第四章大气的运动[主要内容]本章主要研究大气运动产生的原因，大气运动的形式、状况和大气环流。
大气运动是气压分布的不均匀所造成的气压梯度力和地转偏向力、惯性离心力、重力以及摩擦力共同作用的结果。
大范围的大气运动就是大气环流，气压带、全球的行星风带、平均经圈环流、平均纬向环流、平均水平环流、大气活动中心构成了大气环流的平均状况。
[名词解释]静力方程、气压场、等压线、等压面、位势高度、位势米、低压槽、高压脊、气压系统、气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、地转风、梯度风、旋衡风、大气活动中心、哈德莱环流圈、费雷尔环流圈、极地环流圈、沃克环流圈、急流、环流指数1.静力方程：–dP＝ρgdZ，方程说明，气压随高度递减的快慢取决于空气密度（ρ）和重力加速度（g）的变化。
2.气压场：气压的空间分布称为气压场。
3.等压线：等压线是同一水平面上各气压相等点的连线。
4.等压面：等压面是空间气压相等点组成的面。
5.位势高度：指单位质量的物体从海平面（位势取为零）抬升到Z高度时，克服重力所作的功，又称重力势能，单位是位势米。
6.位势米：在SI制中，1位势米定义为1kg空气上升1m时，克服重力作了9.8J的功，也就是获得9.8J/kg的位势能，即1位势米＝9.8J/kg.7.低压槽：简称槽，是低气压延伸出来的狭长区域。
槽附近的空间等压面类似地形中狭长的山谷，呈下凹形。
8.高压脊：简称脊，是由高压延伸出来的狭长区域，脊附近空间等压面类似地形中狭长山脊。
9.气压系统：由于各地气柱质量不同，气压的空间分布也不均匀，气压场呈现出各种不同的气压形式，这些不同的气压形势称为气压系统。
10.气压梯度力：气压梯度力是一个向量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（ΔP）除以其间的垂直距离（ΔN），用下式表达：11.地转偏向力：因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力。
12.惯性离心力：惯性离心力是物体在作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在物体上的力。
这个力是物体为保持沿惯性方向运动而产生的，因而称惯性离心力。
13.地转风：地转风是气压梯度力和地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线的水平运动，其式为：14.梯度风：当空气质点作曲线运动时，当气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力三个力达到平衡时的风，称为梯度风。
15.旋衡风：在低纬度地区或小尺度低压中，如果气压梯度力和惯性离心力都很大，而地转偏向力很小时，也可能出现旋衡风。
16.大气活动中心：冬、夏两季在平均气压图上出现的大型高、低压系统，称为大气活动中心。
17.哈德莱环流圈：低纬环流圈，是一个直接热力环流圈。
18.费雷尔环流圈：中纬环流圈，是间接热力环流圈。
19.极地环流圈：高纬环流圈，是一个直接热力环流圈，是三个环流圈中强度最弱的一个。
20.沃克环流圈：赤道地区的东西方向上，存在着几个纬向热力直接环流圈。
21.急流：指风速30m/s以上的狭窄强风带。
22.环流指数：分为纬向环流指数和经向环流指数。
纬向环流指数又称西风指数，表示平均地转风速中西风风量的一个指标，可以定量地表纬向环流的强弱；经向环流指数是用某一经度范围内，沿经圈上地转风的平均南北分量表示经向环流的一个指标。
[填空]1、大气运动的产生和变化直接决定于_大气压力的空间分布和变化_。
