第6章风-大气的水平运动精编版

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水平气压梯度力（G）＋地转偏向力（A）＋惯性 离心力（C）＝0
梯度风(Gradient wind)
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梯度风的大小与水平气压梯度、地理纬度、空气密度及空气 运动的曲率半径有关。并具有以下“特点：
1方向．在北半球，地转偏向力总是指向空气运动方向的右 方。低压中的风是沿等压线逆时针方向吹。
根据热成风原理，在北半球上空应吹偏西风，高度越 高，风速越大。上升到一定高度后，就可能形成西风 急流。
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۩ 地转风随高度逆转有冷平流 地转风随高度顺转有暖平流
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第三节 摩擦层中的风
摩擦力对空气水平运动的影响
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风与气压场的关系
背风而立，高压在右后方，低压在左后方 风向与等压线的交角：地表性质，湍流交
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二、几种力平衡情况下的风
水平气压梯度力（G）=地转偏向力（A） 地转风(Geostrophic wind)
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地转风平行于等压线吹，在北半球观察者背风而立， 高压在右，低压在左。而在南半球，观察者背风而立， 高压在左，低压在右。这就是地转风方向与水平气压 场之间的关系，即白贝罗(Buys Bullot) 风压定律。(P 51)
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三.自由大气中风随高度的变化度梯度而引起的 上下气层风的变化
规则与地转风规则相似：热成风与平均温度线(或等厚 度线)平行，背热成风而立，高温在右，低温在左。热 成风大小与平均温度梯度和气层厚度成正比，而与地 转参数和气层的平均绝对温度成反比。
在这里风速的单位为Knot（哩/小 时），其换算关系为： 1 Knot = 1.15 英里/小时 1 Knot = 1.9 公里/小时
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第二节 地转风和梯度风
1.水平气压梯度力。空气运动原动力 2.水平地转偏向力（科里奥利力）高纬空气运
动影响 3.惯性离心力曲线运动 4.摩擦力：摩擦层中
晴天>阴天 夏季>冬季 陆上>海洋
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4.摩擦层中风的阵性
乱流涡旋随大范围基本气流一起运动引起，局地风向不 断改变，风速时大时小的现象。
近地面风速越大、 地表越粗糙， 地表性质差异越大。 在近地面 风的阵性就越强。最频繁，最显著， 随高度增加，减弱。 一日之中，风的阵性午后最明显； 一年之中，夏季最明显。
只要有风，其活动半径总比无风时小，而且当风向与 航线平行时，飞机的活动半径最小，因为飞机飞过同 样路径时，顺风飞行时间短，而逆风飞行时间长，在 顺风飞行中节省的燃料，不足以弥补逆风飞行时多消 耗的燃料。当风向角和空速不变时，风速增大，飞机 活动半径减小；反之，风速减小，活动半径增大。当 风向角和风速不变时，空速增大，活动半径增大，而 且风速对不同空速的飞机的影响是不同的，高速飞行 时受风的影响相对较小。
多普勒测风雷达:在一些大型机场用来探测机场 区域内一定高度风的分布情况，对飞机起降有很 大帮助.
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风的目视估计主要是按风力等级表进行的。
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怎样读天气图上的风？
图中风向杆上每一条短划线代表 5Knot，每一条长划线代表10Knot， 将风向标上所有划线的值加起来就 是风速值的大小。右图给出了风向 标上每种符号所代表的值的大小。
高压中的风是沿等压线顺时针方向吹。南半球相反。
2大小．当气压梯度力和地理纬度一定，并高低压具有同样 的曲率半径时，高压中的梯度风比低压中的梯度风速大，同 样纬度和气压梯度力的条件下的地转风速介于两者之间。
3．在高压中水平气压梯度有一极限值。这说明高压附近附 近不可能出现大的气压梯度，也就是说高压中心附近风速必 是很小。而在低压中并不存在水平气压梯度的极限值，所以 在低压中心附近风速可以达到很大。另外，在赤道地区，水 平地转偏向力很小，可出现小范围的旋涡，因曲率半径很小， 故惯性离心力可以很大，若不计水平地转偏向力的作用，水 平气压梯度力和惯性离心力可达平衡，这时的风称为旋衡风， 可以顺转也可以逆转，但中心必须是低压，例如龙卷风就具 有这种性质。
程； 侧风会产生偏流。 为了增大活动半径，节省燃料，在往返途中应
尽量选择有顺风或顺侧风的高度飞行，这对低 速飞机尤为重要。
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小结：风对飞行的影响
（一）风对飞机起飞着陆的影响 飞机起降时所能承受的最大风速，取决于机型和风与跑道
的夹角 逆风起降时所能承受的风速最大，正侧风起降时所能承受
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2.山谷风
白天，山坡气温高于山谷上同高度气温， 低层风从谷地吹向山坡，形成谷风(Valley wind)。
晚上则形成山风(mountain wind)。
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3.峡谷风
风沿峡谷吹时风速增大 在我国的台湾海峡、松辽平原等地，两侧都有
山岭，地形像喇叭管。当气流直灌管口时，经 常出现大风.
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4.焚风
气流过山后沿着背风坡向下吹的热而干的风，叫做焚风。 当气流越过山脉时，在迎风坡上气温按湿绝热直减率降低，
并有大量水分降落。 过山后沿背风坡下降，通常按干绝热直减率增温，所以到
达背风坡山脚时，空气温度比在山前时高，湿度比在山前 时小。
焚风成因示意圖：(a)无焚风，(b)有焚风 (图片来源：Ahrens，p.262，Fig.10.29) 27
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四、风对飞行的影响
（一）风对飞机起飞着陆的影响 飞机起降时所能承受的最大风速，取决于机型
和风与跑道的夹角 逆风起降时所能承受的风速最大，正侧风起降
时所能承受的风速最小。
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二）风对飞机航行的影响 顺风飞行会增大地速、缩短飞行时间、减少燃
油消耗、增加航程； 逆风飞行会减小地速、增加飞行时间、缩短航
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风压定理的应用注意52页
1.根据气压场确定风场
根据摩擦层中的风压定理。 可以判断图中任一地方的风 向和风速的相对大小，如A 点处吹SSW风，与B点相比, 风速相对较小。
2.根据风场确定气压场
根据飞行时遇到的风的情况， 可判断高、低压位置
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3.航线上风的判定
从图中根据自由大气 中的风压定理、可判 断航线上风的情况， 如AB航段上基本为 顺风飞行。
的风速最小。 （二）风对飞机航行的影响 顺风飞行会增大地速、缩短飞行时间、减少燃油消耗、增
加航程； 逆风飞行会减小地速、增加飞行时间、缩短航程； 侧风会产生偏流。 为了增大活动半径，节省燃料，在往返途中应尽量选择有
顺风或顺侧风的高度飞行，这对低速飞机尤为重要。
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2.风对飞行航程的影响
速已达
A．5～6米／秒；B．6～10米／秒；C．10～12米／秒 3033．机场上吹东风时，飞机起飞着陆的最好方向应是 A．由西向东；B．由东向西；C．由北向南 3035．空气在运动时，是什么力阻止了空气直接从高压区流
向低压区
A．水平气压梯度力；B．地转偏向力；C．地面摩擦力 3036．在赤道地区1000米高空，作水平直线运动的空气质点
地转风的风速大小取决于水平气压梯度、空气密度及 地转参数。若在同一地理纬度上，并空气密度一样时， 水平面上的等压线越密集，地转风速就越大；若在同 一地理纬度，并各高度上水平气压梯度相同时，由于 密度的影响、地转风将会随高度的增高而加大。当水 平气压梯度和密度不变时，纬度越高，地转风速越小。
在赤道附近，由于地转偏向力很小，所以不存在产生 地转风的条件。
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在远程飞行，尤其是越洋航线飞行中，为了缩 短飞行时间，节省燃料，要求选择最佳航线， 即选择飞行时间最短的航线。
在飞行速度一定的情况下，要把两点间的飞 行时间缩短至最小，唯—的途径，是充分利用 风的有利影响，增大地速。选择最佳航线的方 法就是考虑风对航行的影响而求取应飞的航线
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练习
3031．气象上的风向是指 A．风的去向；B．风的来向；C．气压梯度力的方向 3032．机场上常用风向袋来估计风速，当风向袋吹平时，风
换强度，风速，纬度等有关
低压是反时针辐合 高压是顺时针辐散
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2.摩擦层中风随高度的变化
在北半球，随高度增加，风速增大，风向右偏。 南半球风向变化相反。
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3.摩擦层中风的日变化
白天下层风速增大，风向向右偏转，

