航海气象讲义.ppt

1,航海气象与海洋学,主讲 蔡芳,欢迎学习,2,总 目 录,§1 大气概况 §2 气温 §3 气压 §4 大气湿度 §5 空气的水平运动风 §6 大气环流 §7 空气的垂直 运动和大气稳定度 §8 云和降水 §9 雾和能见度 §10 船舶海洋水文气象要素观测,3,§1 大气概况,4,大气概况,1.1 大气的组成 1.2 大气的垂直结构,5,1.1 大气的组成,一、干洁空气（Dry Air） 1、主要成分： 氮气（N2）占78.09%、氧气（O2）占20.95%，氩气占0.93%，三者占空气总容积的99.97。 2、次要成分： 二氧化碳（CO2）占0.03%、其他气体如臭氧（O3）、氢气、惰性气体总共约占0.01%， 3、对气温有影响的成分： 二氧化碳（CO2） 吸收和放射长波辐射，产生温室效应； 臭氧（O3）吸收紫外线； 4、干洁空气的分子量：28.966。密度1.293× 103 g/m3,6,二、水汽（Vapour） 1、来源：地表的蒸发。 2、湿空气（Wet Air）：含有水汽的空气。 在湿空气里面水汽含量的大小有个限度： 刚好达到饱和湿空气；未 达 到未饱和湿空气； 超过限度过饱和湿空气； 水平分布：海洋多于陆地，热带海面最多，极地和沙漠最少。 时空分布：夏季多于冬季，白天多于夜间。低纬度洋面和森林地区多于高纬度寒冷干燥的陆面 垂直分布：低空多于高空，随高度升高水汽含量迅速减少。 3、特点： 1) 在自然条件下，水汽是大气中唯一能发生相态变化而引起各种天气变化的气体，是天气演变的主角。 2) 具有吸收和放射长波辐射的性能，加上在水相变化中伴有潜热的吸收或释放，对气温产生影响。 4、水汽密度比干空气小，水汽的存在使实际的大气密度变得小些。同一气压条件下，暖湿空气最轻，干冷的空气最重。,7,三、微尘 1、杂质： 悬浮于大气中的固体、液体粒子，称为微尘，也称为杂 质或者大气气溶胶粒子。 来源：海洋上主要是浪花飞溅在空中蒸发留下 的微小盐 粒；陆地上主要是灰尘和烟粒等。 2、对大气的影响： 作为水汽凝结的凝结核； 影响太阳辐射和地面辐射；使能 见度降低； 3、有害于人类和各类生物的变化过程称为大气污染： 粉尘，二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、碳氢化 合物等,8,大气污染,大气污染是由于人类活动使局部甚至全球大气成分发生变化而危害人类和动植物的生存环境的事件。二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全球天气和气候的异常变化。大气中的悬浮颗粒物、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氢等， 严重污染大气，对人类造成极大危害。二氧化硫在臭氧的作用下引起有害的酸雨；氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线的照射下产生有毒的光化学烟雾。,9,10,1.2 大气的垂直结构,大气在垂直方向上的温度、成分、气流状况和电离现象等有显著差异，根据不同高度气流的特点，特别是气温的垂直分布，可从地面到大气上界分为5层： 1、对流层 2、平流层 3、中间层 4、热层 5、散逸层,11,二、对流层（Troposphere）的主要特征 1、对流层的厚度：平均10-12km； 下界为地面，上界随纬度和季节变化，在赤道最厚，向两 极减小；夏季厚，冬季薄。通常高纬度为6-8km，低纬度 16-17km；云、雨、雾、雪等主要天气现象发生在该层， 是气象学研究的重点层次。 2、三个主要特点： 1) 气温随高度的升高而降低 平均气温（垂）直（递）减率 0.65/100m。 2) 有强烈的对流和湍流运动。对流和湍流运动的强度主要 随纬度和季节的变化而不同，一般低纬较强，高纬较 弱，夏季较强，冬季较弱 3) 气象要素（如温度、湿度等）在水平方向上分布 不均匀。由于地表面有海陆差异、地形起伏等，因此在 对流层中，温度、湿度等的水平分布是不均匀的。一般 来说，低纬比中高纬温暖、潮湿、海上比内陆潮湿。