第三章 大气的运动

《第三章 大气的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 大气的运动（49页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、1.1.空气的水平运动（空气的水平运动（Horizontal motion of airHorizontal motion of air）2.2.大气的垂直运动（大气的垂直运动（Vertical motion of airVertical motion of air）3.3.大气稳定度（大气稳定度（Atmospheric stabilityAtmospheric stability）4.4.大气环流（大气环流（General CirculationGeneral Circulation）5.5.季风（季风（MonsoonsMonsoons）6.6.局地环流（局地环流（Local circula

2、tionLocal circulation）7.7.地方性风（地方性风（Local windLocal wind）第三章第三章 大气的运动大气的运动作用在空气微团上的力作用在空气微团上的力n1. 重力重力(gravity)(gravity)；大小为；大小为g9.8m/sg9.8m/s2 2，方向向下，指向地心。，方向向下，指向地心。n2. 2. 水平气压梯度力水平气压梯度力(pressure gradient force): (pressure gradient force): 由于作用在单由于作用在单位质量空气上的压力在水平方向上分布不均匀，引起气压梯度力。位质量空气上的压力在水平方向上分布

3、不均匀，引起气压梯度力。大小为：大小为： ； 方向：垂直等压线从高压指向低压。方向：垂直等压线从高压指向低压。 ( (1) Gn1) Gn与与成反比，成反比， GnGn与气压梯度与气压梯度 成正比。成正比。 (2) (2) 一定时，一定时， 大，等压线密集，大，等压线密集， GnGn大。大。 (3) (3) 一定时，一定时，大，空气浓密，大，空气浓密，GnGn小。小。 (4) (4) 若若 =0, =0, 两地没有气压差两地没有气压差 GnGn=0 =0 无风无风。nGnGn是使空气产生水平运动的原动力。是使空气产生水平运动的原动力。npGn1npnpnpnp作用在空气微团上的力作用在空气微团

4、上的力n3. 3. 水平地转偏向力水平地转偏向力(deflection force of earth rotation)(deflection force of earth rotation) 由于地球自转由于地球自转, ,作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力，称作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力，称地转偏向力，地转偏向力，又又称可科利奥里力称可科利奥里力(Coriolis(Coriolis force) force)或科氏力或科氏力。n大小为：大小为：A=2Vsin =7.292A=2Vsin =7.2921010-5-5/s/s : :地转角速度地转角速度 V:V:风速风速

5、:纬度纬度n方向：北半球方向：北半球，恒垂直于物体运动方向的右侧，恒垂直于物体运动方向的右侧9090度，南半球相反度，南半球相反. .n讨论：讨论：(1) A(1) A是物体相对于地球运动才产生的，静止物体不受其作用。是物体相对于地球运动才产生的，静止物体不受其作用。(2) (2) 地转偏向力是虚拟力地转偏向力是虚拟力， 只改变物体的运动方向，不改变速度只改变物体的运动方向，不改变速度。(3) (3) 在北半球在北半球A A恒垂直于物体运动的右方，南半球相反恒垂直于物体运动的右方，南半球相反。(4) (4) A A 与与sinsin成正比，两极最大，赤道上为零成正比，两极最大，赤道上为零 。作

6、用在空气微团上的力作用在空气微团上的力n4. 4. 惯性离心力惯性离心力 指物体在作曲线运动时产生的一种虚拟力。指物体在作曲线运动时产生的一种虚拟力。 大小：与向心力相等大小：与向心力相等 方向：与向心力相反。方向：与向心力相反。 表示：表示： r r为曲率半径为曲率半径n5. 5. 摩擦力摩擦力 运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。 表示式：表示式： R= -R= -k k V V 方向与运动物体相反。方向与运动物体相反。n 综上所述，根据牛顿第二定律，综上所述，根据牛顿第二定律， rVC2gRCAGdtVdFan （地转风风速公式）（1 1）VgVg与水

7、平气压梯度成正比，即等压线密集，与水平气压梯度成正比，即等压线密集，VgVg大。大。（2 2）VgVg与与空气空气密度成反比，气压梯度一定时，高空的密度成反比，气压梯度一定时，高空的VgVg大于低空的大于低空的VgVg。（3 3）VgVg与纬度的正弦成反比，低纬与纬度的正弦成反比，低纬VgVg大于高纬大于高纬VgVg。（4 4）赤道）赤道及其及其附近不遵守地转风原则。附近不遵守地转风原则。地转风地转风 当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时，当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时，空空气气沿等压线沿等压线（等压面）作无磨擦的直线运动，（等压面）作无磨擦的直线运动，称地转风。即：称地转风

8、。即： 0nnAGnpgvsin21风压定律风压定律 (Buysballot(Buysballots law)s law)n在北半球自由大气中，风在北半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左。高压在右，低压在左。n在南半球自由大气中，风在南半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，沿等压线吹，背风而立，高压在左，低压在右。高压在左，低压在右。n它明确地揭示了气压场与它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。风场之间的关系。地转风速计算方法地转风速计算方法n n在地面图上，取一个纬距在地面图上，取一个纬距 n111Km=60 n milen111Km=60 n

9、mile， =1293g/m=1293g/m3 3，=7.29=7.291010-5-5s s-1-1；若取；若取P=1hPaP=1hPa 则：则： （m/sm/s）n当当P1hPaP1hPa时，时， （m/sm/s）ppVVggsin87. 40sin87.40gVnpgvsin21等压面上的地转风等压面上的地转风n 令 n坐标转换坐标转换 n静力方程：静力方程：n于是：于是： n定义定义 为位势高度和位势高度差为位势高度和位势高度差n则：则：pznzzpnpgzpnzfgnzzpfVpg1zggzzfVg1sin2f 梯度风梯度风n在自由大气中，空气的水平圆周运动称为梯度在自由大气中，空气

10、的水平圆周运动称为梯度风（风（Gradient Wind）。梯度风可以看成是水）。梯度风可以看成是水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力三者平衡时的水平运动。三者平衡时的水平运动。n定义定义: : 在自由大气中，当水平气压梯度力、在自由大气中，当水平气压梯度力、地地转偏向转偏向力和惯性离心力达到平衡时，力和惯性离心力达到平衡时，空气空气沿等沿等压线压线作水平、作水平、无摩擦无摩擦、等速、等速作曲线运动。作曲线运动。n即: 0CAGnn低压（气旋）中的梯度风低压（气旋）中的梯度风n在北半球在低压区（气旋）中风绕中心逆时针方向在北半球在低压区（气旋）中风

11、绕中心逆时针方向吹，气压梯度力沿半径指向中心，地转偏向力和惯吹，气压梯度力沿半径指向中心，地转偏向力和惯性离心力都沿半径指向外缘。三力平衡时性离心力都沿半径指向外缘。三力平衡时 n即 n或CAGnn1rvvnpcc2sin21低压（气旋）中的梯度风低压（气旋）中的梯度风n 则n式中 表示低压中的梯度风速，解这个以 为未知数的一元二次方程，得：n根号前应取正号才有意义。0)(sin22nprrvvcccvcv)()sin(rsin2nprrvc高压（反气旋）中的梯度风高压（反气旋）中的梯度风n根号前应取负号才有意义。n气压梯度和梯度风的大小受反气旋曲率限制。曲率愈大（r愈小），气压梯度愈小，梯度