农业气象学气压和风.pptx

第一节、气压第一节、气压一、气压及其单位一、气压及其单位二、气压的水平分布二、气压的水平分布三、水平气压梯度三、水平气压梯度重点：气压系统、水平气压梯度重点：气压系统、水平气压梯度第一节、气压第一节、气压 气气压压是是表表征征大大气气状状态态的的一一个个基基本本气气象象要要素素，气气压压随随时时间间和和空空间间的的变变化化与与大大气气运运动动和和天天气气变变化化有有密密切切关关系系。研研究究表表明明，气气压压降降低低时时，一一般般多多阴阴雨雨天天气气，气气压压升升高高时时，一一般般多多晴晴好好天天气气。因因此此，气气压压的的分分布布和和变变化是天气分析和预报的重要依据化是天气分析和预报的重要依据。一、气压及其单位一、气压及其单位 气气压压即即大大气气压压强强，在在数数值值上上等等于于单单位位截面积上大气柱的重量。截面积上大气柱的重量。气压的单位有两种：气压的单位有两种：hpa mmhpa mm在在 标标 准准 情情 况况 下下（=45=45 h=0h=0米米 T=0T=0）所所测测得得的的大大气气压压强强称称为为一一个个标标准准大大气气压压，其值为：其值为：p=1013.25 hpap=1013.25 hpa气压各单位之间的换算关系气压各单位之间的换算关系 p=gh=13.59g/cm3980.665cm/秒秒276cm1达因达因=1克克cm/秒秒2所以：所以：p=1013250达因达因/cm21hpa=1000达因达因/cm2因此：因此：p=1013.25 hpa因为因为p=760mm=1013.25hpa所以所以 1mm=4/3 hpa1hpa=3/4mm二、气压的水平分布二、气压的水平分布气气压压不不仅仅在在垂垂直直方方向向上上有有差差异异，而而且且在在水水平平方方向向上上的的分分布布也也是是不不均均匀匀的的。这这是是由由于于各各地地温温度度不不同同，空空气气密密度度也也不不同同，因因而水平方向上气压就不相等。而水平方向上气压就不相等。但但总总有有气气压压相相等等的的地地方方，我我们们把把气气压压相相等等的的各各点点所所连连成成的的曲曲线线叫叫等等压压线线。由由无无数数条条等等压压线线组组成成的的气气压压的的分分布布图图叫叫等等压压线线图图。在在等等压压线线图图上上可可以以看看出出气气压压的的分分布布有有高压、低压、高压脊、低压槽、鞍形场高压、低压、高压脊、低压槽、鞍形场。高压高压：中心气压高于四周闭会等压线区。：中心气压高于四周闭会等压线区。高压脊高压脊：由高压向外延伸的部分：由高压向外延伸的部分低压低压：中心气压低于四周的闭会等压线区。：中心气压低于四周的闭会等压线区。低压槽低压槽：由低压向外延伸的部分：由低压向外延伸的部分鞍形场鞍形场：两个高压和两个低压交错相对的中间区域：两个高压和两个低压交错相对的中间区域高压高压：中心气压高于四周闭会等压线区。：中心气压高于四周闭会等压线区。高压脊高压脊：由高压向外延伸的部分。：由高压向外延伸的部分。低压低压：中心气压低于四周的闭会等压线区。：中心气压低于四周的闭会等压线区。低压槽低压槽：由低压向外延伸的部分。：由低压向外延伸的部分。鞍鞍形形场场：两两个个高高压压和和两两个个低低压压交交错错相相对对的的中间区域。中间区域。以以上上各各种种气气压压场场统统称称为为气气压压系系统统，不不同同的的气气压压系系统统造造成成空空气气的的运运动动方方式式不不同同，因此，具有不同的天气类型。因此，具有不同的天气类型。