气象水文学大气的运动课件.ppt

1、12一、气压及其单位一、气压及其单位气压指大气的压强，等于单位面积上所承气压指大气的压强，等于单位面积上所承受的大气柱的重量。受的大气柱的重量。1Pa=1N/m 1m 100N HPa气压单位：气压单位：百帕（百帕（hPa），），毫米汞柱毫米汞柱mmHg，标准大气压标准大气压：在温度为在温度为0，在纬，在纬度度45N(S)的海平面上的大气压。的海平面上的大气压。其值为其值为1013.2 hPa,相当于相当于760mm的水银柱高度。的水银柱高度。34456水平气流辐合辐散和垂直运动的关系水平气流辐合辐散和垂直运动的关系7大气柱厚度大气柱厚度随海拔升高随海拔升高而变小而变小大气柱密度大气柱密度随海

2、拔升高随海拔升高而变小而变小8气压的周期性变化气压的周期性变化 气压的周期性变化是指在气压随时间变化的曲线上呈现出有规律的周期气压的周期性变化是指在气压随时间变化的曲线上呈现出有规律的周期性波动，明显的是以日为周期和以年为周期的波动。性波动，明显的是以日为周期和以年为周期的波动。地面气压的日变化有单峰、双峰和三峰等型式，其中以双峰型最为普遍。地面气压的日变化有单峰、双峰和三峰等型式，其中以双峰型最为普遍。日气压最高、最低值出现的时间和日气压最高、最低值出现的时间和变化幅度随纬度而有区别。变化幅度随纬度而有区别。9气压年变化受气温的年变化影响很大，也同纬度、海陆性气压年变化受气温的年变化影响很大

3、，也同纬度、海陆性质、海拔高度等地理因素有关。质、海拔高度等地理因素有关。10气压的非周期性变化气压的非周期性变化 气压的非周期性变化是指气压变化不存在固定周期的波动，气压的非周期性变化是指气压变化不存在固定周期的波动，是气压系统移动和演变的结果。是气压系统移动和演变的结果。通常在中高纬度地区气压系统活动频繁，气团属性差异大，通常在中高纬度地区气压系统活动频繁，气团属性差异大，气压非周期性变化远较低纬度明显。气压非周期性变化远较低纬度明显。11气压的空间分布称为气压场。由于各气压的空间分布称为气压场。由于各地气柱质量不相同，气压的空间分布地气柱质量不相同，气压的空间分布也不均匀，有的地方气压高

4、，有的地也不均匀，有的地方气压高，有的地方气压低，气压场呈现出各种不同的方气压低，气压场呈现出各种不同的气压形势，统称气压形势，统称气压系统气压系统。121、等压线、等压线 13等压面是空间气压相等点组成的面。用一系列等压面的排等压面是空间气压相等点组成的面。用一系列等压面的排列和分布可以表示空间气压的分布状况。列和分布可以表示空间气压的分布状况。2、等压面、等压面等压面并不是一个水平面，而像地表形态一样，是一个高低起伏等压面并不是一个水平面，而像地表形态一样，是一个高低起伏的曲面。的曲面。等压面形状等压面形状等压面下凹部位对应着水平面上的低压区域，等压面愈下凹，水等压面下凹部位对应着水平面上

5、的低压区域，等压面愈下凹，水平面上气压低得愈多。平面上气压低得愈多。同一等压面上各点的高度可能不同，同一高度上的点具有的气压同一等压面上各点的高度可能不同，同一高度上的点具有的气压值可能不同值可能不同14用类似绘制地形等高线的方法，将某一等压面上相对于海平面的用类似绘制地形等高线的方法，将某一等压面上相对于海平面的各位势高度点投影到海平面上，得到一张等位势高度线图，此图各位势高度点投影到海平面上，得到一张等位势高度线图，此图能表示该等压面的形势，故称为等压面图。能表示该等压面的形势，故称为等压面图。等压面的二维表示等压面的二维表示15162）、低压槽（槽）、低压槽（槽）1718由高压延伸出来的

6、狭长区域，在由高压延伸出来的狭长区域，在脊中各等压线弯曲最大处的连线脊中各等压线弯曲最大处的连线叫脊线，其气压值沿脊线向两边叫脊线，其气压值沿脊线向两边递减，脊附近空间等压面类似地递减，脊附近空间等压面类似地形中狭长山脊。形中狭长山脊。4）、高压脊）、高压脊(脊脊)19是由两个高压区和两个低压区相对组成的中间区域，形如马是由两个高压区和两个低压区相对组成的中间区域，形如马鞍。对应天气多变。鞍。对应天气多变。5）、鞍形气压场）、鞍形气压场(鞍鞍)20（百帕）（百帕）100010001005100510101010（北半球）（北半球）风向风向气压梯度气压梯度力力 G G 是是产生运动产生运动的直接