,12,3、对流层的垂直分层： 根据对流层中大气运动状态、温度的垂直变化特点和天 气现象的变化特征，分为：下层、中层、上层。 1）下层又称为摩擦层：下界为地面，上界距地面1-1.5km 高度，其厚度夏季高于冬季，白天高于夜晚，大风和 扰动强烈的天气高于平稳天气。 2）中层：从摩擦层顶到距离地面约6km处，大气的天气 现象如云和降水主要发生在这一层 3）上层：从6km处到对流层顶。在中低纬度地区，常出 现风速大于30m/s的强风带，称为急流 4）中层和上层又合称为自由大气：下界距地面1km（摩 擦层顶），上界对流层顶，摩擦作用小，可忽略 不计。大气运动规律显得比较简单和清楚。自由大气 的基本运动形式是层流，气流多波状系统。500hPa等 压面最能代表对流层大气的一般运动状况。,13,三、平流层 从对流层顶向上到大约距地面55km的高度范围内，称为平流层。平流层的下层为同温层，温度随高度变化很或者几乎不变。距地面20km以上出现逆温层，温度随高度的升高而增大，这是由于臭氧层的存在而造成的。平流层中气流以水平运动为主，没有强烈的对流运动。,14,四、中间层,距离地面5585km的高度范围内，称为中间层。中间层温度随高度的上升而迅速下降，再次出现明显的空气对流和湍流现象，故又称为高空对流层。大约60km的高度上存在一个只有在白天出现的电离层，称为D层。,15,五、热层,距地面大约85800km的高度范围内，称为热层，又称暖层。热层温度随着高度的增加而迅速升高，空气处于高度电离状态。各高度被电离的程度不同，其中以距地面大约100120km的E层和200400km的F层最为显著。它们都能反射短波无线电波，对实现远距离无线电通信具有重要的意义。罗兰C等无线电导航仪就是靠电离层的反射作用来实现定位目的的。,16,六、散逸层,距地面大约800km以上的大气层，称为散逸层，又称外层。散逸层的温度随着高度的增加而迅速增高。空气相当稀薄，一些高速运动的大气质点可以挣脱地球的引力束缚，客服周围其他大气质点的阻碍，逃逸到宇宙空间去，散逸层因此而得名。,17,气象要素（meteorological element）,1、表明一定地点和特定时刻天气状况的大气变量或现象, 如温、压、湿、风、降水等。 2、表明大气物理状态、物理现象以及某些对大气物理过程和物理状态有显著影响的物理量。主要有：气温、气压、风、湿度、云、降水、蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现象。 1）气压 : 大气的压力,它是在任何表面的单位面积上,空气分子运动所产的压力。 2）气温 : 大气的温度,表示大气冷热程度的量。它是空气分子运动的平均动能。 3）大气湿度(简称湿度): 它是表示空气中水汽含量或潮湿的程度,可以由比湿(g)、绝对湿度(pv)、水气压(e)、露点、相对湿度等物理量表示。 4）风 : 空气相对于地面的运动。气象上常指空气的水平运动,并用风向、风速来表示。,18,5）云 : 悬浮在空气中的大量水滴和冰晶组成的可见聚合体。在常规气象观测中要测定云状、云高和云量。 6）降水 : 指从云中降落的液态水和固态水,如雨、雪、冰雹等。 7）蒸发 : 液体表面的气化现象。气象上指水由液体变成气体的过程。 8）辐射 : 能量或物质微粒从辐射体向空间各方向发送过程。气象上通常称太阳辐射为短波辐射,地球表面辐射和大气辐射为长波辐射。 9）日照 : 表示太阳照射时间的量。气象上通常提供的是观测到的实照时数。 10）能见度:人的正常视力所能看到的目标物的最大距离,19,习题,1、在自然界的温度和压力条件下，（ ）能在气态、液态和固态三者之间相互转化（即发生相变的唯一大气成分）。 