三、水平气压梯度三、水平气压梯度在在等等压压线线图图上上，不不仅仅可可以以看看出出各各地地气气压压分分布布状状况况，而而且且也也能能了了解解气气压压变变化化的的程程度度，等等压压线线比比较较密密集集的的地地方方，气气压压变变化化大大，等等压压线线比比较较稀稀疏疏的的地地方方，气气压压变变化化小小，对对于于水水平平方方向向上上的的变变化化通通常常用用水平气压梯度水平气压梯度来表示。来表示。水平气压梯度就是单位距离内的气水平气压梯度就是单位距离内的气压差压差。水水平平气气压压梯梯度度是是一一个个矢矢量量，它它的的方方向向是是垂垂直直于于等等压压线线从从高高压压指指向向低低压压，它它的的大大小小是是单单位位距距离离内的气压差。内的气压差。水水平平气气压压梯梯度度实实质质上上是是气气压压场场中中单单位位体体积积空空气气在在水水平平方方向向上上所所承承受受的的作作用用力力。水水平平气气压压梯梯度度越越大大作作用用在在空空气气上上的的力力就就越越大大，水水平平气气压压梯梯度度越越小小作作用用在在空空气气上上的的力力就越小，这个作用力称为就越小，这个作用力称为水平气压梯度力水平气压梯度力。水水平平气气压压梯梯度度力力是是产产生生风风的的作作用用力力，它它是是形形成成风风的的直直接接动动力力，这这个个力力虽虽然然很很小小，但却能使空气产生加速运动。但却能使空气产生加速运动。事事实实上上，根根据据自自然然界界物物质质均均匀匀规规律律，任任何何一一种种物物质质只只要要是是流流体体都都会会向向均均衡衡发发展展变变化化，比比如如水水溶溶液液，浓浓的的溶溶液液向向稀稀的的地地方方扩扩散散，最最后后以以达达到到均均衡衡为为止止，空空气气也也是是一一样样，它它的的密密度度也也在在努努力力趋趋于于平平衡衡，但但由由于于太太阳阳辐辐射射的的作作用用，也也就就是是说说，各各地地接接受受的的太太阳阳辐辐射射不不均均匀匀，或或者者各各地地的的热热特特性性不不一一致致接接受受太太阳阳辐辐射射后后产产生生的的热热量量不不一一致致，不不管管怎怎样样，我我们们地地球球表表面面上上的的温温度度在在各各地地存存在在着着温温差差，温温度度不不同同的的地地面面给给大大气气加加热热也也不不均均匀匀，造造成成大大气气的的温温度度在在水水平平方方向向上上的的不不一一致致，所所以以大大气气的的密密度度也也就就不一样。不一样。密密度度大大的的地地方方总总会会向向密密度度小小的的地地方方疏疏散散，这这种种疏疏散散靠靠一一种种自自然然力力来来疏疏散散，这这种种自自然然力力是是密密度度产产生生的的，密密度度是是温温度度产产生生的的，所所以以这这个个力力又又来来自自于于温温度度，温温度度力力又又来来自自于于太太阳阳辐辐射射。最最简简单单地地讲讲，只只要要太太阳阳辐辐射射在在大大地地上上，地地面面给给大大气气加加热热，大大气气受受热热不不均均就就会会产产生生空空气气运运动动。所所以以，我我们们可可以以用用两句话来表示风的成因：两句话来表示风的成因：气气压压水水平平分分布布不不均均匀匀是是产产生生风风的的直直接接原原因因，而温度水平分布不均匀是产生风的根本原因而温度水平分布不均匀是产生风的根本原因。一、风的概念一、风的概念空空气气在在水水平平方方向向上上的的运运动动叫叫做风做风风风是是矢矢量量，它它的的大大小小用用风风速速或或风风力力等等级级来来表表示示，它它的的方方向向用用8 8个个方方位位或或360360角角度来表示。度来表示。第二节、风第二节、风二、风的成因二、风的成因风风是是由由水水平平方方向向上上气气压压分分布布不不均均匀匀引引起起的的，当当相相邻邻两两处处气气压压在在水水平平方方向向上上不不相相等等时时，便便会会有有水水平平气气压压梯梯度度存存在在，空空气气在在水水平平气气压压梯梯度度力力的的作作用用下下，会会沿沿着着垂垂直直于于等等压压线线的的方方向向由由高高压压流流向向低低压压，这这样样便便产产生了风。生了风。