大气的运动第三节.ppt

第三节 大气运动与天气系统,一、气压,（一）、气压的概念及其单位,气压：是指单位面积上所承受的空气柱的重量。单位:百帕,气压示意图,标准大气压,（二）、气压的变化,任何地方的气压都随着时间的不同而改变。气压的这种变化包含 气压的周期性变化 气压的非周期性变化 所谓气压的周期性变化，是指气压随时间的改变而呈现规律性波动，如日变化和年变化。,气压的非周期性变化，是指气压变化不存在固定的周期。实际的气压变化是这两种变化因素综合作用的结果。但这两种变化所起的作用不等，在任何情况下，必有一种变化是主要的。如热带地区，气压的周期性变化较明显；中纬度地区，气压的非周期性变化较大。然而这种情况也不是固定的，有时双方还会互相转化的。,7月气压分布图,1月气压分布图,（三）、水平气压场地面气压系统,低压（a）和高压（b）空间等压面图示,冷热不均引起大气运动 热力环流模式,二、大气运动,地面冷热不均形成的空气环流叫热力环流 热力环流是大气运动的最基本形式,地面,空气冷热引起的升降运动,空气的水平运动风,第三节 大气运动和天气系统,一、大气的水平运动,(一）、作用于空气的力,1.水平气压梯度力 2.地转偏向力 3.地面摩擦力 4.惯性离心力,气压梯度：单位距离内的气压变化值,气压分布不均产生气压梯度，使空气具有由高压区流向低压区的趋势,1.水平气压梯度力,水平气压梯度力,存在水平气压梯度时单位质量空气所受的力，称为水平气压梯度力G，其表达式为：,水平气压 梯度力,a. 垂直于 等压线,b .由高压 指向低压,水平气压梯度力使空气运动即形成风和决定风向、风速的主导因素,空气密度,水平气压梯度,水平气压梯度的单位用百帕/赤道度数。 （1赤道度数是赤道上经度相差一度的纬圈长度，为111Km),两等压面间气压差,两等压面间距离,2.地转偏向力,由于地球的运动而使在地球上运动的物体发生方向偏转的力，称为地转偏向力。,水平分量与水平运动有关 垂直分量,水平地转偏向力,风速,旋转角速度,地理纬度,赤道地转偏向力为零，两极最大,地转偏向力(科里奥利力),地转偏向力的相对值,向右偏转,向左偏转,柯氏力影响 北半球右偏 南半球左偏,地转偏向力,（百帕） 1000 1005 1010,水平气压 梯度力,地转偏向力,（北半球）,a.北半球向右偏， 南半球向左偏；,b.垂直于空气的运动 方向(即风向)；,c.由低纬向 高纬增大；,3.惯性离心力,物体在做曲线运动时所产生的由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外作用的力。与空气运动方向垂直。 这个力是物体为保持沿惯性方向运动时所产生的,4.摩擦力:,地转偏向力,地面摩擦力,与空气运动方向相反。,水平气压 梯度力,运动状态不同的气层之间、空气和地面之间都 会相互作用，产生阻碍气流的力，称为摩擦力,课堂小结,1.地转风,指自由大气中气压梯度力和水平地转偏向力平衡时空气的等速、直线水平运动。,(二）、自由大气中的空气运动,在自由大气中，空气运动规律比摩擦层简单。 当空气作直线运动时，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用； 当空气作曲线运动时，还要加上惯性力的作用,纬度,气压梯度,在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风 （北半球高空）,（百帕） 1000 1005 1010 1015 1020,气压梯度力,地转偏向力,风向,气压梯度力,地转偏向力,风向,地转风风速随纬度的变化,白贝罗风压定律： 在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；在南半球，背风而立，高压在左，低压在右。,2.梯度风,自由大气中的空气作曲线运动时，作用于空气的气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力达到平衡时的风，称为梯度风。,气旋性弯曲,反气旋性弯曲,惯性力,地转偏向力,梯度风风速和地转风风速随纬度的变化,由于气温水平梯度的存在，引起了气压梯度力随高度的变化进而影响风随高度发生相应的变化。这种由于水平温度分布不均，所形成的风随高度的改变量。即由水平温度梯度引起的上下层风的向量差，称为热成风，用VT表示。,1.地转风随高度的变化热成风,(三）、风随高度的变化,热成风的形成,热成风的方向,热成风的大小与气层内平均温度梯度以及气层的厚度成正比，与地转偏向力成反比。热成风的方向与平均等温线相平行，热成风与等温线的关系同地转风与等压线的关系相似，在北半球背热成风而立，高温在右，低温在左，南半球则反。,2.摩擦层中的风,在摩擦层中，空气的水平运动因受摩擦力作用，不仅风速减弱、风向受到干扰，而且破坏了气压梯度力与地转偏向力间的平衡关系，表现出气流斜穿等压线，从高压吹向低压的特征。,摩擦力作用下的风,在等压弯曲的气压场中，如闭合的高压和低压中，因地面摩擦力的作用，风速比气压场中所有的梯度风风速要小，风斜穿等压线吹向低压区。所以低压中的空气是一面旋转，一面向低低压中心幅合。