气象学-课件第六讲 气压和风

RkV
1-2km以上，外摩擦力可以忽略不计。所以，1-2km以下 的气层叫做摩擦层或边界层。以上的大气称为自由大气。
2020/4/19
二、自由大气中的风
1、地转风：自由大气中，水平气压梯度力和地转偏向力相平 衡，使得大气沿着等压线做匀速运动。
Vg
1
2sin
dp dx
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A、其他条件一致，等压线 越密集，风速越大；
。 作用于空气块水平方向的力有：水平气压梯
度力、水平地转偏向力、惯性离心力、摩 擦力。
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1、水平气压梯度力
水平方向上，由于低压分布不均匀，使得空气由高压向低压移动。
一般情况下，垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，但在没 有对流和天气系统的过程中，我们一般感觉不到有垂直方向的风， 那是因为垂直气压梯度力被重力等相平衡的缘故，没有产生垂直方 向的加速度。
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高山区，一年中气压最高值出现在温暖季节，最 低值出现在寒冷季节。
Y？
温暖季节，高山区较之山下来说属于凸地形 ，升温慢，造成大气下沉，同时山下的空气升 温快受热膨胀上升，总体都使得使高山区地面 以上的空气质量增加，所以气压升高。寒冷季 节，气压则降低。
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气压的非周期性变化 主要是天气系统本身就具有非周期性 变化的不可准确预测性。
小结：
1、大气静力学方程 2、单位气压高度差的概念，温度场和气压场
的关系？ 3、风压定律。 4、空气团所受到的四个力。 5、地转风、梯度风、海陆风、城市风、山谷
风、焚风的概念及解释。
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1、饱和差越大，表示大气越湿润。露点温度差越大，越湿润。
2、已知0℃纯水面的饱和水汽压是6.1hpa，-10℃的为2.9hpa。那么，此时把 0℃的、水汽压为2.9hpa的未饱和空气等压降温到-10℃就达到饱和，则露点 温度为-10℃，露点温度差为10℃。
3、水汽压越大，温度越高，蒸发越快。
4、在农田和树林中，除径流外，水分的流失等于蒸发加蒸腾的和。
5、凝结核指的是气溶胶。
6、绝热冷却是大气中最常见的发生凝结的原因。
7、陆地上气压的最高值出现在1月，最低值在7月，海洋上则相反。
8、温度越高，单位气压高度差越小，气压随高度的变化就越快。反之，越慢。
9、由于气流的运动，地球上任一位置都有可能发生台风。
年变化
我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所 以春季风最大。
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与局地地形有关系的风 海陆风
白天：地表面的风从 海面吹向陆地，形成 海风。
夜晚：地表面的风从 陆地吹向海洋，形成 陆风。
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主要原因：海陆面的 温度较差不同。
另外还有，湖陆风、城市风等。
湖陆风和海陆风类似，白天的海风和湖风都 有降温消暑的作用。
白天，山坡接受太阳 辐射较多，成为一只 小小的“加热炉”， 空气增温较多；而山 谷上空，同高度上的 空气因离地较远，增 温较少 ，所以，地表 的风从山谷吹向山坡， 这种风称“谷风 (valley breeze)”； 到夜晚，风从山坡吹 向山谷称“山风 (mountain breeze)”。
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dpgdZ
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大气静力学方程的意义：
1、当dZ>0时，dp<0，即气压随着高度的上升而下降。
2、因为g近似于常数，所以P随高度变化的快慢主要取决于空 气密度。气层密度越大，气压随高度减小的越快；气层密度越 小，气压随高度减小的越慢。
3、推导压-高公式：
dp gdZ
P-Z公式可用于 与估算气压
10、边界层中，风速随着高度的增大而增大。
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B、其他条件一致，密度越 大，风速越小；
C、其他条件一致，纬度越 高，风速越小。
地转平衡运动的特征：
动力学特征： 水平压力梯度力与科氏力相平衡
运动学特征： 风沿等压线吹；背风而立，高压在右， 低压在左（南半球相反）。
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2、梯度风
C C
低压中心的风应该是沿着等压线方向逆时针吹，呈气旋旋转； 高压中心的风应该是沿着等压线方向顺时针吹，呈反气旋旋转。
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So……as known before
辐射等
温度
温度
气压
温度 气压
风 气压 不同气象要素
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蒸发
水分
蒸发 蒸发
水分 水分
风
吸收或放出的辐射
