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高中地理：气旋与反气旋知识点总结
一、低压气旋
气旋(cyclone)是指北(南)半球，大气中水平气流呈逆(顺)时针旋转的大型涡旋。
在同高度上，气旋中心的气压比四周低，又称低压。
气旋：北逆南顺
气旋的气流从四周向中心辐合，中心空气上升，易遇冷凝结致雨，多阴雨天气。
每年夏秋季节盛行的台风
是气旋的杰出代表
二、高压反气旋
反气旋：北顺南逆
反气旋的气流从中心向四周辐散，中心空气下沉，水汽不易凝结，多晴朗天气。
01
冷性反气旋：寒潮
受蒙古西伯利亚高压的影响
秋末到第二年初春
从蒙古西伯利亚的冷空气南下影响中国
02
暖性反气旋：伏旱
受副热带高气压带的影响
每年夏天7、8月份
在长江中下游地区
经历了长期高温天气
称之为伏旱
做一下课堂总结。
第三章气旋和反气旋——温带锋面气旋（地面）第 1节气旋，反气旋的特征和分类一、定义：气旋——气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。
在北半球，气旋范围内气流作逆时针旋转，南半球相反。
反气旋——反气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反。
二、气旋和反气旋的水平尺度图形气旋水平尺度平均1000 公里反气旋水平尺度>>气旋，几千 ~上万公里三、气旋和反气旋的强度1．地面气旋中心气压平均：970~1010 hpa地面反气旋中心气压平均：1020~1030 hpa2．强度变化气旋：P P0 “加深”；tt反气旋：P“减弱”；Ptt“添塞”“增强”3．对温带气旋、反气旋，冬季比夏季强；气旋在海上比陆地上强，反气旋则反之四、气旋和反气旋的分类1．气旋图形地理分类温带气旋热带气旋热力分类锋面气旋热带气旋：台风、热带低压无锋面气旋地方性气旋下垫面加热地形影响锋前热低压：高空暖平流2．反气旋地理分类：极地反气旋，温带反气旋，副热带反气旋热力分类：冷性反气旋，暖性反气旋第 2 节涡度和涡度方程一、涡度涡度——流体质块速度的旋度r ur表达式V1．＂ z＂坐标系相对涡度表达式1w v iu w v uyz zxjkxy∵大气运动主要是准水平 ,垂直涡度是主要的zvu—— ①xy说明意义： 图形设 u=0uvyx则yyarctgxx∵ yv b v a tv t∴vxtd v 0 气块做逆时针（气旋式）旋转 dt xdv 0 气块做顺时针（反气旋式）旋转dtxv表示气块与 x 轴平行的边界转动的角速度xu 同理表示气块与 y 轴平行的边界转动的角速度yv u 气块做气旋式旋转——正涡度x 0yv u 气块做反气旋式旋转——负涡度x 0yv u表示整个气块绕垂直轴的旋转——垂直涡度分量xy2．“ P ”坐标系的相对涡度表达式Pv x Pu —— ②y P天气图上定性判断涡度2v0 南风为正v图形0 北风为负y x图形u∴槽线上为负涡度0yv0∴脊线上为负涡度x3．地转风涡度表达式u g g z 1f y f y地转风v g g z 1f x f x代入②式得v g u g g 2 z 2 z 1 2 2 g 2Z 1 2gx y f x2 y2 f x2 y 2 f——③f4．热成风涡度表达式u T 1 2 1 1 hf y y f y热成风1 1 hv T 2 1f x x f x 代入②式得到：T v T u T 1 2 h 2h 1 2 h——④x y f x 2 y2 f5．自然坐标系中涡度表达式——直角坐标ur u V cosV ＝v V sinv u V sin Vcosx y yxsin VV cosVcosVV sinx y y y取自然坐标系，并取x 轴与 S 轴相切，则β =0∴VV VksV V V——⑤n n R s nsVk s：曲率3讨论⑤式的各项意义①Vk s 曲率涡度∵ V>0∴ Ks>0 气旋性曲率 0 正涡度Ks<0反气旋性曲率0 负涡度风速越大，曲率越大——涡度越大 天气图上图形槽线上具有曲率涡度极大值脊线上具有曲率涡度极小值 ②V切变涡度nV 气旋式切变0 正涡度 0 nV 反气旋式切变0 负涡度0 n切变越大——涡度越大图形 图形 天气图上急流区：图形∴ 高空西风急流北侧为正涡度高空西风急流南侧为负涡度6．