A、氮气 B、氧气 C、水汽 D、二氧化碳 2、对天气及气候变化具有重要影响的大气成分包括（ ） A、二氧化碳、臭氧和惰性气体 B、氮气、二氧化碳和惰性气体 C、二氧化碳、臭氧和水汽 D、氧气、臭氧和惰性气体,20,3、在水汽相变的过程中，大气中的固体杂质可以充当（ ） A、凝结核，不利于相变过程发生、 B、催化剂，不利于水汽凝结 C、凝结核，有利于相变过程发生 D、催化剂，有利于水汽凝结 4、一些大气污染成分在大气中发生化学变化形成有害物质，最常见的有（ ） A、酸雨和粉尘 、氮氧化物和粉 C、氮氧化物和光化学烟雾 D、酸雨和光化学烟雾,21,5、对流层的高度随纬度有较大的变化，最低出现在（ ） A、赤道低纬地区 B、中纬度地区 C、高纬度地区 D、极地地区 6、地球大气最低层称为对流层，其平均厚度约为（ ） A、12km B、1012km C、68km D、1718km 7、大气的垂直分层自下而上依次为（ ） A、对流层、等温层、中间层、热层、散逸层 B、对流层、平流层、中间层、热层、散逸层 C、对流层、平流层、中间层、散逸层、热层 D、散逸层、热层、中间层、平流层、对流层,22,8、下列是属于气象要素的是（ ） A、风、云、雾、霜、沙尘暴 B、气压、高气压、台风 C、风、云、雨、冷锋、暖锋 D、气温、气压、冷锋、暖锋 9、气候是指某一特定区域（ ） A、在较短时间内各种气象要素的综合表现 B、气像要素的多年平均特征（其中包括极值） C、气象要素的一年平均特征（其中包括极值） D、天气形势,23,10、天气是指某一特定区域（ ） A、在较短时间内各种气象要素的综合表现 B、在较长时间内各种气象要素的综合表现 C、气象要素的多年平均特征（其中包括极值） D、气象要素的一年平均特征（其中包括极值）,24,§2 气 温,25,气 温,2.1 气温的定义和温标 2.2 太阳、地面和大气辐射 2.3 空气增热和冷却方式 2.4 气温随时间的变化 2.5 气温随高度的变化,26,2.1 气温的定义和温标,一、气温的定义和单位 1、气温（Air Temperature）： 表示空气冷热程度的物理量。 2、三种常用温标之间的换算关系： 1) 三种温标对纯水冰点和沸点的定义： 冰点 沸点 等分 摄氏温标（） 0 100 100 华氏温标（） 32 212 180 绝对温标（K） 273 373 100,27,2）三种温标的换算关系 已知C，则对应的 华氏温标F9C/532 绝对温标K273C 若已知F，则对应的 摄氏温标C5×（F32）/9 绝对温标K2735×（F32）/9 例1： 5°F，5分别为： A. -15，41°F B. 15，41°F C. -15，-41°F D. 15，-41°F 答案：A 例2： 223K相当于： A. 58°F B. -58°F C. 85°F D. -85°F 答案：B,28,2.2 太阳、地面和大气辐射,自然界中一切温度高于绝对温度的物体，都在时刻不停地以电磁波的形式向四周放射能量，同时也接受着周围射来的电磁波，这种传递能量的方式称为辐射。 电磁波的波段从波长短的一侧开始，依次叫做伽马射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。 研究表明：物体的温度越高，放射能力越强，辐射出的波段越短；温度越低，放射能力越弱，辐射出的波段越长。,29,任何物体一方面因放射辐射消耗内能而使本身的温度降低，另一方面又因吸收其他物体放射的辐射能力并转变为内能而使本身的温度增高。 1、太阳、地面和大气辐射 太阳是一个巨大的火球，表面温度约6000K。太阳辐射是地球表面和大气唯一的能量来源。太阳辐射的主要能量集中在波长0.154um（微米）范围内，气象上称为短波辐射。 地面和定期的温度约为300K，比太阳表面温度低得多，辐射能量弱，主要是红外辐射。地球大气辐射能量的95%集中在4120um的范围内，最大辐射所在的波长约为10um，气象上称为长波辐射,30,大气辐射： 波长与地面辐 射波长，几乎相等的长波辐射。 不同性质的物体对不同波长的辐射具有不同的吸收、反射和透射特性。例如，雪对短波辐射的反射率很大，但对长波辐射则几乎全部吸收；干空气对红外线几乎是透明的，而水汽却能强烈的吸收红外线。气象几乎所有的重要天气现象都与辐射的传递过程有关。,31,2、地气系统的辐射差额 物体收入辐射能与支出辐射能的差值称为 净辐射或者辐射差额。 辐射差额=收入辐射-支出辐射 无论南、北半球，地气系统的辐射差额在纬度35°以下的低纬赤道地区辐射差额是正值，35°以上的高纬极地地区是负值。多年的观察表明，高纬及低纬地区的平均温度变化是很微小，基本保持恒定。（这说明必定有另外一些过程进行高低纬地区之间的热量交换，这种热量的交换正是由大气的经向输送和海水的冷暖流交换来完成的。） 