 气压与空气运动.ppt

1、第四章 气压和风,气压与气压场 空气的水平运动 大气环流 风与农业,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,一、气压随高度的变化,大气静力学方程,压高公式,例：,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

2、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,等压线：同一水平面上气压相等的各点，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,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：,5、鞍型气压场压,位置相对的两个高压和低压之间构成 的马鞍形的区域,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,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

3、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,图2,3. 暖高压,高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。,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,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：,第二节 空气的水平运动,一、影响大气运动的作用力,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,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

4、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）,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,、水平地转偏向力（科里奥利力、科氏力） A,O,A,B,O,B,x,y,O,A,x,y,B,以圆盘外为参照

5、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=2sin,A,静止 V0 A0 赤道 0 A0 北极 90 A2 V,、惯性离心力（C）,、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,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=G,北半球,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，

6、,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=0,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。,三、摩擦层中的风 （ R0 ）,平直等压线的气压场中的风 C0,空气所受的力：G、A、R,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。,风逆时针旋转，向中心辐合。 绝热上升，多阴雨天气,顺时针旋转，向四周辐散 绝热下

7、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,风与农业的关系,四种影响,调节农田小气候状况,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,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,、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：40N40S 正 40 负,一

8、、大气环流形成的基本因子,单圈环流模式,、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,三圈环流模式,气压带,行星风带,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,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、

9、季节性活动中心。,二、地表性质的作用,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,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：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

10、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。,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,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,中国的季风分布状况,海陆风（出现在沿海地区或岛屿上）,成因：海陆昼夜热力差异。,强,弱,50100km 9点始，14时盛 1020km 22点始，2时盛,山谷风（出现在山区）,、地形因子的影响,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%。,焚风利弊：,有利的方面： 1、初春促使积雪消融。 2、夏末促使粮食和