绝对涡度——在绝对坐标系ur ur ur V a V V eur urV a ：绝对速度V上式 得到：ur：相对速度V e ：牵连速度aea ：绝对涡度：相对涡度e ：行星涡度urrr ∵ V eR∴ V eR图形取自然坐标∴ eV e V e V e V e 2R n R ne2行星涡度大小为地球自转角速度两倍 行星涡度方向与地球自转角速度的方向一致4∴绝对涡度 a2其垂直分量a2 sinf注意：北半球0 ， f中高纬大尺度运动~ 10 5 , f ~ 10 4二、涡度方程1．“P ”坐标系中的垂直涡度方程由水平运动方程u u u u u u u u z z fv fv L n ⑦u uv vwp pg gt t x x y yx xu u u u v v v v v v w v vg gz zfu fu L n ⑧t tx xy y p p y y做运算：⑦⑧ （注意：v u ， f 0, f 0 ）yxxytP绝对涡度个别变化d fu v fu v L ny —— ⑨dtPxPx y相对涡度的局地变化u v f fuvfu vu vL ntxyxyP y P x P—— ⑩x P2．讨论⑩式的物理意义①相对涡度平流ur uv V xy图形u0 正涡度平流 xu0 ，负涡度平流xur沿着气流方向，相对涡度减小，V0 ，正涡度平流urt0 ，负涡度平流0 沿着气流方向，相对涡度增加，Vt天气图应用图形槽前脊后有正的涡度平流 槽后脊前有负的涡度平流 槽脊线为涡度平流零线局地涡度增加局地涡度减小5正圆形的高，低系统涡度平流为零 ②地转涡度平流f f f vuvyvxy北半球 f>0,f 2 siny图形 f 随纬度增加而增大， f 客观分布南小北大v0 南风v 0, 有负地转涡度平流，0,局地涡度减小tv0 北风v 0, 有正地转涡度平流，0,局地涡度增加t天气图上的应用 图形槽前脊后偏南风，有负地转涡度平流 槽后脊前偏北风，有正地转涡度平流 实际上定性判断短波槽以相对涡度平流为主长波槽以地转涡度平流为主——稳定，西退③相对涡度的垂直输送图形P0 相对涡度随高度增加P上升运动0, 负涡度平流，0,局地涡度减小Pt下沉运动0,正涡度平流，0,局地涡度增加PtP0 相对涡度随高度减小0 上升运动0,正涡度平流， 0, 局地涡度增加Pt0 下沉运动0,负涡度平流， 0, 局地涡度减小Pt④涡度倾侧项 图形u v y Px Pu u 随高度减小，在负 y 方向，产生切变涡度 0P0 ω随 y 轴增大y6∴uy 0 ，水平涡度倾斜Pt0，涡度增大（产生正的垂直涡度）反之u 0 ，水平涡度倾斜，0 ，涡度减小（产生负的垂直涡度）P y t⑤散度项f u v x y北半球，f （大一个量级）0, f, f 0f 0, f , f 0u v0 水平辐散0 局地涡度减小x y tu v0 水平辐合0 局地涡度增加x y t空气辐合产生正涡度，气流做气旋式旋转空气辐散产生辐涡度，气流做反气旋式旋转图形3，涡度方程的简化u x v vfPu v f u vt y y y P x P x y 10 10 10 10 10 10 10 11 10 11 10 10d ff u v上式简化：dt x—— 11 y∵ f∴ d f f u vdt x y对于不可压缩，水平无辐散天气d f绝对涡度守恒dt7第三节位势倾向方程与ω方程一、位势倾向方程1， 公式推导由简化的涡度方程 d ffuvdt xy代入连续方程 u vxyPur ffV—— 13tP设大气是准地转，代入地转风公式：12gf2urf 2f V gfg—— 14tP再由热流量方程d ln 1 d dtC p T dt1ur1 d展开VP—— 15tC p T dtAR对T 1000C P取对数后并求导（等压面上p=const ）P11 T tTt代入状态方程 TP P 1比容RR11t1t1同理可得到1 1 ur1 R d 代入 15式VP C p P dttur R dVtC p P dtP静力稳定度参数P8ur R d—— 16tV gC p P dt用静力学方程P 代入上式urR d —— 17ttV gPC p P dt作运算 f2(17)P222ur2fff R d f 2—— 18P 2tV g PPC p P P dtP将 14+18 式，消去P 项2 f22ur f gf 2 urf 2 R dP 2f V gP PV gP C P P P dtt—— 19 位势倾向方程2，讨论 19 式各项的物理意义①左端项2f 2 2P2t t设tsin kx sin ly sin mpt则222ty 2 ttk 2 sin kxsin ly sin mpk 2L 2ttx 2t2m 2同理P2ttt∴2f 22k2l2m2P 2t tt2f 220 等压面位势高度降低P 2t t即f 2220 等压面位势高度升高P2tt9ururur ②地转风绝对涡度平流f V gf g f V ggV g furta.