航空气象第八章 第一节 大气环流
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第八章大气环流本本运动尺度章内地方性的风内容全球性的风海气相互作用天气系统影响某地区(如晴雨和风等)的天气系统定义:影响某一地区天气现象(如晴、雨和风等)的过程,常能发展并维持一定的时间。
从气象卫星云图上可以看到各种尺度的天气系统混杂在一起,大至数千千米,小到数千米。
天气系统是在全球大气环流上演变的扰动系统,它与大气环流是密不可分的它与大气环流是密不可分的。
8.1运动尺度不同时空尺度天气系统的运动特征也不一样一样。
多种不同时空尺度的运动,形成了地球上不同的天气和气候现象上不同的天气和气候现象。
四类尺度:四类尺度小尺度中尺度天气尺度行星尺度小尺度数米到数千米,典型2km;空间尺度为典型时间尺度为数秒到数天;小尺度涡旋、尘卷等对天气没多大影响;海陆风、山谷风和焚风等对天气都有影响。
响中尺度数千米到数百千米,典型空间尺度为典型20km;时间尺度为数分钟到一周;中尺度是最具破坏力的尺度,垂直运动中尺度是最具破坏力的尺度垂直运动剧烈;台风和雷暴等天气系统属于此类。
天气尺度数百千米到数千千米,典型空间尺度为典型2000km;时间尺度为数天到数周;垂直运动小,但效果大,足以造成雨、垂直运动小但效果大足以造成雨雪天气;电视上天气预报中的天气图属天气尺度,包括典型的高低压系统、气旋和锋面等。
行星尺度数千千米以上,典型尺度为空间尺度为典型尺度为5000km;时间尺度为数周;垂直运动轻微,可支配季节天气状况,垂直运动轻微可支配季节天气状况甚至整个气候;西风带中的长波属于此类。
天气系统是变化的,随时间的变化,天气系统可划归另一类别。
雷暴尺度小时,可以划归小尺度;海陆风、山谷风和焚风在尺度大时属中尺度。
一般来说,天气系统的空间尺度越大,维持的时间越长时间也越长。
天气学通过认识不同尺度天气系统的发生和发展规律,对其变化和造成的天气作出预测。
几种典型的天气系统:海陆风、锋面、气旋、雷暴、龙卷风和台风,它们会带来显著和强烈雷暴龙卷风和台风它们会带来显著和强烈的天气现象。
地理大气环流知识点总结地理大气环流的划分大气环流通常包含平均纬向环流、平均水平环流和平均径圈环流3部分。
①平均纬向环流。
指大气盛行的以极地为中心并绕其旋转的纬向气流,这是大气环流的最基本的状态,就对流层平均纬向环流而言,低纬度地区盛行东风,称为东风带由于地球的旋转,北半球多为东北信风,南半球多为东南信风,故又称为信风带;中高纬度地区盛行西风,称为西风带其强度随高度增大,在对流层顶附近达到极大值,称为西风急流;极地还有浅薄的弱东风,称为极地东风带。
②平均水平环流。
指在中高纬度的水平面上盛行的叠加在平均纬向环流上的波状气流又称平均槽脊,通常北半球冬季为3个波,夏季为4个波,三波与四波之间的转换表征季节变化。
③ 平均径圈环流。
指在南北-垂直方向的剖面上,由大气经向运动和垂直运动所构成的运动状态。
通常,对流层的径圈环流存在3 个圈:低纬度是正环流或直接环流气流在赤道上升,高空向北,中低纬下沉,低空向南,又称为哈得来环流;中纬度是反环流或间接环流中低纬气流下沉,低空向北,中高纬上升,高空向南,又称为费雷尔环流;极地是弱的正环流极地下沉,低空向南,高纬上升,高空向北。
经圈环流从全球径向环流看,在南北方向及垂直方向上的平均运动构成三个经圈环流:1、低纬度的正环流,即哈得来环流。
在近赤道地区空气受热上升,在高层向北运行逐渐转为偏西风,在30°N左右有一股气流下沉,在低层又分为两支,一支向南回到近赤道,另一支北移。
2、中纬度形成一个逆环流或称间接环流,费雷尔环流。
3、极区正环流,即极地下沉而在60°N附近为上升,从而形成一个正环流,但较弱,在中纬地区与低纬区之间,则常有极锋活动。
纬圈环流纬度环流亦称行星风系或气压带风带,地球上的风带和喘流由三个对流环流三圈环流所推动:哈德里环流低纬度、费雷尔环流中纬度以及极地环流。
有时候同一种环流譬如低纬度可以在同一纬度如赤道有数个同时存在,随机地随时间移动、互相合并与分裂。
大气环流讲解
大气环流是指地球大气系统中,全球范围内的空气运动和变化。
它是地球气候系统中最重要的组成部分之一,影响着全球气候、天气和环境。
大气环流主要由两个因素驱动:地球自转和太阳辐射。
地球自转使得地球表面的空气受到离心力的作用而形成了大规模的环流。
太阳辐射则是大气环流的主要能量来源,它使得大气中的空气被加热,从而产生了温度差异和气压差异,进而引起了空气的运动。
大气环流可以分为两个主要的循环系统:赤道低压带和极地高压带之间的“热带环流”和两极之间的“极地环流”。
热带环流主要由三个大规模的气旋系统组成:南半球的南太平洋高压、北半球的白令海低压和非洲西南部的南大西洋高压。
这些气旋系统在赤道附近形成了一个低压带,使得热带地区的空气不断上升,形成了一片高空的平流层。
这些上升的空气在高空冷却后向两侧流动,形成了北半球和南半球的贝图尔杆。