高压中的空气则是一面旋转、一面向高压中心幅散。,埃克曼螺线,在摩擦层中，在气压梯度力不随高度变化的情况下，离地面越远，风速越大，向 与等压线的交角越小。 把北半球摩擦层中不同高度上的风的向量投影到同一水平面上，可得到一条风向与风速随高度变化的螺旋曲线，称为埃克曼螺线,二、 大气环流,大气环流的概念,指大范围的大气运行状态即大气环流。,问答题： 1、为什么说东亚是世界最著名的季风气候区？,思考,2、不存在青藏高原，南北气流交换顺畅，现在东亚季风、西南季风、高原季风影响的广大区域，气候特征将发生根本改变？,1、具有全球有规律的大气运动称为（ ） A台风 B大气环流 C热力环流 D季风,2、关于中纬环流圈的叙述正确的是（ ） A30度附近形成上升气流 B60度纬度附近形成下沉气流 C近地面形成西风带 D高空中形成信风带 3、关于季风叙述正确的是（ ) A季风是夏季才有的风 B季风是冬季才有的风 C季风是大范围地区的盛行风随季节而显著 改变的风 D季风形成的主要原因是海陆热力性质的差异 导致冬夏间海陆气压中心的季节变化,选择题,3、地方性大气环流局地环流 （ local circulation）,概念因地表受热不均和局部地形作用产生 的地方性气流运动称为局地环流或地方性风。 范围影响某些近海岸地带或山地区域等局 部环境。 出现时间大范围气压场较弱时发生。,海陆风,概念滨海区域由于海陆热力差异形成的地方性风。 特点白天风从海洋吹向大陆，晚上风从大陆吹向海洋；上午陆风转为海风，日落后海 风转为陆风。 与东亚季风相同点：海陆相接区域 与东亚季风不同点：东亚季风环流周期一年 海陆风环流周期一天。,山谷风,概念由山地（山坡、山谷不同地形之间）热力因素形成的地方性风。,白天地面风从谷地吹向山坡，晚间地面风从山坡吹向谷地,特点,日出后23小时转为谷风，日落前11.5小时转为山风。,夏季谷风比山风强，冬季相反,谷风时能加大山上湿度，甚至形成云雾或降水，山谷则相反,焚风（foehn; chinook winds）,概念未饱和湿空气，受山地阻挡被迫作动力抬升后，沿背风坡下滑形成的干热风。,焚风效应因焚风作用而出现非本地的气候生态环境（山地迎风 坡麓与背风坡麓出现截然不同的自然植被）。 著名分布区域我国太行山、武夷山、西南峡谷等坡麓地区，世 界的阿尔卑斯山、北美的洛基山麓等。 作用初春积雪提前融化，夏末粮食、水果早熟等。 灾害引起森林火灾、雪崩等灾害,布拉风（Bora） 概念从高原或山地向邻近平原倾泻而下的寒冷暴风称为布拉风。, 特点风速大，温 度低，有人称其 为冷的空气瀑布。 著名分布区域俄罗斯的黑海和新地岛等地。,布拉风示意,峡谷风,概念当气流从开阔地进入峡谷口时出现的一种地方性风。,特点风速大，强气流 著名分布区域我国的台湾海峡，松辽平原等喇叭地形处。,四、主要天气系统,天气：是指短时间内的各种气象要素的综合状况。 天气系统： 大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统。,指引起天气变化的高、低压系统 具有一定的空间、时间尺度 各类天气系统都具有一定的地理环境特性,1、气团,气团的概念： 气团形成需要具备两个条件： 气团的变性：,气团的分类,按温度对比分,冷气团,暖气团,按形成源地分,极地大陆（海洋）气团,热带大陆（海洋）气团,赤道气团,冰洋气团,影响我国的主要气团,夏季：热带海洋气团、赤道气团（长江以南）：降水,冬季：极地大陆气团（蒙古、西北利亚）：干冷,秋季:变性西北利亚气团，热带海洋气团退居东南海上：秋高气爽,春季:西北利亚、热带海洋气团势均力敌,2、锋,锋的概念,锋示意图,两个性质不同的气团相遇时，形成的过渡区域。,锋的类型与天气,快行冷锋（型冷锋）,锋前降水,冷空气推进快,暖空气急剧抬升,狂风暴雨,大风沙暴,缓行冷锋（型冷锋 ）：锋后降水,暖锋：暖气团主动向冷气团方向移动的锋,连续性降水,出现系统性云系,冷锋与暖锋比较,冷暖气团势力相当，使锋面来回摆动而形成“对峙”状态。,准静止锋,特点： 出现的云系与暖锋云系大致相同 云区和降水区比暖锋更为宽广。 降水强度小，持续时间长，可能造成“霞雨霏霏、连日不开”的连阴雨天气。,准静止锋,一类是云系发展在锋上，有明显的降水；另一类是主要云系发展在锋下，并无明显降水的准静止锋。,锢囚锋：两个锋面相遇、合并形成的锋,冷锋追上暖锋，将地面空气挤至空中，地面完全为冷空气所占据，造成冷锋后面冷空气与暖锋前部的冷空气相接触的锋面。,如果前面的冷气团比较暖湿，后面的冷气团比较寒干，则后面的冷气团就楔入前面冷气团的底部，形成冷锋式锢囚锋，否则形成暖式锢囚锋。,主要天气特征：云系由两条锋面的云合并而成，它的天气保留着原来锋面天气的特征。最显著的特征是云层增厚，降水增强，雨区扩大，锋两侧均有降水。,3、气旋和反气旋,气 旋：中心气压低于四周的水平空气旋涡； 反气旋：中心气压高于四周的大型空气旋涡； 反气旋方向在北半球为顺时针，南 半球为反时针。,大气水平运动的两种基本形式,北半球,气旋的特征与天气状况,气旋控制下的天气,气旋的分类,热带气旋（无锋面气旋） 热带低压 12级,