航海气象与海洋学第四章空气的水平运动风.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,航海气象与海洋学,欢迎学习,上海海事大学,1,4,空气的水平运动,风,2,目 录,4.1,概 述,4.2,作用在空气微团上的外力,4.3,地转风和梯度风,4.4 摩擦层中的风,4.5,地形的动力作用,3,陈登俊4空气的水平运动风,4.1 概 述,一、风(wind)的定义、单位和表示方法,1、风空气相对海底所作的水平运动。,2、风速单位时间内空气在水平方向上移,动的距离。,单位：m/s，km/h，kn（节，nm/h）。,1m/s2kn,。,风级（Beaufort）：017级。,风速与风级的关系：V0.836B,3/2,。,3、风向,风的来向,，用方位度数,（0360）表示，,或方位表示。,4,陈登俊 4.1 概 述,4.2 作用于空气微团上的外力,一、水平气压梯度力Gn,1、水平气压梯度（,P/,n）,垂直于等压线，沿气压减小的方向，单位距离内,的气压差。,1）大小：在天气图上，,等压（高）线越密，水平气压梯度越大；,等压（高）线越疏，水平气压梯度越小,。,单位：hPa/m，或，hPa/赤道度，,1赤道度60nm，约111km。,2,）方向：,垂直于等压线，由高压指向低压,。,6,陈登俊4.2作用在空气微团上的外力,相邻等压线间距大（稀疏），水平气压梯度小，地转风小。,相邻等压线间距小（密集），水平气压梯度大，地转风大。,7,陈登俊4.2作用在空气微团上的外力,2、水平气压梯度力,Gn,P/（,n）,1）大小：与水平气压梯度成正比,在天气图上，,等压（高）线越密，水平气压梯度力越大；,等压（高）线越疏，水平气压梯度力越小。,与空气密度,成反比，,高空小，Gn增大；低空大，Gn小。,2）方向：同水平气压梯度。,二、水平地转偏向力An,1、大小：An2,Vsin,1）物体相对地表静止时，An0。,2）V越大，An越大。,3）,0，sin0，An0，赤道上没有地转偏向力。,4）,越大（纬度越高），An越大。,8,陈登俊4.2作用在空气微团上的外力,三、惯性离心力C,1、大小：CV,2,/r,切向V越大，C越大；r越小，C越大。,2、方向：沿曲率半径由圆内指向圆外，,与切向速度垂直，,只改变运动方向，不改变切向速度大小。,四、摩擦力R,1、大小：R,V,与摩擦系数,成正比,，与风速V成正比。,有浪海面比平静海面大。,2、方向：与运动方向相反，起到阻力作用。,总结：,只有水平气压梯度力与初始风速的有无无关，该力是使空气产生运动的直接原动力。,10,陈登俊4.2作用在空气微团上的外力,4.3 地转风和梯度风,一、地转风（Geostrophic Wind）,1、定义,自由大气中，空气的,匀速水平直线,运动。,2、力的平衡,水平气压梯度力与水平地转偏向力平衡。,GnAn，方向相反，作用在同一条直线上，,或：GnAn0 或 GnAn,11,陈登俊 4.3地转风和梯度风,3、Vg的大小，Vg,P/,（,2sinn,）,1）与水平气压梯度成正比，,在天气图上，,等压（高）线越密，地转风越大；,等压（高）线越疏，地转风越小。,2）,与空气密度,成反比，,高空小，地转风增大；低空大，地转风小。,3）,与sin成反比，纬度越高，Vg越小,；,0（赤道上）,，Vg趋近无穷，说明,地转风不存在,。,4、风向,白贝罗风压定律,。,风沿等压线吹，背风而立，,北半球高压在右，低压在左；,南半球正好相反。,13,陈登俊 4.3地转风和梯度风,例：在开阔洋面上，平直等压线水平气压梯度大小相等，若在,较高纬,度,出现,大风时，则：,A.在低纬度海域一定无大风 B.在低纬度海域一定有大风,C.在低纬度海域可能有大风 D.在低纬度海域风力不超过6级,答案：A,答案：B,在开阔洋面上，平直等压线水平气压梯度大小相等，若在,较,低,纬度,海,域风力,大于6级,时，则:A.在较,高,纬度海域一定小于6级 B.在较,高,纬度海域一定有大风 C.在较,高,纬度海域可能无大风 D.在较,高,纬度海域风力不小于7级,答案：C,15,陈登俊 4.3地转风和梯度风,二、梯度风（Gradient Wind）,1、定义,自由大气中，空气的水平匀速曲线运动。,2、力的平衡,水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力,达到平衡。GnAnC0,高压中（反气旋）：GnCAn，GnCAn,低压中 （气旋）：AnCGn，AnCGn,16,陈登俊 4.3地转风和梯度风,1028hPa,1024hPa,1020hPa,1016hPa,高 压,低 压,北半球,Vg,Gn,R,R,An,An,V,18,陈登俊 4.4摩擦层中的风,4.4 摩擦层中的风,一、摩擦力对风速、风向的影响,1、对风速的影响风速减小。,陆面上，实际风速/地转风速1/31/2；,海面上，实际风速/地转风速3/52/3。,海上经验公式：Vo65Vg。,2、对风向的影响,风去向斜穿等压线偏向低压一侧，,与等压线的交角,，,在中高纬陆上，为35,45,；,海上，1020。,风压定律的修正：背风而立，,北半球，高压在,右后方,，低压在,左前方,；,南半球，高压在,左后方,，低压在,右前方,。,19,陈登俊 4.4摩擦层中的风,高气压（反气旋）：北半球，,顺时针,由中心,向外辐散,；,南半球，,逆时针,由中心,向外辐散,。,低气压（气旋）：北半球，,逆时针,由外,向中心辐合,；,南半球，,顺时针,由,外,向中心辐合,。,三、风随高度的变化,随高度的升高，风速增大，北半球风向逐渐,右偏,，,南半球 逐渐,左偏,，,摩擦层顶处，风速接近地转风，风向接近地转风向。近地面层（30m50m以下），风随高度的变化不明显。,20,陈登俊 4.4 摩擦层中的风,4.5 地形的动力作用,1、狭管效应,当气流从开阔地区进入峡谷地形时，风速加大，,风向被迫改变沿峡谷走向的现象。,台湾海峡：,夏季西南大风,；,冬季东北大风,。,2、岬角效应,当气流流经向海中突出的半岛或山脉尽头时，会,造成气流辐合、流线密集，使风力大大加强的现象。,山东半岛成山头、南美合恩角、南非好望角处风力,比周围海域大,。,21,陈登俊 4.5地形的动力作用,22,陈登俊 4.5地形的动力作用,