7、动的直接动力力地转偏向力地转偏向力 A A 在高纬或在高纬或大尺度空气大尺度空气运动时作用运动时作用摩擦力摩擦力 R R 在近地表在近地表大气作用大气作用高空省略高空省略惯性离心力惯性离心力 C C 在有旋转的空在有旋转的空气运动中作用气运动中作用重重力力21地面气压场与风向高空气压场与风二、空气的水平运动二、空气的水平运动22三、空气的垂直运动三、空气的垂直运动垂直运动驱动力来自：热力差异、辐合辐散、机械抬升作用垂直运动驱动力来自：热力差异、辐合辐散、机械抬升作用1 1、对流运动：空气团温度与周围大气温度不等时，空气团、对流运动：空气团温度与周围大气温度不等时，空气团发生向上或向下的运动，形

8、成热力对流运动。通常速度较快、发生向上或向下的运动，形成热力对流运动。通常速度较快、规模较小、维持时间较短。规模较小、维持时间较短。23三、空气的垂直运动三、空气的垂直运动2 2、系统性垂直运动：由水平运动引发的辐合辐散作用、系统性垂直运动：由水平运动引发的辐合辐散作用、锋面抬升作用以及地表隆起的阻滞机械抬升作用所导致锋面抬升作用以及地表隆起的阻滞机械抬升作用所导致的垂直运动。的垂直运动。24辐合旋风与辐散旋风：辐合旋风与辐散旋风：低压中，梯度风斜穿等压线，逆时针旋转风并向低压中心辐合低压中，梯度风斜穿等压线，逆时针旋转风并向低压中心辐合高压中，梯度风斜穿等压线，顺时针旋转风并向高压四周辐散高

9、压中，梯度风斜穿等压线，顺时针旋转风并向高压四周辐散三、空气的垂直运动三、空气的垂直运动25高气压高气压低气压低气压低气压低气压 B（冷）A（热）C（冷）高气压高气压高气压高气压低气压低气压大气的大气的垂直运动垂直运动同一水平面同一水平面气压差异气压差异大气的大气的水平运动水平运动直接原因直接原因地面冷地面冷热不均热不均2627281、地表获得的太阳辐射差异、地表获得的太阳辐射差异辐射梯度辐射梯度形成向两极的形成向两极的温度梯度温度梯度引起气压梯度引发环流引起气压梯度引发环流29理理想想经经圈圈环环流流直直接接热热力力环环流流太阳辐射对地气系统的加热不均是大气环流的根本原因太阳辐射对地气系统的

10、加热不均是大气环流的根本原因大气在高低纬间热量收支不平衡是大气环流的直接动力大气在高低纬间热量收支不平衡是大气环流的直接动力302、地球自转、地球自转 地转偏向力的影响地转偏向力的影响纬向气压带形成和维持是经圈环流形成的必需条件，纬向气压带形成和维持是经圈环流形成的必需条件，是全球大气环流形成和维持的重要因子。是全球大气环流形成和维持的重要因子。313.地表性质作用地表性质作用海陆差异对气流的影响海陆差异对气流的影响地形起伏对气流的影响地形起伏对气流的影响海、陆热力差异对气流的影响。海、陆热力差异对气流的影响。夏季，陆地为相对热源，海洋为相夏季，陆地为相对热源，海洋为相对冷源；冬季则相反。这种

11、冷热源对冷源；冬季则相反。这种冷热源分布使完整的纬向气压带分裂成一分布使完整的纬向气压带分裂成一个个闭合的高压和低压个个闭合的高压和低压大气活大气活动中心动中心。海、陆间的季节性热力差异引起的海、陆间的季节性热力差异引起的气压梯度驱动着海陆间的大气流动，气压梯度驱动着海陆间的大气流动，这种随季节而转换的环流是这种随季节而转换的环流是季风季风形形成的重要因素。成的重要因素。32均一地表假定下的行星风带海陆分布影响下的行星风带33陆陆 地地海海 洋洋夏夏季季热热低气压低气压 冷冷高气压高气压高气压高气压低气压低气压夏季风夏季风34陆陆 地地冷冷热热低气压低气压高气压高气压低气压低气压高气压高气压冬

