《气象学》课件第六讲气压和风

1、第六讲 气压和风,1 气压和气压场 2 气块受力分析 3 近地层和自由大气中的风 4 局地的风,什么是大气潮汐？ 由月球的引力作用、太阳的引力和热力作用所引起的大气压的周期性涨落现象。地球上最接近太阳或月球的一边比远离这些星球的另一边所受到的引力要大因此每当地球绕地轴转动一周时地球上任一指定地点都交替地外于较强和较弱的引力作用之下。,P,time,与水汽压的 双峰双谷 变化类似。,日变化：受气温、大气潮汐等的影响,年变化：受温度、地形等影响,陆地上，一年中气压的最高值出现在1月，最低值在7月。气压年振幅较大；海洋上，则相反。 夏季，陆地比海洋增温快，气温高。陆地上，空气受热膨胀上升，海洋则空气

2、冷缩下沉。陆地上的空气从高空流向海洋，低空则空气从海洋流向陆地，其结果，陆地上气压降低，海洋上气压升高；冬季则相反。,Y？,高山区，一年中气压最高值出现在温暖季节，最低值出现在寒冷季节。 温暖季节，高山区较之山下来说属于凸地形，升温慢，造成大气下沉，同时山下的空气升温快受热膨胀上升，总体都使得使高山区地面以上的空气质量增加，所以气压升高。寒冷季节，气压则降低。,Y？,气压的非周期性变化,主要是天气系统本身就具有非周期性变化的不可准确预测性。,气压,蒸发,水分,温度,气压,Soas known before,温度,蒸发,风,蒸发,水分,水分,辐射等,温度,不同气象要素,吸收或放出的辐射,气压,风

3、,大气静力学方程：,大气静力学方程的意义： 1、当dZ0时，dp0，即气压随着高度的上升而下降。 2、因为g近似于常数，所以P随高度变化的快慢主要取决于空气密度。气层密度越大，气压随高度减小的越快；气层密度越小，气压随高度减小的越慢。 3、推导压-高公式：,得到气压随高度的变化公式,P-Z公式可用于 与估算气压,定义单位气压高度差：,定义是气压降低1hPa时高度升高的距离，表示气压随高度增加或降低的快慢程度：,t越低，h越小，气压随高度递减就越快； t越高，h越大，气压随高度递减就越慢。,海拔高度相等的平面,三、风,空气的相对运动形成风。 但人们习惯上把水平方向的空气运动称为风。,作用于空气块

4、水平方向的力有：水平气压梯度力、水平地转偏向力、惯性离心力、摩擦力。,1、水平气压梯度力,水平方向上，由于低压分布不均匀，使得空气由高压向低压移动。 一般情况下，垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，但在没有对流和天气系统的过程中，我们一般感觉不到有垂直方向的风，那是因为垂直气压梯度力被重力等相平衡的缘故，没有产生垂直方向的加速度。 而水平气压梯度力虽然小，但由于水平方向上没有及时的力来平衡，所以，可以造成水平的空气流动，即风。,当dx=一个维度距离，111km；取dp=1hpa，则3h后，单位体积空气的加速运动会使得风速增长为7m/s左右。,2、水平地转偏向力,由于地球自转而产生作用于运动空

5、气的力，称为地转偏向力，又称科里奥利力，实际上是不存在的，只有当物体相对于地球有运动时才有，属于惯性力的一种。 只能改变(水平运动)物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。,f=2mvsin,O,A,B,1、地转偏向力只有物体出现相对运动时才出现； 2、北半球，f垂直指向物体运动方向的右方，使物理运动向右偏转。 南半球相反。,For example，水槽放水是逆时针旋转；行车行人都应该靠右行；跑道上逆时针跑步在转弯处不易摔倒；河岸的右侧冲刷的更加厉害，左侧相对泥沙较多;顺时针设计的器械。等等。,若没有地转偏向力，那么，风怎样运动？,3、惯性离心力,C,物体做曲线运动,对于大气而言，r很大，所以