结论：太阳辐射是地球表面和大气唯一的能量来源，但大气受热的主要直接热源是地球表面的长波辐射。,32,空气的增热和冷却可以分为两种方式：一种与外界没有热量交换，称为绝热变化；另外一种和外界有热量交换，成为非绝热变化。研究表明，空气增热和冷却的主要过程是非绝热的。 1、气温的绝热变化 绝热过程空气与外界没有热量交换，纯粹由于外界压力的改变使空气压缩或膨胀引起温度变化（即做功改变温度）。,2.3空气增热和冷却方式,33,1）干绝热变化 气温绝热变化过程中，如果不发生水相变化，称为干绝热变化。 在干绝热变化过程中，气温的垂直递减率，称为干绝热直减率，通常用d 来表示。 d值约为1/100m ，也就是在干绝热变化过程中，空气块每上升100m，温度反而下降1；相反，空气块每下降100m，温度约升高1。 干空气块或未饱和湿空气块每绝热上升100米，气温下降1，每绝热下降100米，气温上升1。（没有水相变化）,34,2）湿绝热变化 在气温绝热变化过程中，如果发生水相变化，称为湿绝热变化。在湿绝热变化过程中，气温的垂直递减率，称为湿绝热直减率，通常用m表示。 可以证明，对于湿绝热过程而言，恒有： md，即m1/100m 这是因为在湿绝热上升过程中，水汽凝结放出潜热使冷却作用变得缓慢；反之，在湿绝热下降过程中，水滴蒸发吸收的蒸发热量使增温作用减弱。 m 不是常数，而是随着气压和温度改变的，通常取： m为0.5 /100m 或者0.6 /100m,35,2、气温的非绝热变化 气温的非绝热变化，是指空气与外界有热量交换的情况下所引起的温度变化。大气热量的初始来源是太阳辐射，下垫面是对流层大气的直接热量来源。 1）热传导 空气和地面之间，空气团与空气团之间，当有温度差异的时，就会以分子热传导方式方式交换热量。但是地面和大气都是热的不良导体，所以通过这种方式交换的热量很少。只有在贴近地面几厘米以内，空气密度大，单位距离内的温度差异也较大，热量交换更为明显。 2）辐射 大气主要依靠吸收地面的长波辐射而增热，同时，地面也吸收大气放出的长波辐射，这样它们之间就通过,36,长波辐射的方式不停的交换着热量，如白天辐射增温，夜间辐射冷却。 3）对流、平流和湍流 空气微团的垂直运动称为对流，水平运动称为平流，无规则运动称为湍流，又叫乱流。 A、对流 对流又分热力对流和动力对流。由于空气受热不均引起有规则的热湿空气上升干冷空气下沉，称为热力对流。由于动力作用造成空气的升降运动称为动力对流，如空气遇山爬升等。通过对流，上下层空气相互混合，热量得以交换，使低层的热量传递到较高的层次。 一般情况下，对流运动占据的面积通常只有单个云块的尺度，但是进行得相当剧烈和迅速。它伴随着热量的向上输送，将低层热量传输到对流层中上层，直到对流层顶。,37,B、平流 平流的含义是指某种物理量的水平输送。如温度平流、湿度平流等。 平流是大气中异地之间热量传输最重要的方式，对局部温度变化影响很大。如南风送暖，北风送寒，属于温度平流；东风送湿，西风送干，属于湿度平流。 C、湍流 湍流是在空气层相互之间发生摩擦或空气流过粗糙不平的地面时产生的。有湍流时，相邻空气团之间发生混合，热量也就得到了交换。湍流是摩擦层中热能、动量和水汽交换的主要方式。,38,D、水相变化 在大气常温下，水有液态、气态和固态之间的变化，当水在蒸发（或冰在升华）时要吸收热量；相反，水汽在凝结（或凝华）是，又会放出潜热。因此通过蒸发（升华）和凝结（或凝华），促使地面和大气之间，空气团与空气团之间发生了潜热交换。 由于大气中的水汽主要集中在5km以下的大气层中，所以这种热量交换抓哟发生在对流层的中下层。,39,在地气系统热量收支平衡过程中，太阳辐射处于主导地位，因此随着日夜、冬夏的交替，地面的温度也会相应地出现日变化和年变化，且变化的幅度与纬度、天气及地表性质等因素有关。 1、气温的日变化 气温日变化的特点是：一天内有一个最低值和一个最高值。最低值出现在日出前1h。陆地上最高值冬季出现在1314时，夏季出现在1415时。海洋上气温日变化很小，最高值滞后陆地12h。,2.4气温随时间的变化,40,气温日较差：TmaxTmin 影响日较差的因素： 纬度：低纬日较差高纬 ； 季节：夏季日较差冬季； 下垫面性质：陆地日较差海洋，沙漠最大； 海拔高度：低处日较差高处。 