12、季风冬季风海海 洋洋35363、地表性质作用、地表性质作用 海陆差异对气流的影响海陆差异对气流的影响 地形起伏对气流的影响地形起伏对气流的影响地形起伏对气流的影响。地形起伏对气流的影响。一是一是动力影响动力影响，高原或高山迎风坡，高原或高山迎风坡空气辐合，形成高压脊，而背风坡形空气辐合，形成高压脊，而背风坡形成低压槽，如东亚大槽、北美大槽；成低压槽，如东亚大槽、北美大槽；当地形过于高大或气流较浅薄，则在当地形过于高大或气流较浅薄，则在迎风坡气流发生绕流，背风坡气流又迎风坡气流发生绕流，背风坡气流又汇合。汇合。二是二是热力影响热力影响，高原相对于四周大，高原相对于四周大气而言，夏季为热源，冬季则

13、为冷源。气而言，夏季为热源，冬季则为冷源。3738 太阳辐射太阳辐射 地球自转地球自转 地表覆盖性质地表覆盖性质 对大气系统加热不均匀是产生大规模大对大气系统加热不均匀是产生大规模大 气运动的根本原因，是大气环流的原动力气运动的根本原因，是大气环流的原动力 全球大气环流形成和维持的重要因子全球大气环流形成和维持的重要因子 使低层大气环流复杂化，并使中高层大使低层大气环流复杂化，并使中高层大气环流出现平均槽、脊的趋势气环流出现平均槽、脊的趋势391、平均纬向环流：以极地为中心旋转的纬向环流，也就是、平均纬向环流：以极地为中心旋转的纬向环流，也就是东、西风带。东、西风带。40高纬度极地东风带高纬度

14、极地东风带 从地面向上都是西风，称盛行西风带。从地面向上都是西风，称盛行西风带。纬向宽度、风速随高度而增大，北半纬向宽度、风速随高度而增大，北半球冬季西风风速大于夏季。球冬季西风风速大于夏季。自地面到高空是深厚的东风层，称热自地面到高空是深厚的东风层，称热 带东风带或信风带。它是纬向风带中带东风带或信风带。它是纬向风带中风向最为稳定、风速较大（平均风速风向最为稳定、风速较大（平均风速4 48m/s8m/s）、活动范围广阔（几乎占）、活动范围广阔（几乎占全球的一半）的风带。全球的一半）的风带。冬夏季都是一层很浅薄的东风带。冬夏季都是一层很浅薄的东风带。中纬度盛行西风带中纬度盛行西风带 低纬度信风

15、带低纬度信风带 三三个个风风带带41赤道赤道南极南极北极北极3030606060603030东北信风带东北信风带西风带西风带东风带东风带东南信风带东南信风带西风带西风带东风带东风带422、平均经圈环流、平均经圈环流指南北向沿经圈垂直剖面上，由风速的平均北南分量和垂指南北向沿经圈垂直剖面上，由风速的平均北南分量和垂直分量构成的平均环流圈；俗称的直分量构成的平均环流圈；俗称的“三圈环流三圈环流”是理想模是理想模式式直接热力环流直接热力环流（正环流）（正环流）直接热力环流直接热力环流（正环流）（正环流）间接热力环流间接热力环流（逆环流）（逆环流）43赤道赤道北纬北纬3030度度赤道受热，空气膨胀上赤

16、道受热，空气膨胀上升，近地面形成升，近地面形成低压低压高空北上气流高空北上气流右偏成西南风右偏成西南风南风南风到到北纬北纬3030度上空偏度上空偏转成西风，气流无转成西风，气流无法北上在此堆积法北上在此堆积北纬北纬3030度形成度形成高压高压近近地面气流右地面气流右偏成东北风偏成东北风被迫下沉被迫下沉44赤赤 道道 低低 压压 带带副热带高压带副热带高压带低纬环流低纬环流45赤赤 道道 低低 压压 带带极地高压带极地高压带副热带高压带副热带高压带中纬环流中纬环流高纬环流高纬环流副极地低压带副极地低压带低纬环流低纬环流-三圈环流三圈环流思考：同为高压，极地高气压带和副热带高气压带在思考：同为高压

17、，极地高气压带和副热带高气压带在成因上有何区别？成因上有何区别？46赤赤 道道 低低 压压 带带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带东东北北信信风风盛盛行行西西风风极地东风极地东风东东南南信信风风盛盛行行西西风风极极 地地 东东 风风热力作用热力作用热力作用热力作用动力作用动力作用动力作用动力作用冷却收缩下沉冷却收缩下沉冷暖气流辐合上升冷暖气流辐合上升聚积下沉聚积下沉受热膨胀上升受热膨胀上升47赤赤 道道 低低 压压 带带极地高压带极地高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带48赤