极地环流则是由极地高压和赤道低压带之间的温度差异引起的。
极地高压区域的空气非常冷,而赤道低压带附近的空气则比较暖,这种温度差异使得空气不断从高纬度向低纬度流动。
这种
流动被称为“泊松流”,它在高纬度形成了一个环绕极地的风带。
除了这些主要的循环系统外,大气环流还包括一些局部的环流系统,如季风环流、海洋风、山谷风等。
这些局部环流系统通常是由地形、海陆分布、季节等因素所驱动。
总之,大气环流是一个复杂而又重要的地球系统,它对全球气候、天气和环境都有着至关重要的影响。
了解大气环流的基本原理,可以帮助我们更好地理解和预测天气和气候变化,从而更好地保护我们的家园。
黄仪方主编航空气候概况大气环流 我国的航空气候要素分布我国各区航空气候特征C ONTENTS目录大气环流(一)地表附近气温水平分布太阳辐射是地球、大气唯一的能量源泉,太阳辐射的强弱在很大程度上决定了地表附近气温的分布状况。
图为全球海平面气温分布图,其中以 1 月份代表北(南)半球冬(夏)季,7月份代表北(南)半球夏(冬)季,它们反映了全球温度分布的主要特征。
全球 7 月海平面气温分布(°C)全球 1 月海平面气温分布(°C)(二)大气环流的形成过程由于地球上温度分布基本上是赤道热、极地冷,这种温度上的显著差异就产生了力图平衡这种差异的气流,气流会把热量从赤道输送到极地。
北半球气压和风的分布(三)气压带和风带1. 赤道低压带和热带辐合带2. 副热带高压带和信风带3. 副极地低压带和盛行西风带4. 极地高压和极地东风带从经度的方向看,在北半球赤道上升气流、高空向北气流、副热带下沉气流和流回赤道的东北信风,在低纬度地区构成了一个环流圈。
在中纬度地区,副热带高压带中空气下沉,一部分气流向北流动,在副极地低压带空气上升,在高空形成东北风流回副热带高压,构成一个环流圈,这就是中纬度环流圈。
在副极地低压带中上升的空气向北以西南风的方式吹向极地,在极地下降,然后流回副极地低压带,形成一个环流,这就是极地环流圈。
(二)平均纬向环流在地转偏向力的参与下,南北半球近地面层中各出现了四个气压带,即赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带和极地高压。
同时相应地形成三个风带,即信风带、盛行西风带、和极地东风带。
这些风带与上空气流结合起来,便构成了三圈环流圈,即信风环流圈、中纬度环流圈和极地环流圈。
三圈环流模式1. 海陆热力差异形成的季风与海陆风的形成情况相似。
2. 行星风带的移动形成的季风由行星风带随季节移动而引起的季风,可以发生在沿海和陆地,也可以出现在大洋中央。
因海陆热力差异而引起的季风1. 亚洲东部季风亚洲东部的季风,主要是由海陆热力差异而引起的,亚洲东部濒临广阔的太平洋,居于世界上最大的海洋和大陆之间,气温梯度和气压梯度的季节变化比其他任何地区都显著,所以这一地区发生的季风,是海陆热力差异引起的季风中最强的。
大气运动大气环流季风信风大气运动大气运动大气运动理论上是三圈环流的形式:1.单圈环流假设地球表面是均匀一致的,并且没有地球自转运动,即空气的运动既无摩擦力,又无地转偏向力的作用。
那么赤道地区空气受热膨胀上升,极地空气冷却收缩下沉,赤道上空某一高度的气压高于极地上空某一相似高度的气压。
在水平气压梯度力的作用下,赤道高空的空气极地上空流去,赤道上空气柱质量减小,使赤道地面气压降低而形成低气压区,称为赤道低压;极地上空有空气流入,地面气压升高而形成高气压区,称为极地高压。
于是在低层就产生了自极地流向赤道的气流补充了赤道上空流出的空气质量,这样就形成了赤道与极地之间一个闭合的大气环流,这种经圈环流称为单圈环流。
事实上地球时刻不停地自转着,假使地表面是均匀的,但由于空气流动时会受到地转偏向力的作用,环流变得复杂起来。
2.三圈环流赤道上受热上升的空气自高空流向高纬,起初受地转偏向力的作用很小,空气基本上是顺着气压梯度力的方向沿经圈运行的。
随着纬度的增加,地转偏向力作用逐渐增大,气流就逐渐向纬圈方向偏转,到30°N附近,地转偏向力增大到与气压梯度力相等,这时在北半球的气流几乎成沿纬圈方向的西风,它阻碍气流向极地流动。
故气流在3 0°N上空堆积并下沉,使低层产生一个高压带,称为副热带高压带,赤道则因空气上升形成赤道低压带,这就导致空气从副热带高压带分别流向赤道和高纬地区。
其中流向赤道的气流,受地转偏向力的影响,在北半球成为东北风,在南半球成为东南风,分别称为东北信风和东南信风。
这两支信风到赤道附近辐合,补偿了赤道上空流出的空气,于是热带地区上下层气流构成了第一环流圈(Ⅰ),称信风环流圈或热带环流圈。
三圈环流极地寒冷、空气密度大,地面气压高,形成极地高压带。
在北半球空气从极地高压区流出并向右偏转成为偏东风,副热带高压带流出的气流北上时亦向右偏转,成为中纬度低层的偏西风。
这两支气流在6 0°N附近汇合,暖空气被冷空气抬升,从高空分别流向极地和副热带。