天空状况：晴天日较差阴天；,41,2、年变化 1）年变化特点： 一年中月平均最高气温（Tmax）： 北半球，陆地在7月，海洋在8月； 南半球，陆地在1月，海洋在2月。 最低气温（Tmin）： 北半球，陆地在1月，海洋在2月； 南半球，陆地在7月，海洋在8月。 2）气温年较差：月平均Tmax月平均Tmin 3）影响年较差的因素： 海拔高度：低处年较差高处 纬度：高纬年较差低纬，赤道最小 下垫面性质：陆地年较差海洋，沙漠最大 但赤道上气温有两高，在春分、秋分； 有两低，在冬至、夏至。,42,习题： 1、形成海雾的主要冷却过程是_。 A绝热上升 B辐射冷却 C平流冷却 D接触冷却 2、当只考虑纬度对气温日变化的影响时，气温日较差较大的地区是_ _。 A极地附近 B热带地区 C温带地区 D副极地地区 3、当纬度相同时气温日较差最大的地方为_。 A大洋 B沿岸 C内陆 D沙漠 4、通过不同温标关系换算14、10分别为_。 A10、283K B-10、283K C-10、-263K D10、263K,43,5、当只考虑地表性质对气温日变化的影响时，最小的气温日较差出现在_。 A沙漠 B草地 C海洋 D裸地 6、气温的日变化与天气状况有密切关系，在不同天气状况下，日较差_。 A晴天大于阴天 B阴天大于晴天 C阴天等于晴天 D多云大于晴天 7、空气增热和冷却的主要方式有_。 热传导；辐射；水相变化；对流；平流；乱流。 A B, C D,44,8、气温年较差与纬度有关，最大年较差出现在_。 A赤道地区 B中纬地区 C高纬地区 D极地地区 9、气温年较差的大小主要受_因素影响。 A地表性质和季节 B纬度和天气状况 C纬度和季节 D地表性质和纬度 10、气温年较差的大小与_有关。 纬度；经度；下垫面性质；季节；海拔高度；天气状况。 A B， C， D，,45,§3 气 压,46,气 压,3.1 气压的定义与单位 3.2 气压随温度的变化 3.3 水平气压梯度 3.4 气压随时间的变化 3.5 海平面气压场的基本形式 3.6 气压系统随高度的变化,47,3.1 气压的定义与单位,大气压强(Air Pressure) 简称气压，在重力方向上，单位截面上垂直大气柱的重量。/ 单位：“百帕(hPa)”、“mb”、“mmHg”。 1标准大气压P0标准情况下（气温O、纬度45°，海平 面上，760mmHg高的大气压，P0l013.25hPa。 1大气压 P750mmHg=1000hPa。 hPa、mb和mmHg两单位之间有如下关系: 1 hPa1mb=3mmHg/4 或 1 mmHg4 hPa/34mb/3,48,3.3 水平气压梯度,影响气压变化的因素：热力因素和动力因素 热力因素：温度高，空气受热膨胀，空气密度变小， 空气发生辐散现象，气压下降； 温度低，空气冷却收缩，空气密度变大，空 气发生辐合现象，气压升高。 动力因素：包括水平气流的辐射和辐合、空气密度变化 和空气的垂直运动。 气流水平辐合时，空气聚积，导致气压上升； 气流水平辐散时，空气离散，导致气压下降；,49,3.3 水平气压梯度,移来的气团密度大，空气质量多，气压上升（如冷空气南下）；移来的气团密度小，空气质量减少，气压下降（如暖空气北上）； 在空气没有垂直运动时，空气质量不变； 在空气有下沉运动时，上层空气质量减少，气压 降低； 在空气有上升运动时，上层空气质量增多，气压 升高；,50,3.2 气压随高度的变化,变化规律：气压随高度的升高而降低， 近地面下降快，高空下降慢。 海平面：1000hPa 1500米：850 hPa 3000米：700 hPa 5500米：500 hPa 在近地面层空气中，高度每升高10米，气压降低值 约为1.31hPa(或高度每上升8米，气压降低1hPa)， 用该数据将船台高度测出的气压订正为海平面气压。 例：空盒气压表距离海面高度12m，测得本站气压为 999.0 hPa，则海平面气压为： A. 997.5.hPa B. 997.2 hPa C. 1000.5 hPa D. 1000.2 hPa 答案：C,51,3.3 水平气压梯度,水平气压梯度是一个表示气压水平分布不均匀程度的矢量。