第四章 大气的运动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 大气的运动,4.1,气压随高度和时间的变化,气压随高度的变化,气压随时间的变化,一、气压随高度的变化,（一）静力学方程：,dP,=-,g,dZ,1,、条件：,大气是静止的，无水平和垂直方向上的运动。并且垂直方向上受力为零。,2,、公式的意义：,负号：,P,随,Z,升高而减小,因,g,在垂直方向变化小，故,P,在垂直方向上减小的快慢程度主要决定于密度,（二）单位高度气压差（,Gz,）：,1,、定义：,每改变一个,单位高度,时气压的改变量。,2,、单位：,mb/100m,hPa/100m,3,、表达式：,意义：,Gz,愈大，气压随高度降得愈快。,（三）单位气压高度差（,h,）：,1,、定义：,气压每改变,1,个单位时所对应的高度变化值。,2,、单位：,m/mb,m/hPa,3,、表达式：,意义：,h,与,1/P,成正比,;,低层,大,h,小,P,降得快,;,高层,小,h,大,P,降得慢,.,二、气压随时间的变化,大气具有流动性和连续性,因此气压变化的实质就是空气柱内大气质量的增多或减少,.,（一）影响气压变化的因素：,1,、热力因素：,空气受热膨胀,减小,P,降低,空气受冷收缩,增大,P,增高,2,、动力因素：,(1),水平气流的辐合与辐散：,辐 合,辐 散,(2),不同密度气团的运动：,冬季,:,冷空气南下,流经之地空气密度变大,地面气压上升,夏季,:,暖湿气流北上,流经之地空气密度减小,地面气压下降,地面,地面,(3),空气的垂直运动：,（二）气压的周期性变化：,1,、日变化：以双峰型最普遍,h,12,18,6,莫斯科,5550N 7,月平均,hPa,雅加达,611S 9,月平均,2,、年变化：,月,7,10,4,hPa,东沙岛,2042N,北京,3954N,陆地上,P,max,在冬季,P,min,在夏季,;,海洋、高原上气压分布与陆地相反,第二节 气压场,气压场的表示方法,气压场的基本形式,气压场的空间结构,一、气压场的表示方法,主要表示同一高度（,位势高度,）上气压水平分布状况。,（一）等高面图：,（二）等压面图：,主要表示空间气压相等的点组成的面。,高值区,低值区,高值区,等压面铅直剖面,海平面等高线图,等压面的空间特点,由于下垫面性质的不同，空间等压面不是一个平面，而是一个曲面或倾斜的面,等压面的起伏形势同它附近水平面上的气压分布相对应：,上凸,高压,下凹,低压,低压,高压,（三）空间气压场的分布：,1000hPa,海平面,850hPa,（,1500m,）,700hPa,（,3000m,）,500hPa,（,5500m,）,300hPa,（,9000m,）,100hPa,（,16000m,）,世界,1,月海平面平均气压图,世界,7,月海平面平均气压图,气压场：,气压的空间分布,气压系统：,在气压场中呈现出的不同的气压形势，如,高压、低压、高压脊、低压槽、鞍型气压场,等，统称为气压系统。,二、气压场的基本形式,低压,低压槽,高压,高压脊,1.,低气压、低压槽,2.,高气压、高压脊,3.,鞍形气压场,低,高,低,高,低,高,槽,槽,脊,脊,鞍,高空气压场,切断低压,阻塞高压,M,M,处的气压值可能为（）,A.1012,、,1012.5 B.1017.5,、,1020 C.1017.5,、,1015 D.1015,、,1012.5,N,2.,该地位于亚欧大陆东部，则,N,处的盛行风向不可能是（）,A.,南风,B.,西风,C.,西南风,D.,东北风,(1),在气压场中，,D,是,气压中心，,M,是,气压中心，,B,处于,上。