在在平平直直等等压压线线组组成成的的气气压压场场中中，风风的的方方向向不不是是垂垂直直于于等等压压线线的的，这这是是因因为为运运动动的的空空气气会会受受到到地地球球自自转转的的影影响响而而产产生生一一种种作作用用力力作作用用在在运运动动空空气气上上，这这个个力力称称水水平平地转偏向力地转偏向力。1 1、地转风、地转风水平地转偏向力示意图在在北北半半球球，水水平平地地转转偏偏向向力力始始终终作作用用在在运运动动空空气气的的右右侧侧，其其大大小小随随空空气气运运动动速速度度的的增增大大而而增增大大。这这样样，运运动动空空气气在在水水平平气气压压梯梯度度力力和和水水平平地地转转偏偏向向力力的的共共同同作作用用下下，会会使使其其运运动动方方向向逐逐渐渐发发生生改改变变，最最终终风风的的方方向向就就会会沿沿平平行行于于等等压压线线的的方方向向做做惯惯性性运运动动，这这种种风风称称地地转转风风。风风向向和和气气压压场场的的关关系系（风风压压定定律律）是是：背背风风而而立，高压在右，低压在左立，高压在右，低压在左。2 2、梯度风、梯度风在在实实际际天天气气图图上上，等等压压线线多多是是弯弯曲曲的的。在在弯弯曲曲等等压压线线中中运运动动的的空空气气，除除受受水水平平气气压压梯梯度度力力和和水水平平地地转转偏偏向向力力的的作作用用外外，还还要要受受惯惯性性离离心心力力的的影影响响，在在以以上上三三个个力力的的合合力力会会使使空空气气做做稳稳定定的的曲曲线线运运动动，这这种种风风称称梯梯度度风风。梯梯度度风风仍仍符合风压定律。符合风压定律。3 3、摩擦风、摩擦风在在近近地地层层中中，空空气气运运动动会会受受到到强强烈烈摩摩擦擦，产产生生摩摩擦擦力力。在在水水平平气气压压梯梯度度力力、水水平平地地转转偏偏向向力力、惯惯性性离离心心力力和和摩摩擦擦力力共共同同作作用用下下风风会会斜斜穿穿等等压压线线由高压吹向低压，这种风称摩擦风。由高压吹向低压，这种风称摩擦风。摩摩擦擦风风和和实实际际观观测测到到的的风风很很相相近近，风风压压定定律律是是：在在北北半半球球，背背风风而而立立，高高压压在在右右后后方方，低低压压在左前方在左前方。三、闭合等压线区的风向三、闭合等压线区的风向闭合等压线区指高压和低压闭合等压线区指高压和低压在高压区风按顺时针方向由里向外做涡旋运动。在高压区风按顺时针方向由里向外做涡旋运动。在低压区风按逆时针方向由外向里做涡旋运动。在低压区风按逆时针方向由外向里做涡旋运动。在在高高压压区区，由由于于空空气气由由高高压压中中心心向向外外辐辐散散，所所以以上上面面的的空空气气下下沉沉来来补补充充辐辐散散产产生生的的空空缺缺，这这样样在在高高压压区区上上空空，空空气气做做下下沉沉运运动动产产生生绝绝热热增增温温，使使大大气气饱饱和和程程度度降降低低，出出现现晴晴好好天天气气。我我国国北北方方的的春春旱旱、夏夏旱旱就就是是由由于于副副热热带带太太平平洋洋上上形形成成高高压压后后，它它的的脊脊发发展展延延伸伸到到我我国国大大陆陆上上，我我国国北北方方受受副副高高脊脊控控制制形形成成长长期期干干旱旱。副副高高形形成成后后可控制大部分地区，时间较长，约可控制大部分地区，时间较长，约2-32-3个月。个月。在在低低压压区区，由由于于空空气气由由外外向向低低压压中中心心辐辐合合，所所以以辐辐合合在在一一起起的的空空气气便便会会旋旋转转上上升升，这这样样在在低低压压区区空空气气做做绝绝热热上上升升运运动动，使使大大气气饱饱和和程程度度增增大大，最最终终出出现现阴阴雨雨天天气气。我我国国夏夏季季的的雷雷阵阵雨雨、秋秋季季的的冷冷雨雨多多数数都都是是由由低低压压造造成成的的，当当低低压压的的强强度度加加大大时时，还还可可产产生生冰冰雹雹，甚甚至至产产生生龙龙卷卷风风，产产生生严严重重的危害。