用 -P n/n表示。 P为相邻等压线之间的气压差； n为两等压线之间的垂直距离； 负号表示沿水平气压梯度方向的 -P n/n 气压是减小的； n表示水平面上等压法线方向的单 p1 位矢量，其大小为1，仅表示方向。 n 水平气压梯度的单位为hPa/km,在 实际工作中常用百帕/赤道度来表示。 p2 1赤道度=60n mile P2P1 水平气压梯度恒大于零 在弯曲等压线分布的气压场中，气压梯度的方向为垂直于弯曲等压线的 切线，由高压指向低压。,52,3.4 气压随时间的变化,气压随时间的变化有周期性与非周期性两种变化： 1、气压日变化 一天中最高气压值与最低气压值之差称为气压日较差。 气压随时间的变化表现为双峰型： 最高值：910 最低值：1516 次高值：2122 次低值：34 最高和最低气压与气温的变化有关。气压日较差随纬度的增加而 减小，低纬日较差可达35hPa，中纬地区则小于1hPa。,53,3.4 气压随时间的变化,2、气压年变化 月平均气压以一年为周期的变化，称为气压的年变化。 月平均气压最高值与最低值之差，称为气压的年较差。 气压的年变化以中纬度地区最为明显，概况为3种类型： （1）大陆型：一年中气压最高值出现在冬季，最低值出现在夏季，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐增大； （2）海洋型：一年中气压最高值出现在夏季，最低值出现在冬季，年较差小于同纬度的陆地； （3）高山型：一年中气压最高值出现在夏季，是空气受热，气柱膨胀、上升，质量增加所致；气压最低值出现在冬季，是空气受冷，气柱收缩、空气下沉、质量减少的结果 气压的年较差海洋小于陆地，低纬小于中高纬。,54,3.5 海平面气压场的基本形式,1、低气压（Low pressure；Depression） 由闭合等压线构成的中心气压比四周低的区域， 其空间等压面形状下凹，如盆地。 2、低压槽（Trough） 由低压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合 的等压线向气压较高一方凸出的部分，简称槽。 槽线(Trough line)在低压槽中，各条等压线曲率 最大处的连线。 3、高气压（High pressure） 由闭合等压线构成的中心气压比四周高的区域， 其空间等压面形状上凸，如山丘。,55,3.5 海平面气压场的基本形式,4、高压脊（Ridge） 由高压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合 的等压线向气压较低一方凸起的部分，简称脊。 脊线(Ridge line)在高压脊中，各条等压线曲率最 大处的连线。 5、鞍型区(Col) 相对并相邻的两高压和两低压组成的中间区域， 简称鞍，其空间等压面的形状类似马鞍。 6、高压带 相邻两低压之间的过渡区域。 7、低压带 相邻两高压之间的过渡区域。,56,1、在气压的年变化中，北半球大陆和海洋上最低气压分别出现在_。 A2月份和8月份 B10月份和4月份 C7月份和1月份 D1月份和7月份 2、气压的单位 hPa与mmHg两者的关系为_。 A1 hPa1 mmHg B1 hPa1 mmHg C1 hPa3/4 mmHg D1 hPa4/3 mmHg 3、在纬度45°的海平面上，温度为0时的大气压称为标准大气压，其数值为_。 A1000 hPa、750 mmHg B1013.25 hPa、760 mmHg C1000 hPa、760 mmHg D1013.25 hPa、750 mmHg,57,4、气压是大气压强的简称，它与天气的关系是_。 A高气压一般对应阴雨天气 B低气压一般对应阴雨天气 C高气压中心对应大风天气 D低气压对应晴好天气 5、气压的单位 hPa与mb两者的关系为_。 A1 hPa1mb B1 hPa1mb C1 hPa3/4mb D1 hPa4/3mb 6、500 hPa等压面的平均海拨高度约为_。 A5000m B5500m C6000m D6500m,58,7、在同一大气层中，高度每升高100m，气压变化量的大小为_。 A高温处小于低温处 B高温处大于低温处 C高温处等于低温处 D变化与温度无关 8、在同一大气层中，若气压变化1 hPa，则其高度差为_。 