2、气压变化的根本原因是其上空大气柱中空气质量的增多或减少_。
3、气象上应用的静力学方程可表示为_–dP＝ρgdZ_。
4、标准大气中气压与高度具有一定的对应关系，气压为850hPa时，高度约为__1500_米，高度为5500米时，气压约为_500_hPa。
5、位势高度又叫_重力势能_，单位是位势米。
位势高度与几何高度的换算关系为_1位势米=9.8J/kg__。
6、低空气压水平分布的基本类型有_低气压_、_低压槽_、_高气压_、_高压脊_和_鞍形气压场_等。
7、主要存在于对流层低空的气压系统被称为浅薄系统，如_暖性低压_ 和_冷性高压_；不但存在于对流层低层，还可伸展到对流层的高层，而且其强度随高度增加而增大的系统被称为深厚系统，如_暖性高压_和_冷性低压系统__。
8、_气压梯度_力是使空气产生运动的直接动力。
_惯性离心_力在空气作曲线运动时起作用。
__地转偏向_ 力、_惯性离心_力、_摩擦_力虽然不能使空气由静止变为运动，却能影响运动的方向和速度。
_气压梯度_力、_重_力既可改变空气运动状态，又可使空气由静止变为运动。
9、地转风是____气压梯度___力和_地转偏向_力相平衡时，空气作匀速、直线的水平运动。
梯度风是_____气压梯度____力、_地转偏向_力和_惯性离心__力相平衡时的风。
旋衡风是__气压梯度_____力和_惯性离心力_力相平衡时的风。
热成风是_由于水平温度梯度的存在而产生的地转风在铅直方向上的速度矢量差（北半球背热成风而立，高温在右，低温在左，南半球反之。
）_。
10、在北半球，低压中的梯度风绕低压中心作_逆时针_方向旋转，高压中心相反。
11、白贝罗风压定律表明，在北半球的摩擦层中背风而立，高压在_右_，低压在_左_。
12、埃克曼螺线是_自地面起各高度的风向、风速矢量，接连各风速矢量终点的平滑曲线_的连线。
13、在近地面层中，风速日变化的规律是_白天风速增大，午后增至最大，夜间风速较小，清晨减至最小_。
14、风的阵性是由大气中的_湍流运动_引起的。
15、大气环流形成的主要因素有_太阳辐射作用_、_地球自转作用_、_地表性质作用_、_地面摩擦作用_。
16、大气环流的最基本状态是_盛行着以极地为中心的旋转的纬向的环流_，也就是东西风带。
高纬度地区为_极地东风带_，中纬度地区为_盛行西风带_，低纬度地区为_热带东风带或信风_。
17、在北半球的对流层的高层，平均水平环流的形式是西风带上存在着_大尺度的平均槽、脊_，500hPa等压面图上，1月份有_三_个槽和_三_个脊，7月份有_四_个槽和_四_个脊。
18、常年存在，只是强度和范围随季节变化的气压系统被称为常年活动中心，如_太平洋高压_、_大西洋高压_、_阿留申低压_、_冰岛低压_等；季节性存在的气压系统被称为季节性活动中心，如_印度低压_、_北美低压_、_西伯利亚高压_、_北美高压_。
19、低纬度环流圈和高纬度环流圈都是_直接热力_环流圈，中纬度环流圈是_间接热力环流圈_。
20、急流是指风速大于_30m/s_ 的强风带，在对流层中已经发现的急流有_温带急流_、_副热带急流_和_热带东风急流_，其中以_副热带急流_ 的强度最大。
[问答题]1、气压随时间变化的原因是什么？气压的变化有何规律？原因：①水平气流的辐合与辐散②不同密度气团的移动③空气垂直运动规律：A.周期性变化：气压日变化，气压年变化。
气压的周期性变化是指在气压随时间变化的曲线上呈现出有规律的周期性波动，明显的是以日为周期和以年为周期的波动。
地面气压的日变化有单峰、双峰和三峰等形式，其中以双峰型最为普遍。
一般是清晨气压上升，9-10时出现最高值，以后气压下降，到15-16时出现最低值，此后又逐渐升高，到21-22时出现次高值，以后再度下降，到次日3-4时出现次低值。