,(2),此时，,E,处吹,风，,F,处吹,风,(3),按风力强弱，,E,较,F,处,，依据是,。,三、气压场的空间结构,回顾：,什么是气压高度差？,（一）深厚的对称系统：,温度场中的高、低中心,气压场中的高、低中心,1.,暖高压,高压等压面凸起程度随高度增大，即,高压的强度愈向高空愈增强,2.,冷低压,低压等压面凹陷程度随高度增大，即,低压的强度愈向高空愈增强,（二）浅薄的对称系统：,温度场中的高、低中心,气压场中的低、高中心,3.,暖低压,低压等压面凹陷程度随高度升高逐渐减小，最后趋于消失,如温压场结构不变，随高度继续增加暖低压就会变成暖高压系统,4.,冷高压,高压等压面凸起程度随高度减小，最后趋于消失,如温压场结构不变，随高度继续增加，冷高压会变成冷低压系统,（三）温压场不对称系统：,温度场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,1.,高压区,高压中心轴线随高度升高不断向暖区倾斜,冷,2.,低压区,低压中心轴线随高度升高不断向冷区倾斜,复习题,冬季与夏季的气压有什么不同？,请问右图说明什么？,影响空气运动的因素有哪些？,用图解释暖高压、冷高压随高度的变化时，系统是如何变化的？,在北半球高压区或低压区的中心轴线向什么方向倾斜？,第三节 大气的水平运动,促使空气运动的力,自由大气中的空气运动,摩擦层中的空气运动,（一）水平气压梯度力,一、促使空气运动的力,P,压差,n,等压面间距,-P/,n,B:5,赤道度,气压梯度的方向,A:2.5,赤道度,1,、水平气压梯度,P/n,（,hPa,/,赤道度）,特点：,P,一定时，等压面疏，水平气压梯度小；等压面密，水平气压梯度大。,2,、水平气压梯度力,定义：,当水平气压梯度存在时作用在单位质量空气上的力。,公式：,方向：,垂直等压线，从高压指向低压,公式意义：,G,与,P/n,成正比，等压线密，水平气压梯度力大；,P/n,一定时，,G,与,成反比，,大，,G,小,（二）水平地转偏向力,A,A,1,、现象,圆盘静止不动,圆盘逆时针旋转,2,、定义：,作用在,转动地球,上的,运动空气,上的惯性力。,它促使运动的空气偏离水平气压梯度力方向的主要原因。,任一纬度上的地转偏向力为：,A=2V,=2V,sin,A=2V,sin,sin,3,、水平地转偏向力的特点,水平地转偏向力是解释在转动地球上产生偏向而,假想的力,只有物体在相对地面作运动时才产生,物体静止时,无偏向力,;,水平地转偏向力的方向与空气运动方向始终,垂直,只改变空气运动的方向,不改变运动的速度,;,判断水平地转偏向力的方法,:,在,北半球,:,背风而立,空气将偏向,初始运动的右方,;,南半球反之,;,V,相同时,A,(A=2V,sin,),A,北半球,:,逆时针旋转,空气将偏向,初始运动的右方,（三）惯性离心力,联想：当你坐公交车时，车转弯时你曾有什么感觉？,1,、定义：,在作,曲线运动,的物体，时刻受到一个离开曲率半径向外的作用力。这个力是物体保持作曲线运动而产生的，即惯性离心力,2,、方向：,与物体运动的方向垂直，并指向曲率半径的外侧。,3,、单位质量物体惯性离心力的大小：,C=,2,r,=,V,2,/r,V,：空气运动的线速度,r,：空气运动的曲率半径,：空气运动的角速度,4,、特点：,惯性离心力也是假想力，只能改变空气的运动方向，不改变速度的大小,C,值很小，只有在气旋中才很大,a,r,c,V,（四）摩擦力,1,、定义：,空气运动时，因受地面摩擦和气层间相互摩擦作用，而减缓空气运动速度，此阻力称为摩擦力。