A高温处等于低温处 B高温处小于低温处 C高温处大于低温处 D高度差与气温无关 9、在近地面大气层中，根据船用单位气压高度差的订正公式得出的结果为_。 A每升高8m增加1 hPa B每升高8m降低1 hPa C每升高10m增加1 hPa D每升高10m降低1hPa,59,38、在地面图上，水平气压梯度越大的地方，等压线_。 A越密集 B越稀疏 C有的地方密集，有的地方稀疏 D疏密与梯度无关,60,§4 大气湿度,61,大气湿度,4.1 湿度的定义与表示方式 4.2 湿度的日变化和年变化,62,4.1 湿度的定义和表示方法,湿度是表示空气中水汽含量多少或者空气潮湿程度 的物理量。通常表示大气湿度的物理量有以下几种： 1、水汽压： 大气中由水汽所产生的那一部分压强，称为水汽压。 单位与气压相同（hPa、mb、mmHg） 它直接表示空气中水汽含量的多少。 2、饱和水气压： 指空气达到饱和时的水汽压，也叫最大水汽压。它表示空气“吞食”水汽的能力，不反映空气中水汽含量的多少。当温度相等时，水面的饱和水汽压大于冰面。,63,4.1 湿度的定义和表示方法,3、绝对湿度 单位体积空气中所含水汽的质量（实际就是大气中的水汽密度），直接表示空气中水汽含量的多少。 4、相对湿度 同温度下，空气中的实际水汽压与饱和水汽压的百分比，称为相对湿度，用符号f表示，其表达式为： f=(e/E) ×100% 相对湿度的大小直接反映空气距离饱和的程度。 f越小，空气距离饱和程度越远， f=100%,表示空气饱和,64,4.1 湿度的定义和表示方法,5、露点 当空气中的水汽含量不变且气压一定时，气温降低，是空气刚好达到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点。用符号td表示，其单位与气温相同。 露点是表示空气的湿度，而不是表示空气冷热状态的物理量，它表示了空气中所含的水汽的多少。,65,4.2 湿度的日变化和年变化,（一）、绝对湿度的日变化和年变化 1、绝对湿度的日变化 在近地面层空气中，绝对湿度的日变化比较明显，它与温度和湍流运动紧密相关。 1）双峰型：主要在大陆上湍流混合较强的夏季出现。水汽压在一日内有两个最高值和两个最低值。 最低值：a、清晨气温最低时 b、午后湍流最强时 最高值：a、910 b、2122 2）单波型：多出现在海洋、沿海和岛屿、陆地上湍流不强的秋冬季。 最高值：午后气温最高、蒸发最强的时候 最低值：气温最低、蒸发最弱的时候,66,4.2 湿度的日变化和年变化,2、绝对湿度的年变化 绝对湿度的年变化和气温的年变化趋势一致： 北半球 南半球 高值（蒸发量高）： 78 12 低值（蒸发量低）： 12 78,67,4.2 湿度的日变化和年变化,（二）、相对湿度的日变化和年变化 1、相对湿度的日变化： 最高值： 日出前 最低值： 午后 2、相对湿度的年变化： 1）季风区：最高值在夏季，最低值在冬季； 2）内陆、干燥且气压变化不大的地区：最高值在冬季，最低值在夏季。 相对湿度的日变化和年变化会因天气变化等因素而遭破坏： 空气从湿区流到干区时（称为湿平流），引起所经地区的湿 度增加； 空气从干区流到湿区时（称为干平流），引起所经地区的湿 度的减小。,68,§5 空气的水平运动风,69,空气的水平运动风,5.1 风向和风速的表示方法 5.2 作用于运动空气微团上的水平方向 的力 5.3 地转风 5.4 梯度风 5.5 摩擦层中的风,70,5.1 风向和风速的表示方法,1、风空气相对下垫面所作的水平运动。风是矢量，既有大小又有方向，分别用风速和风向来表示。 2、风向风的来向，用16方位表示，或方位度数（0°360°）表示，前者多用于陆上，后者多用于海洋上或高空。 3、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）。 4、风级（Beaufort）：017级。 风速B与风级的关系：V0.836B3/2。,71,72,5.1 风向和风速的表示方法,5、风的阵性 风的阵性是大气湍流运动的结果。 实际观测中，常常观测一段时间内的平均风向风速， 以消除风的阵性影响。 