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大气静力学方程：
向上的作用力 P： (P dP)
向下的作用力 W：g •dZ
大气压（P+dP） dZ
P(Pd)P g•dZ 大气压P 重力
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梯度平衡运动的特征： 动力学特征：
水平压力梯度力、科氏力、惯性离心力 相平衡
运动学特征： 风沿等压线吹；背风而立，高压在右， 低压在左；北半球的低压中心的风呈气
旋性旋转；高压中心的风呈反气旋性旋转。
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摩擦层中的风
1-2km以下
在摩擦层中受到摩擦力、地转偏向力、气压梯度力、惯性离心力。
1、地转偏向力只有物体出现相对运动时才出现；
2、北半球，f垂直指向物体运动方向的右方，使物理运动向右偏转。
南半202球0/4/1相9 反。
3、惯性离心力
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物体做曲线运动
C
C V2 r
对于大气而言，r很大， 所以C一般很小，小于地 转偏向力。
4、摩擦力
内摩擦力：空气团之间的相互摩擦力。 外摩擦力：下垫面对空气团的摩擦力。
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海拔高度相等的平面
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三、风
空气的相对运动形成风。 但人们习惯上把水平方向的空气运动称为风
对于海岛来说，四面环水，白天的海风由四 周向海岛辐合，夜间的陆风则由海岛向四周 辐散。因此，海岛上白天多雨，夜间多晴朗。
城市风是指由于城市热岛而引起的城市与郊区 之间的大气环流：空气在城区上升，在郊区下 沉，而四周较冷的空气又流向市区，在城市和 郊区之间形成一个小型的局地环流。
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山谷风
讨论：
判断台风登陆时的风向？
A 东北风 B 西北风 C 东南风 D 西南风
Typhoon不能出现在赤道？
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摩擦层中风的变化：受下垫面影响。
日变化：气压梯度的日变化造成的风的日变化较小。
近地层白天午后最大，夜间和清晨最小；
上层白天午后风小，夜间风大
晴天>阴天
5.0
4.5
2m
4.0
3.5
第六讲 气压和风
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1 气压和气压场 2 气块受力分析 3 近地层和自由大气中的风 4 局地的风
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什么是大气潮汐？
由月球的引力作用、太阳的引力和热力作用所引起的大气压的周期 性涨落现象。地球上最接近太阳或月球的一边﹐比远离这些星球的 另一边所受到的引力要大﹐因此﹐每当地球绕地轴转动一周时﹐地 球上任一指定地点﹐都交替地外于较强和较弱的引力作用之下。
焚风
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焚风是山区特有的天气现象。 它是由于气流越过高山后下沉 造成的。
当一团空气从高空下沉到地面 时，每下降1000米，温度平均 升高6.5摄氏度。这就是说， 当空气从海拔四千至五千米的 高山下降至地面时，温度会升 高20摄氏度以上，使凉爽的气 候顿时热起来，这就是“焚风” 产生的原因。
B
只能改变(水平运动)物体运动的方
O
A 向，不能改变物体运动的速率。
f=2mvωsinφ
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For example，水槽放水 是逆时针旋转；行车行 人都应该靠右行；跑道 上逆时针跑步在转弯处 不易摔倒；河岸的右侧 冲刷的更加厉害，左侧 相对泥沙较多;顺时针设 计的器械。等等。
若没有地转偏向 力，那么，风怎 样运动？
由于摩擦力的存在，使得后三者的平衡状态被打破。所以，要重
新建立平衡。
G
直
线
P2
运
V
动
f
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A 合力
P1
F越大，与地转风的夹角越大， 偏 离等压线方向越厉害。
G
曲
线
运
f
A
动
C
低
A
f
C G
高
风逆时针旋转，向中心幅合
风顺时针旋转，向外部幅散
小结：摩擦层中的风与气压场的关系：在 北半球，被风而立，高压在右后方，低压 在左前方。 2020/4/19
而水平气压梯度力虽然小，但由于水平方向上没有及时的力来 平衡，所以，可以造成水平的空气流动，即风。
G 1 dp
dx
当dx=一个维度距离，111km；取dp=1hpa，则3h后，单位体积空气 的加速2020运/4/19动会使得风速增长为7m/s左右。
2、水平地转偏向力
由于地球自转而产生作用于运动空 气的力，称为地转偏向力，又称科 里奥利力，实际上是不存在的，只 有当物体相对于地球有运动时才有， 属于惯性力的一种。
2 P
与水汽压的 双峰双谷 变化类似。
34
9 10
15 16
21 22
time
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年变化：受温度、地形等影响