,2,、公式：,R=-KV,R:,摩擦力,K:,摩擦系数,V:,空气运动速度,:,表,R,与,V,方向相反,（五）影响空气水平运动的力,G,（气压梯度力）,R,（摩擦力）,A,（地转偏向力）,C,（惯性离心力）,实力,不能使空气由静止变为运动，但可影响运动方向和速度,在赤道上：,A=0,，忽视,A,的作用,;,空气作直线运动：,r,0,，忽视,C,的作用；,在自由大气中：,K,0,，忽视,R,的作用。,假想力,原动力,，,可改变空气运动状态,（一）地转风,二、自由大气中的空气水平运动,1,、定义：,在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当,二力相等,时的空气运动,称之为地转风,水平气压梯度力,空气运动方向,水平地转偏向力,1010,1005,1000,995,990,hPa,2,、形成：北半球自由大气中的空气运动,3,、,白贝罗风压定律：,在北半球，风是顺着等压线吹的。,背风而立,，低压在左手边，高压在右手边；南半球相反。,白贝罗风压定律,北半球,南半球,4,、地转风风速的大小,：,5,、公式的意义,：,（二）梯度风,1,、定义：,在自由大气中，空气质点作曲 线运动时，受到,G,、,A,、,C,三个力的共同作用，当三个力达到平衡时的空气运动。,2,、梯度风的风向与风速：,低压区：,在北半球：,风向：绕低压中心逆时针旋转,高压区：,在北半球：,风向：绕高压中心顺时针旋转,3,、梯度风的特性：,V,受,G,、,、,r,的影响,当,G,、,在同一气压场中时，存在着如下的关系：,Vac,Vg,Vc,自由大气中，空气近似梯度风。但,A,、,G,、,C,的,平衡只是暂时,的。,前提：,设,Gn,一定，即纬度一致,低压中,地转风中,高压中,A=G,A,G,A,G,V,ac,V,g,V,c,（三）自由大气中风随高度的变化,暖,冷,P,1,P,2,P,3,P,3,P,3,P,2,P,2,G,A,1,、热成风,定义：,由于水平温度分布不均所形成的地转风在铅直方向上的速度矢量差。,公式：,特点：,VT,与温度、气压有关，温度越高，压差越大，热成风越大；,热成风风压定律：在北半球背热成风而立，高温在右，低温在左，热成风与等温线平行；,只要温度场不变，热成风的大小、方向也不变,2,、风随高度的变化规律,等温线与等压线平行,P2,P1,T2,T1,暖高压,冷低压,Vg,V,T,Z1,Z2,Z3,V,T,V,T,Vg,V2,Vg,V,T,V3,V2,V,T,V2,V1,V,T,冷低压与暖高压,冷高压与暖低压,P2,P1,T2,T1,暖低压,冷高压,Vg,V,T,V2,V1,V,T,Z1,Z2,Z3,V,T,V,T,Vg,Z4,Z5,V,T,等温线与等压线垂直,冷,暖,高,低,V,g,V,T,V,1,V,2,V,3,冷平流：,低层风从冷区吹向暖区。,在北半球，,风向随高度逐渐左转,，且越到高层，风向与热成风风向越接近。,暖平流：,低层风从暖区吹向冷区。,在北半球，,风向随高度逐渐右转,，且越到高层，风向与热成风风向越接近。,冷,暖,低,高,V,g,V,T,V,1,V,2,V,3,风随高度变化的总结：,在自由大气中，随着高度的增高，不论风向如何变化，,高层风总是越来越趋向于热成风,；,北半球,对流层中，温度分布大致南暖北冷，故,对流层上层总是以西风为主,，并在纬度,30,形成西风急流。,三、摩擦层中的空气水平运动,1,、摩擦对风的作用,2,、特征：,风压定律：,在北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方，风斜穿等压线。,南半球相反。,气压系统中的摩擦风（气旋）,地转风梯度风旋衡风偏差风热成风地面平衡风,复 习 题,什么是白贝罗风压定律？,在同一气压场中，,Vc,、,Vg,、,Vac,是什么关系？请解释。,北半球暖高冷低区风随高度变化的规律？