地转风相对涡度平流V ggurVv gg ggurVv g gg g00n 正n 涡n 度nn 平流 n n0 n 等n 压n 面n 位n 势n 高n 度降低t t00n 负n 涡n 度nn 平流 0 n n0 等nn 压n 面n 位n 势n 高n 度升高t t天气图应用 图形槽前脊后为正的相对涡度平流，等压面高度降低 槽后脊前为负的相对涡度平流，等压面高度升高 槽脊线上涡度平流为零，等压面高度无变化∴相对涡度平流使槽脊东移（短波槽） ，对槽脊的发展不起作用b.地转涡度平流ur urfV gfVgy∵ f 0f 0y∴ 图形天气图应用 图形ur0 urf0 槽前脊后偏南风 V g ，则 V g 高ur 0 urf0 槽后脊前偏北风V g ，则 V g低有负地转涡度平流，0 ，等压面位势高度升t有正地转涡度平流，0 ，等压面位势高度降t槽脊线上为西风，地转涡度平流为零，等压面位势高度无变化∴地转涡度平流使槽脊西退（长波槽） ，对槽脊发展不起作用 ③厚度平流随高度的变化项f 2urV gP PPt代入静力学方程P1RT，有：PurR urPV gP PV g TPurv V T T 00 n 暖n 平n 流∵ ur冷平流v T 0V T 0 n n n10urur uuruurvgTRRRgnnn 冷冷平n 平流nnn 流随n nnn 随高高度n 度减n 减弱nn 弱，g n ，即n 即0, g g nnnnnnnnn0,, 等nn 压n 面n 位n 势n 高n 度n 降g n 低vVV 0TTT 00 0VV v0,0,,v∴PPPPPPP PPPPPururururRR暖平暖流平随流高随度高减度弱减，弱g 即，即等压面位势高度升高v gTRg0,gvVV g 0TTT 00nnn0n nnn n nnn n n n nV n nV v0,nnnnnnnnn g 0,00,n n n n n n nv n g nP P PPPPPPPPP ∵在实际大气中 , 冷暖平流一般随高度减弱 ∴暖平流层 , 高空等压面升高 , 有利于高空脊发展 冷平流层 , 高空等压面降低 , 有利于高空槽发展④非绝热加热随高度的变化项f 2 R d C P P P dttf 2 Rd >0, 非绝热加热随高度增加 ,d C P P P dt0 ,等压面位势高度降低dt f 2 Rd <0, 非绝热加热随高度减小 ,d C P PP dt0 ,等压面位势高度升高dt补充：冷暖平流在天气图上的应用①等压面图上冷暖平流的判断ura ） Vv TT00 n 暖nn 平流ur Vv T00 n 冷n 平n 流 图形等温线与等高线有交角处有温度平流 等温线与等高线没有交角处无温度平流b ） T 24T 24 ＞０ 暖平流 T 24 ＜０ 冷平流②温度槽脊落后于高度槽脊图形槽线附近有冷平流，等 压面高度降低 有利于槽脊发展脊线附近有暖平流，等 压面高度升高③温度槽脊超前于高度槽脊图形槽线附近有暖平流，等 压面高度升高 不利于槽脊发展∴温度平流对槽脊发展起主要作用二、ω方程１，公式推导取１４，１７式2urf 2f V gfg—— 14tPurR d —— 17ttV gP C p P dt14 得： 2fur ff22作运算：对PP V g gP 2—— 20Pt对 217 得：22urR2d 22——ttV gPC p Pdt21∵σ在水平方向上分布均匀∴2 0将 20－ 21，消去项，得到t222ur2urR2dfff—— 22 ω方程P 2V ggV gPC p PPdt2,讨论 22 式各项的物理意义2① 左端项，同 19 式类似，同理可证2f 2P 2urur② 绝对涡度平流随高度变化项fV gf gf V gfgurPPfV gg正绝对涡度平流urV g f g0 负绝对涡度平流 fur fV g g绝对涡度平流随高度增加ω<0 有上升运动PurfV gfg0 绝对涡度平流随高度减小ω>0 有下沉运动P天气图应用图形a ）对地面低压中心，一般位于高空的槽前脊后，低层涡度平流很小，高层为正涡度平流。