的危害。四、风的日变化和年变化四、风的日变化和年变化 1 1、风的日变化、风的日变化当当气气压压形形势势稳稳定定时时，风风有有明明显显的的日日变变化化，在在低低层层大大气气中中，日日出出后后，风风速速逐逐渐渐增增大大，午午后后风风速速达达到到最最大大，之之后后风风速速逐逐渐渐减减小，至清晨最小。小，至清晨最小。风风速速的的日日变变化化是是由由乱乱流流混混合合的的日日变变化化引起的。引起的。2 2、风的年变化、风的年变化风风的的年年变变化化与与气气候候和和地地理理条条件件有有关关，在在北北半半球球的的中中纬纬度度地地区区，一一般般风风速速的的最最大大值值出出现现在在冬冬季季，最最小小值值出出现现在在夏夏季季。我我国国大大部部分分地地区区春春季季风风速速最最大大，因因为为春春季季是是冷冷暖暖空空气气频频繁繁交交替替的的时时期期，易易形形成成大大风风，再再加加上上春春季季植植被被还还没没有有长长出出叶叶子子，对对风风的的阻阻挡挡作作用用小小，地地面面因因降降水水少少而而成成干干土土层层，易易形成沙尘天气，如每年春季的沙尘。形成沙尘天气，如每年春季的沙尘。五、大气环流五、大气环流地球上各种规模的气流的综合，称为大气环流地球上各种规模的气流的综合，称为大气环流。大大气气环环流流包包括括超超长长波波、长长波波、高高空空急急流流、副副热热带带高高压压等等行行星星尺尺度度系系统统；锋锋面面气气旋旋、高高空空短短波波槽槽、切切变变线线、台台风风等等大大尺尺度度的的气气流流；山山谷谷风风、海海陆风、龙卷风、雷雨云等陆风、龙卷风、雷雨云等中小尺度中小尺度系统。系统。大大气气环环流流使使热热量量和和水水汽汽在在不不同同地地区区之之间间，特特别别是是高高低低纬纬之之间间和和海海陆陆之之间间得得以以交交换换和和输输送送，对对各地的天气变化和气候形成起着重要作用。各地的天气变化和气候形成起着重要作用。1 1、单圈环流、单圈环流假假设设地地球球表表面面是是均均匀匀的的，并并且且无无地地转转偏偏向向力力的的作作用用，那那么么，低低纬纬地地区区热热，空空气气受受热热上上升升，上上升升后后向向两两极极运运动动；两两极极地地区区冷冷，空空气气冷冷却却下下沉沉，下下沉沉后后向向赤赤道道运运动动，这这样样空空气气便便会会在在赤赤道道和和极极地地之之间间进进行行循循环环流动，这种简单的经圈环流称为单圈环流。流动，这种简单的经圈环流称为单圈环流。单一环单一环 流圈流圈北极北极南极南极赤道赤道赤道赤道2 2、三圈环流、三圈环流实实际际上上，单单圈圈环环流流是是不不存存在在的的，因因为为空空气气在在流流动动时时会会受受到到地地转转偏偏向向力力的的作作用用，使使空空气气的的运运动动方方向向会会发发生生偏偏转转，最最终终会会在在半个球面上形成三个环流圈。半个球面上形成三个环流圈。赤道赤道南极南极北极北极赤道赤道3030606060603030西西南南东东北北偏偏西西风风西西南南西西南南偏偏东东风风西西北北东东南南偏偏西西风风西西北北西西北北偏偏东东风风赤道低气压带赤道低气压带副热带高压带副热带高压带东北信风带东北信风带低纬环流圈低纬环流圈极地高压带极地高压带副极地低压带副极地低压带中纬环流圈中纬环流圈西风带西风带东风带东风带高纬环流圈高纬环流圈副热带高压带副热带高压带东南信风带东南信风带西风带西风带副极地低压带副极地低压带东风带东风带极地高压带极地高压带低纬环流圈低纬环流圈中纬环流圈中纬环流圈高纬度环流高纬度环流在在北北半半球球，从从赤赤道道上上空空向向北北运运动动的的空空气气，受受地地转转偏偏向向力力的的作作用用会会不不断断向向右右偏偏转转，到到纬纬度度约约3030的的地地方方，偏偏转转成成西西风风（又又称称西西风风急急流流）。