上层风的变化则相反。
晚上下层风速减小、风向向左偏转，

上层风速增大，风向右偏。
第六章 风（Wind） －大气的水平运动
授课人：李杰
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一、风的表示和测量
1． 风的表示： 风向：风的来向（360°或16个方位表示） 风速单位：米/秒(m/s)，千米/小时(km/h) 和海里小时(nautical mile/h)也称为节(Knot)。
它们之间的换算关系为： 1m/s＝3.6km/h＝1.944 kn； 1km/h＝0.278m/s； 1Kn＝0.514m/s＝1.852km/h。
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一、形成风的几个力
1.水平气压梯度力（G Horizontal Pressure-gradient
Force）
大小：
G 1 P N
与水平气压梯度成正比
方向：与水平气压梯度一致
等压线越密，气压梯度力越大；形成风的原动力
2.地转偏向力（A Deflection Force of Earth Rotation）
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风的概括
气压梯度力：空气运动原动力 地转偏向力：高纬空气运动影响 惯性离心力：曲线运动 摩擦力：摩擦层中
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第四节 地方性风
1.海陆风
白天，陆地气温高于海 面，低层空气将从海上 吹向陆地，形成海风 (Sea Breeze)
晚上的情形与此相反， 形成陆风 (Land Breeze)
在北半球9000米高度，由低压区飞向高压区，则航线上吹：