,随着纬度增高水平地转偏向力有什么变化？,赤道上空的空气会发生偏向吗？为什么？,6,、请根据要求画图：,在北半球，画出气压场、受力、风向、热成风、风随高度变化的平面图,4-4,大气环流,一、,大气环流的概述,二、,影响大气环流的因素,三、,实际大气环流的基本特征,四、,锋区和急流,五、,大气环流的变化,一、大气环流的概述,（一）大气环流：,具有行星尺度、规模比较大的空气运动。,即有平均状况也有瞬时状况，并代表全球大,气的基本运动状况,（二）大气环流的尺度：,名 称 水平尺度 活动时间 例 子,大环流,2000km,一周 东风波、西风带,中间环流,2000-200,2-3,天,季风、气旋、反气旋,中环流,200-2 km,1,天,地方性风,（山谷风、海陆风）,小环流,bc),如果等温线向低纬弯曲,该地气温较同一纬度低,气 温 低,等温线图,c,b,a,冬季大陆,海 洋,冬季大陆,0,-2,-4,等温线图,等温线的弯曲,如果等温线向低纬弯曲,该地气温较同一纬度低,冬季大陆,该地气温较同一纬度低,如果等温线向低纬弯曲,夏季海洋,大 陆,夏季海洋,8,10,12,等温线的弯曲,等温线图,海 洋,寒流经过,8,10,12,冬季大陆,该地气温较同一纬度低,如果等温线向低纬弯曲,夏季海洋,等温线的弯曲,等温线图,寒流经过,冬季大陆,该地气温较同一纬度低,如果等温线向低纬弯曲,夏季海洋,等温线的弯曲,地势较高,平 原,8,10,12,山 地,等温线图,寒流经过,等温线的弯曲,等温线图,等温线弯曲的判读,首先根据等温线数值判断是南半球,/,北半球,其次判断虚线部分的温度与同纬地区的温度的高低,示例,1,右图,表示某研究小组实测的上海市某日,14,时气温分布状况，读图完成下列要求。,1.,在图中补绘,35.0,、,35.5,两条等温线。,2.,简述上海市此时的气温分布规律。,3.,简述上海市在长江、沿海水运的区位优势。,城区高，四周低（或由市区向郊区递减）,上海市位于长江航运出海的河运终点（河口），位于我国沿海航线的中间位置,反馈练习：,下面是,3,条地理等值线图，假设,：,1,假设上图为等压线图，则,MN,为,，多为降雨天气，,PQ,为,，多为晴朗天气。并在图中,MN,线两侧画出有摩,擦力时空气水平运动的方向,2,假设上图为海洋等温线图，则此图表示,半球，,MN,为,，,PQ,为,，并在图中画出洋流流向（暖流，,寒流）,3,假设上图为海陆间等温线图，,7,月份时，,MN,为,等温线,，向,凸出；,PQ,为,等温线，向,凸出。,1,月份与此相反。,4,假设此图为等降水量图，则,A,点比,B,、,C,点降水量（）,5,假设此图为我国部分地区年太阳辐射总量等值线图，图中突出部分的年太阳辐射总量比同纬度地区低。,AB,两点中，单就数值考虑，能代表拉萨的是,，能代表重庆的是,。造成两地辐射差额的原因是,；而重庆位于四川盆地，云雾对太阳辐射的削弱作用强，辐射量减少,（,1,）读图丙，一般是气压的最高值出现在,时左右。一般认为，气压的日变化与气温日变化有关。例如当白天气温最高时，低层空气受热膨胀上升，引起地面气压,；但气压极值出现的时间,（早，晚）于气温。气压最高、最低值出现的时间和变化的幅度随纬度而有区别，,地区气压日变化最为明显，随着纬度增高，气压日较差逐渐,。,（,2,）气压的年变化是以一年为周期波动的，受气温的年变化影响很大，因而也同纬度、海陆性质、海拔高度等地理因素有关。在大陆上，一年中气压最高值出现在季,，最低值出现在季,，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐,。高山区一年中气压最高值出现在,季，和空气的受热上升关系密切。,