西西风风的的形形成成阻阻挡挡了了继继续续北北上上的的空空气气，空空气气在在此此不不断断堆堆积积而而下下沉沉，在在副副热热带带地地面面上上形形成成高高压压（副副热热带带高高压压），赤赤道道地地面面由由于于空空气气上上升升而而形形成成低低压压，因因此此，地地面面上上空空气气由由副副热热带带地地区区流流向向赤赤道道，在在地地转转偏偏向向力力和和摩摩擦擦力力的的作作用用下下，形形成成东东北北风风。此风因比较恒定，故称东北信风。此风因比较恒定，故称东北信风。在在副副热热带带地地面面上上空空气气分分两两支支分分别别向向南南和和向向北北运运动动，向向北北的的气气流流在在纬纬度度约约6060的的地地方方与与南南下下的的极极地地冷冷空空气气相相遇遇后后被被抬抬升升，形形成成极极峰峰。此此空空气气分分两两部部分分分分别别向向南南和和向向北北运运动动，向向北北的的空空气气到到达达极极地地后后填填补补了了空空气气下下沉沉而而产产生生的的空空缺缺，向向南南的的空空气气到到达达副副热热带带后后填填补补了了空空气气下下沉沉而而产产生生的的空空缺缺。这这样便形成了三个环流圈，称为三圈环流。样便形成了三个环流圈，称为三圈环流。3 3、三风四带、三风四带三三圈圈环环流流理理论论基基本本上上符符合合地地球球上上的的行行星风系。星风系。行行星星风风系系是是指指全全球球范范围围内内带带状状分分布布的的气气压压带带和和风风带带。他他们们被被称称为为“三三风风四四带带”，即即：赤赤道道低低压压带带，副副热热带带高高压压带带，副副极极地地低低压压带带，极极地地高高压压带带。东东北北信信风风，盛盛行行西风，极地东风西风，极地东风。赤道赤道南极南极北极北极赤道赤道3030606060603030西西南南东东北北偏偏西西风风西西南南西西南南偏偏东东风风西西北北东东南南偏偏西西风风西西北北西西北北偏偏东东风风赤道低气压带赤道低气压带副热带高压带副热带高压带东北信风带东北信风带低纬环流圈低纬环流圈极地高压带极地高压带副极地低压带副极地低压带中纬环流圈中纬环流圈西风带西风带东风带东风带高纬环流圈高纬环流圈副热带高压带副热带高压带东南信风带东南信风带西风带西风带副极地低压带副极地低压带东风带东风带极地高压带极地高压带低纬环流圈低纬环流圈中纬环流圈中纬环流圈高纬度环流高纬度环流赤道赤道南极南极北极北极赤道赤道行行星星风风系系的的季季节节性性移移动动节气：春分节气：春分节气：夏至节气：夏至节气：秋分节气：秋分节气：冬至节气：冬至北北半半球球中中纬纬度度地地区区属属盛盛行行西西风风带带，受受西西风风急急流流的的影影响响，天天气气系系统统通通常常是是由由西西向向东东发发展展，因因此此，做做天天气气预预报报时时，只只要要知知道道西西面面的的天天气气状状况况，便便可可预预测测东东边边的的未未来来天天气。气。4 4、季风环流、季风环流1 1）、大气活动中心）、大气活动中心大大气气活活动动中中心心是是指指由由于于海海洋洋和和陆陆地地这这两两个个热热力力性性质质差差异异很很大大的的下下垫垫面面的的存存在在，会会将将原原来来呈呈带带状状的的气气压压带带变变成成独独立立的的高高低低压压系系统统，这这些些独独立立的的高高低低压压系系统统称称为为大大气气活动中心活动中心。2 2）、季风环流）、季风环流季季风风是是以以年年为为周周期期，随随季季节节而而改改变变风风向的风。向的风。季季风风环环流流是是中中等等范范围围的的大大气气环环流流，它它的形成与海陆分布及大气活动中心有关。的形成与海陆分布及大气活动中心有关。