一日内阵性最强是午后，一年中最强是夏季。 6、风的日、年变化 午后最为明显，夜间变小 一般情况下风的日变化现象晴天比阴天明显，夏季比 冬季明显，陆地上比海洋上明显。 风的年变化与气候条件和地理条件有关。在季风地区风向有明 显的年变化规律，在非季风地区风向变化规律不明显。,73,5.2 作用于运动空气微团上的水平方 向的力,1、重力 重力对大气水平方向的运动不起作用 2、水平气压梯度力Gn （1）方向：垂直于等压线，由高压指向低压。 （2）大小： 1）水平气压梯度力与空气密度成反比，与气压梯度成正比 2）空气密度一定时，气压梯度大，等压线密集，水平气压梯度力大 3）气压梯度一定时，空气密度大，水平气压梯度力小 4）若气压梯度等于零，两地没有气压差，水平气压梯度力等于零，无风。可见，水平气压梯度力是使空气产生水平运动的直接原因或原动力。,74,5.2 作用于运动空气微团上的水平方 向的力,3、水平地转偏向力An 1、大小：An2Vsin （1）v速度 （2）地球自转角速度，是一常量，大小0.000073rad/s （3）纬度 2、特点： （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。,75,2、方向：垂直于运动去向， 北半球：偏于右手一侧， 南半球：偏于左手一侧。 只改变运动方向，不改变速度大小。,76,5.2 作用于运动空气微团上的水平方 向的力,4、惯性离心力C （1）大小：C V2/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。 5、摩擦力R 1、表示：R-kv 与摩擦系数k成正比，与风速v成正比。 有浪海面k比平静海面大。 2、方向：与运动方向相反，起到阻力作用。,77,5.3 地转风,1、地转风（Geostrophic Wind） （1）在自由大气中，忽略摩擦力的作用，水平气压梯度 力与水平地转偏向力平衡时产生的空气水平等速直线运 动称为地转风，用vg表示。 （2） 空气质点受力分析表达式为： Gn An，方向相反，作用在同一条直线上， 或：GnAn0 或 GnAn,78,南半球,高 压,低 压,地转风,北半球,5.3 地转风,2、地转风的形成,79,5.3 地转风,3、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。 4、Vg的大小，VgP/（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,80,81,5.3 地转风,5、地转风的计算方法： Vgp/（2sinn）取n=60nmile 将1.293kg/m3和值代入得 Vg4.78p1/（sinn） 式中：p1 计算点附近每间隔60nmile的气压差； 计算点的纬度； p1 与 都可以从地图上量取。,82,5.3 地转风,例：在开阔洋面上，平直等压线水平气压梯度大小相等，若在较高纬度未出现大风时，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小于6级 答案：B,83,5.4 梯度风,1、梯度风：当空气质点作曲线运动是，除受水平气压梯度力合水平地转偏向力作用外，还受惯性离心力的作用，当这三个力达到平衡是所吹的风，称为梯度风。 2、空气质点受力分析 1）低压区： 三个力的大小关系为：Gn = An + C 2）高压区： 三个力的大小关系为： An = Gn + C,84,3、主要结论： 1）北半球，高压中的风顺时针吹，低压中的风逆时针吹； 南半球，高压中的风逆时针吹，低压中的风顺时针吹。 风向与气压场之间满足白贝罗风压定律。 2）梯度风风速与水平气压梯度、纬度的正弦、空气密度 和曲率半径有关。 3）低压（气旋）区中的水平气压梯度不受限制； 高压（反气旋）中的水平气压梯度不能超过某一临界值。 4）反气旋区内，边缘风速较大，中心附近微风或者静风； 曲率较小处，即等压线平直处，等压线密，风速大； 曲率较大处，即等压线弯曲较大处，等压线疏，风速较 小。 5）中高纬度反气旋的风速较大，低纬度反气旋内风速较小。 6）Va（反气旋中的风）Vg（地转风）Vc（气旋的风