18、赤 道道 低低 压压 带带极地高压带极地高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带极地东风极地东风盛盛行行西西风风东东北北信信风风49赤赤 道道 低低 压压 带带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带东东北北信信风风盛盛行行西西风风极地东风极地东风东东南南信信风风盛盛行行西西风风极极 地地 东东 风风地球上的气压带地球上的气压带(7个个)和和风带风带(6个个)关于关于赤道赤道南北对称南北对称50高低纬间高低纬间热量差异热量差异地转地转偏向力偏向力单圈环流单圈环流三圈环流三圈环流气压带和

19、风带的形气压带和风带的形成成5152气压带气压带 成因、成因、特征特征气流气流属性属性极 地 高 气极 地 高 气压带压带热力原因热力原因冷高压冷高压下沉下沉干燥干燥副 极 地 低副 极 地 低气压带气压带动力原因动力原因冷低压冷低压上升上升湿润湿润副 热 带 高副 热 带 高气压带气压带动力原因动力原因热高压热高压下沉下沉干燥干燥赤 道 低 气赤 道 低 气压带压带热力原因热力原因热低压热低压上升上升湿润湿润52思考：思考：哪些地区容易出现降雨？哪些地区容易出现降雨？哪些地区不易降雨呢？哪些地区不易降雨呢？533、平均水平环流、平均水平环流指纬向环流（即东风带与西风带）受到扰动（源于地表海指

20、纬向环流（即东风带与西风带）受到扰动（源于地表海陆分布、地面摩擦和大地形作用）后发展起来的陆分布、地面摩擦和大地形作用）后发展起来的槽、脊气槽、脊气流和高压与低压环流流和高压与低压环流；气流方向为漩涡、或偏南、或偏北；气流方向为漩涡、或偏南、或偏北 对流层高空（对流层高空（500hPa）盛行槽、脊）盛行槽、脊 对流层低空盛行高压系统和低压系统对流层低空盛行高压系统和低压系统54北半球北半球 1 月月 500 hPa 等压面图等压面图东亚大槽东亚大槽140E北美大槽北美大槽7080W欧洲浅槽欧洲浅槽40E3、平均水平环流、平均水平环流55北半球北半球 7 月月 500 hPa 等压面图等压面图3

21、、平均水平环流、平均水平环流7 月份，西风带显著北月份，西风带显著北移，槽脊的位置也发生移，槽脊的位置也发生很大变动，即东亚大槽很大变动，即东亚大槽东移入海，原欧洲浅槽东移入海，原欧洲浅槽已不存在，并变为脊，已不存在，并变为脊，而欧洲西岸和贝加尔湖而欧洲西岸和贝加尔湖地区各出现一个浅槽，地区各出现一个浅槽，北美大槽位置基本未动。北美大槽位置基本未动。56北半球北半球 1 月海平面等压面图月海平面等压面图阿留申低压阿留申低压1000 hPa冰岛低压冰岛低压997 hPa西伯利亚高压西伯利亚高压1035 hPa北美高压北美高压1020 hPa3、平均水平环流、平均水平环流57北半球北半球 7 月海

22、平面等压面图月海平面等压面图南亚低压南亚低压997 hPa北美低压北美低压1011 hPa北太平洋高北太平洋高压压1027 hPa北大西洋高北大西洋高压压1027 hPa3、平均水平环流、平均水平环流584、急流、急流位于对流层上层或平流层中，由西向东的强而窄的气流。位于对流层上层或平流层中，由西向东的强而窄的气流。风速风速 30 m/s 以上、最大可达以上、最大可达 200 m/s 的狭窄强风带。的狭窄强风带。温带急流（西风急流）：温带急流（西风急流）：4555 m/s 副热带急流：副热带急流：5060 m/s 热带东风急流：热带东风急流：3040 m/s59急流示意图60 年变化年变化 中

23、短期变化中短期变化 中高纬西风带（中高纬西风带（500hPa）：冬季（）：冬季（14月）为三槽三脊，夏季（月）为三槽三脊，夏季（68月）四浅槽三脊，月）四浅槽三脊，春秋交替过渡，较稳定；但急流（春秋交替过渡，较稳定；但急流（200hPa上）上）有纬度和强度的剧烈变化有纬度和强度的剧烈变化 纬向环流与经向环流之间交替出现的纬向环流与经向环流之间交替出现的周期变化周期变化用纬向环流指数（西风指数）和经向环流指数来表示短期用纬向环流指数（西风指数）和经向环流指数来表示短期变化：如果西风强烈、纬向环流盛行，称高指数，天气多变化：如果西风强烈、纬向环流盛行，称高指数，天气多平稳的西风常态；如果经向环流盛行，称低指数，多南北平稳的西风常态；如果经向环流盛行，称低指数，多南北空气交流，如冬季寒潮向南爆发侵袭就是出现在低指数期空气交流，如冬季寒潮向南爆发侵袭就是出现在低指数期616262思考题思考题63