季风环流季风环流 夏季夏季陆陆 地地海海 洋洋夏夏季季热热低气压低气压 冷冷高气压高气压高气压高气压低气压低气压夏季风夏季风季风环流季风环流 冬季冬季陆陆 地地冷冷热热低气压低气压高气压高气压低气压低气压高气压高气压冬季风冬季风海海 洋洋由由于于海海洋洋和和陆陆地地的的热热力力差差异异很很大大，接接受受太太阳阳辐辐射射后后会会产产生生不不同同的的温温度度。在在夏夏季季增增温温的的季季节节，陆陆地地比比海海洋洋温温度度高高，在在陆陆地地上上形形成成低低压压，在在海海洋洋上上形形成成高高压压，风风从从海海洋洋吹吹向向陆陆地地；在在冬冬季季降降温温的的季季节节，陆陆地地比比海海洋洋温温度度低低，在在陆陆地地上上形形成成高高压压，在在海海洋洋上上形形成成低低压压，风风从从海海洋洋吹吹向向陆陆地地。这这种种风风向的变化随季节交替出现，故称向的变化随季节交替出现，故称季风季风。我我国国地地处处海海洋洋和和陆陆地地的的交交接接处处，正正是是形形成成季季风风的的特特殊殊地地理理位位置置，故故我我国国冬冬季季盛盛行行偏偏北北风风，夏夏季盛行偏南风。季盛行偏南风。5 5、地方性风、地方性风1 1）、海陆风）、海陆风海海陆陆风风是是发发生生在在沿沿海海地地区区以以天天为为周周期期的的小小范范围围热热力力环环流流，它它的的原原理理和和季季风风相相似似，只只不不过过周周期期是是一一昼昼夜夜，范范围围是是近近地地层层，白白天吹海风，晚上吹陆风。天吹海风，晚上吹陆风。有些较大的水体一天中也可形成水陆风有些较大的水体一天中也可形成水陆风。海陆风示意图海陆风示意图2 2）、山谷风）、山谷风在在山山地地中中，经经常常出出现现以以天天为为周周期期，风风向向随随昼昼夜夜而而发发生生改改变变的的风风，称称山山谷谷风风。白白天天风风从从山山谷谷吹吹向向山山坡坡，称称谷谷风风；夜夜间间风风从从山坡吹向山谷，称山风。山坡吹向山谷，称山风。山山谷谷风风是是由由于于在在接接近近山山坡坡的的空空气气和和同同高高度度谷谷底底上上空空的的空空气气间间白白天天增增热热和和夜夜间间失失热程度不同而产生的一种小范围热力环流。热程度不同而产生的一种小范围热力环流。山谷风示意图山谷风示意图白白天天山山坡坡接接受受太太阳阳辐辐射射后后很很快快增增温温，靠靠近近山山坡坡的的空空气气也也随随之之很很快快增增温温，同同高高度度谷谷底底上上空空的的空空气气因因远远离离山山坡坡和和谷谷底底，所所以以增增温温慢慢，这这样样山山坡坡上上空空气气受受热热上上升升，谷谷底底上上空空空空气气下下沉沉补补缺缺，便便形形成成了了由由谷谷底底吹吹向向山山坡坡的的谷谷风风；夜夜间间冷冷却却降降温温，形形成成了了与与白白天天相相反反的的环环流流，风风从从山山坡坡吹吹向向山山谷谷，形形成成山风。山风。3 3）、狭谷风）、狭谷风当当空空气气从从开开阔阔地地流流入入狭狭窄窄的的走走廊廊或或谷谷口口时，风速加大，这种风称狭谷风。时，风速加大，这种风称狭谷风。4 4）、焚风）、焚风焚焚风风是是由由于于空空气气做做绝绝热热下下沉沉运运动动时时，因因温温度度升升高高、湿湿度度降降低低而而形形成成的的一一种种干干热热风风，称焚风。称焚风。焚焚风风形形成成在在背背风风坡坡，在在高高压压区区内内，如如有有较强的下沉气流时也可形成焚风。较强的下沉气流时也可形成焚风。狭谷风、焚风示意图狭谷风、焚风示意图六、风与植物六、风与植物 风风是是重重要要的的植植物物生生态态因因子子，特特别别是是在在热量、水汽和热量、水汽和COCO2 2的输送方面尤其重要。的输送方面尤其重要。1 1、风可以调节农田小气候状况、风可以调节农田小气候状况2 2、风能传播花粉和种子、风能传播花粉和种子3 3、风可对植物直接或间接产生危害、风可对植物直接或间接产生危害