B.非周期性变化：气压的变化不存在固定周期的波动，他是气压系统移动和演变的结果。
一个地方的地面气压变化总是既包括周期变化，又包括非周期变化的，只是中高纬度地气压的非周期性变化比周期性变化明显的多，因而气压变化多带有非周期性特征。
在低纬度地区气压的非周期性变化比周期性变化弱小得多，因而气压变化的周期性比较显著。
2、气压场如何表示？气压场的基本型式有哪些？表示：用等高面上的等压线或等压面上的等高线表示。
基本类型：①低气压②低压槽③高气压④高压脊⑤鞍形气压场3、大气运动受到哪些力的作用？它们对大气运动的作用如何？①气压梯度力：是空气产生水平运动的直接原因，是最基本的力，既可改变空气运动状态，又可使空气由静止状态转变为运动状态。
②地转偏向力：对高纬地区或大尺度的空气运动影响较大，而对低纬地区特别是赤道附近的空气运动，影响甚小。
而且地转偏向力只改变气块运动方向而不能改变其运动速度。
③惯性离心力：是在空气作曲线运动时起作用，而在空气运动近于直线时，可以忽略不计。
只改变物体运动的方向，不改变运动的速度。
④摩擦力：在摩擦层中起作用，而对自由大气中的空气运动则不予考虑。
不能使空气由静止状态转变为运动状态，但能影响运动的方向和速度。
4、风的日变化有何规律？近地面层中：白天风速增大，午后增至最大，夜间风速较小，清晨减至最小。
摩擦层上层：白天风速小，夜间风速大。
摩擦层下层：午后风速增至最大值，夜间风速变小。
风的日变化，晴天比阴天大，夏季比冬季大，陆地比海洋大。
当有强烈天气系统过境时，日变规律可能被扰和或被掩盖。
5、大气环流形成的主要因素有哪些？它们对大气环流的形成和维持有何作用？主要因素：①太阳辐射作用：太阳辐射对大气系统加热不均是大气产生大规模运动的根本原因，而大气在高低纬间的热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动力。
②地球自转作用：地球自转是全球大气环流形成和维持的重要因子。
③地表性质作用：海陆和地形的共同作用，不仅使低层大气环流变得复杂化，而且也使中高层大气环流有在特定地区出现平均槽、脊的趋势。
④地面摩擦作用：地面摩擦作用是大气环流中纬向环流与经圈环流形成和维持的重要因素。
6、大气环流的平均状况如何？A.平均纬向环流：对流层的中上层，除赤道地区有东风外，各纬度几乎是一致的西风，而且西风跨越的纬距随着高度在扩大。
这是对流层中、上层由低纬指向高纬的经向温度所决定的。
B.平均水平环流：水平环流是指纬向环流受到扰动后发展起来的槽、脊和高、低压环流。
北半球，500hPa等压面图上，1月份有3个槽和3个脊，7月份有4个槽和4个脊。
C.平均经圈环流：北半球有三个经向环流圈，其中，低纬度环流圈和高纬度环流圈都是直接热力环流圈，中纬度环流圈是间接热力环流圈。
7、何为大气活动中心？它们对天气、气候的形成和演变有何影响？大气活动中心：是冬、夏季在平均气压图上出现的大型高、低压系统。
影响：大气活动中心对南北和海陆之间热量、水汽和动量的交换具有促进作用，是大气环流的重要成员，他们的变化可以体现大气环流的变化。
8、请叙述北半球经圈环流的三圈模式。
A.低纬环流：由于赤道地区气温高，气流膨胀上升，高空气压较高，受水平气压梯度力的影响，气流向极地方向流动。
又受地转偏向力的影响，气流运动至北纬30度时便堆积下沉，使该地表气压较高，又该地区位于副热带，故形成副热带高气压带。
赤道地区地表气压较低，于是形成赤道低气压带。
在地表，气流从高压流向低压，形成低纬环流。
B.中纬环流和高纬环流：在地表，副热带高压地区的气压较高，因此气流向极地方向流动。