6、C一般很小，小于地转偏向力。,4、摩擦力,内摩擦力：空气团之间的相互摩擦力。 外摩擦力：下垫面对空气团的摩擦力。,1-2km以上，外摩擦力可以忽略不计。所以，1-2km以下的气层叫做摩擦层或边界层。以上的大气称为自由大气。,二、自由大气中的风,1、地转风：自由大气中，水平气压梯度力和地转偏向力相平衡，使得大气沿着等压线做匀速运动。,A、其他条件一致，等压线越密集，风速越大； B、其他条件一致，密度越大，风速越小； C、其他条件一致，纬度越高，风速越小。,地转平衡运动的特征： 动力学特征： 水平压力梯度力与科氏力相平衡 运动学特征： 风沿等压线吹；背风而立，高压在右， 低压在左（南半球相反）。,

7、2、梯度风,低压中心的风应该是沿着等压线方向逆时针吹，呈气旋旋转； 高压中心的风应该是沿着等压线方向顺时针吹，呈反气旋旋转。,梯度平衡运动的特征： 动力学特征： 水平压力梯度力、科氏力、惯性离心力相平衡 运动学特征： 风沿等压线吹；背风而立，高压在右， 低压在左；北半球的低压中心的风呈气旋性旋转；高压中心的风呈反气旋性旋转。,摩擦层中的风,1-2km以下,在摩擦层中受到摩擦力、地转偏向力、气压梯度力、惯性离心力。,由于摩擦力的存在，使得后三者的平衡状态被打破。所以，要重新建立平衡。,P2,P1,G,V,f,A,合力,直线运动,F越大，与地转风的夹角越大，偏 离等压线方向越厉害。,曲线运动,低,

8、高,小结：摩擦层中的风与气压场的关系：在北半球，被风而立，高压在右后方，低压在左前方。,风逆时针旋转，向中心幅合,风顺时针旋转，向外部幅散,判断台风登陆时的风向？,讨论：,A 东北风 B 西北风 C 东南风 D 西南风,Typhoon不能出现在赤道？,摩擦层中风的变化：受下垫面影响。,日变化：气压梯度的日变化造成的风的日变化较小。,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,2m,120m,上层风速 下层风速。当白天午后湍流加强，低层风速加大，高层风速受下层影响增强，风速减小，上下层的风速差变小；夜晚，湍流作用减弱，低层风速减小，高层风速受下层影响减弱，风速迅速

9、增加。,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。,与局地地形有关系的风,海陆风,白天：地表面的风从海面吹向陆地，形成海风。 夜晚：地表面的风从陆地吹向海洋，形成陆风。 主要原因：海陆面的温度较差不同。,另外还有，湖陆风、城市风等。,湖陆风和海陆风类似，白天的海风和湖风都有降温消暑的作用。 对于海岛来说，四面环水，白天的海风由四周向海岛辐合，夜间的陆风则由海岛向四周辐散。因此，海岛上白天多雨，夜间多晴朗。,城市风是指由于城市热岛而引起的城市与郊区之间的大气环流：空气在城区上升，在郊区下沉，而四周较冷的空气又流向市区，在城市和郊区之间形成一个小型的局地环流。,山谷风,白天，山

10、坡接受太阳辐射较多，成为一只小小的“加热炉”，空气增温较多；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少 ，所以，地表的风从山谷吹向山坡，这种风称“谷风(valley breeze)”；到夜晚，风从山坡吹向山谷称“山风(mountain breeze)”。,焚风,焚风是山区特有的天气现象。它是由于气流越过高山后下沉造成的。 当一团空气从高空下沉到地面时，每下降1000米，温度平均升高6.5摄氏度。这就是说，当空气从海拔四千至五千米的高山下降至地面时，温度会升高20摄氏度以上，使凉爽的气候顿时热起来，这就是“焚风”产生的原因。,小结：,1、大气静力学方程 2、单位气压高度差的概念，温度场和气压场的关系？ 3、风压定律。 4、空气团所受到的四个力。 5、地转风、梯度风、海陆风、城市风、山谷风、焚风的概念及解释。,1、饱和差越大，表示大气越湿润。露点温度差越大，越湿润。 2、已知0纯水面的饱和水汽压是6.1hpa，-10的为2.9hpa。那么，此时把0的、水汽压为2.9hpa的未饱和空气等压降温到-10就达到饱和，则露点温度为-10，露点温度差为10。 3、水汽压越大，温度越高，蒸发越快。 4、在农田和树林中，除径流外，