空气的水平运动风

二、大气环流
（一）大气环流 是指大气圈内空气作不同规模运行的总称。是形成 各种天气和气候的主要因素。由于纬度高低、海 陆分布及地表状态所受太阳热量不均和地球转动 的不同影响，形成各种类型的环流。大型的有行 星风系、季风等；小型的有海陆风、山谷风等。 全球性气温和气压差异形成行星风系；巨大的海 陆差异是季风环流的重要成因；局地的水陆、地 形等的差异则形成各种地方性风系。
（1）在气压相同的条件下，气柱温度愈高，单位 气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小。因此， 当空气受热状况有差异时，暖区的气压垂直梯 度比冷区小。 （2）在相同气温下，气压愈高，单位气压高度差 愈小，气压垂直梯度愈大。因此，在地面的高 气压区，气压随海拔高度上升很快降低，上空 往往出现高空低压。基于这两点，在地面受热 较强的暖区，地面气压常比周围低，而高空气 压往往比同一海拔高度的邻区高；在地面热量 损失较多的冷区，地面气压常比周围高，而高 空气压往往比周围低。由于热力和动力的原因， 在同一水平面上气压的分布是不均匀的。
• 大气运动对海水运动有极大的影响。风能
可以转变为波浪和洋流能，从而形成第二 个全球性环流系统。海水运动不只影响了 海洋和海岸地貌，而且也将热量从低纬地 区输送到高纬地区。非常强烈的大气运动， 如台风和龙卷风，会给地球环境带来严重 的破坏。
To think deeply
1. 自然界的大气为什么会运动？
• 大气运动在地球环境的形成中有重要的
作用。大尺度的空气环流将热量从能量盈 余的低纬地区输向能量亏损的高纬地区。 气流的运动还将水分充足地区，如海面和 热带潮湿地区输送到其他地区。盛行气流 是形成天气和气候的重要因素。大气运动 决定了生态环境的水热条件，从而影响自 然景观、动植物群落乃至人类生活。
与空气运动方向相反。
请依据图中风向，画出空气运动时的受力情况 水平气压 梯度力 风向 （百帕） 1000
1005
1010
（北半球）
地面摩擦力 地转偏向力
空气产生水平
大 气 作 水 平 运 动 所 受 作 用 力
水平气压梯度力
(使风向垂直于等压线)
运动的原动力
二力平 衡,风向 平行于 等压线
地转偏向力
2 . 大气运动主要有几种方式？
3 . 大气首先以哪种方式做运动？
一、气压和风
大气运动包括垂直运动与水平运动。 •以垂直运动为主的空气运动，称为上曳 气流或下曳气流。 •空气在水平方向的流动称为风。气压的 水平分布不均匀是风的起因。
（一）气压 大气是有重量的，它施加于地面 的压力称为气压。气压的单位以毫米水银 柱高（mm）或毫巴（mb ） 表示。单位面 积上承受大气柱的重量是产生气压的原因。 随着海拔高度的上升，大气柱的重量减少， 所以气压随高度升高而降低，气压随高度 变化的实际情况与气温和气压条件有关。
a.北半球向右偏， 南半球向左偏；
水平气压
梯度力 1000 1005
b.垂直于空气的运动 方向(即风向)；
（百帕）
c.由低纬向 高纬增大；
1010 地转偏向力 （北半球）
• 当空气在气压梯度力作用下运动时，地转 偏向力使气流产生偏向。在北半球，气流 偏向运动方向的右方；在南半球，气流偏 向左方。作用于相同质量和速度但在不同 地点运动的物体的地转偏向力的大小是不 同的，在赤道为零，随纬度的增高偏向力 加大，在两极达最大值。
低气压
高气压
低气压高气压 地面 Nhomakorabea低气压
高气压
冷
热
冷
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
（二） 空气的水平运动—— 风
气压的水平分布不均匀产生气压梯 度力，从而引起空气运动。空气一旦 开始运动就立即会受到地转偏向力、 惯性离心力和摩擦力的影响。
1.水平气压梯度力
（百帕）
1000 1005 1010 1015 1020
气 压 梯 度 力 地转偏向力
气压梯度力
风向
地转偏向力
风向
在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风 （北半球高空）
15
（3） 摩擦力
水平气压梯度力使空气运动产生加速度， 但风速加大总是有限度的。因为处于运动状 态不同的气层之间，空气和地面之间都会相 互发生作用，对气流运动产生阻力。气层之 间产生的阻力，称为内摩擦力；地面对气流 运动产生的阻力，叫外摩擦力。摩擦力总是 和运动的方向相反。摩擦力的存在限制了风 速的加大。
1.水平气压 梯度力
（百帕） 1000 1005
a. 垂直于 等压线
b .由高压 指向低压
1010
2.地转偏向力
地球自转的角速度分为垂直和水平两个方向 的分量，水平方向分量对地球上任何作水平 运动的物体产生一个与其运动方向相垂直的 作用力。这就是地转偏向力F，它的大小为F ＝2mvwsinj式中，m 为运动物体质量；v 为 物体水平运动速度；w 为地球自转角速度， 为0.000073 弧度/秒；j为地理纬度。
(使北半球风向右偏, 南半球风向左偏)
三种力 共同作 用下,风 向斜穿 等压线
地面摩擦力
（与空气的运动方向相反）
总结： 1.以上三种力对气流运动的意义并不是等同的， 在一定条件下，可以忽略某些力的作用。
例如，在高空自由大气中，摩擦力可以忽略不计，起作 用的主要是气压梯度力和地转偏向力，当这两种力平衡 时，就形成地转风。高空风近似于地转风，它的方向与 等压线平行，背风而立，在北半球是高压在右，低压在 左；在南半球是高压在左，低压在右，即风压定律。在 近地面气层中，必须考虑摩擦力对空气运动的作用。摩 擦力降低了风速，削弱了地转偏向力的作用，使风向与 等压线出现一定交角。
2.以上三种力的作用使气流运动具有一定的方 向和速度。风可以用风向和风速来描述。风 向指气流的来向，它表明风的性质，对天气 有直接影响。
例如，在北半球，北风表示气流从北方来，会引起气温降 低；南风表示气流从南方来，会导致天气转暖。根据风速 的大小，可将风力划分为12 级（有些国家增为17 级）。 从风力征象，可估算出相应的风级。从天气预报中的风力 等级，也可以知道风力征象。
风的产生首先是由于存在着水平气压梯度 力。由于气压在空间分布不均，便产生一 个从高压指向低压的力，这就是气压梯度 力。水平气压梯度力虽然很小，但没有受 到任何力的抵消，在长时间里会使空气运 动产生加速度。这种加速度可以用全球水 平气压的平均梯度（G＝1mb/100km）求出。
水平面上存在着气压梯度，就产 生了促使大气由高压区流向低压 区的力，叫水平气压梯度力。