《气象学与气候学教学课件》4周一.ppt

上节课重点：1、地转风的表达式方向：背风而立，右手高压,2、梯度风方向：平行于等压线（或等高线），满足背风而立，右手高压北半球，气旋中心是低压，反气旋中心一般是高压气旋的梯度风小于地转风，反气旋的梯度风大于地转风,热成风实质上是等压面坡度随高度变化的反映，是由气层内水平方向温度分布不均匀造成的（斜压大气）,温压线平行,温压线不平行,热成风反映了气层温度的水平分布情况根据压高公式，温度高的气层等压面之间的距离较大那么根据热成风的方向和大小可以判断各层等压面的坡度情况,热成风原理的应用,1、应用单站测风记录，判断高空冷暖平流,通过不同高度探空资料给出的风矢，可以判断地转风方向，从而判断气层的温度平流性质,2、根据热成风与气层平均温度梯度之间的关系，估算另一高度上的地转风,3、判断气压场和温度场的空间结构,已知30N附近的温度经向梯度为0.75K/,假设地面附近(1000hPa)地转风为0，求250hPa高度处的风速风向。,风速随高度增加，方向不变，深厚系统，一般有暖高压，冷低压风速随高度减小，方向甚至反向，浅薄系统，有暖低压，冷高压风向随高度有明显改变，说明等压线和等温线夹角较大,摩擦层中的风,摩擦造成的地转偏差D=Vs-Vg,地转偏差方向垂直于摩擦力指向右侧,摩擦力对大气运动的影响：气压梯度力G、地转偏向力A、摩擦力F，三力平衡,摩擦层中风随高度增加而向右偏，Ekman螺线,近地面风的季节性变化和日变化我国，夏季多偏南风，冬季多偏北风。冬季等压线比较密集，冬季风往往大于夏季风。,风速夜间最小，早晨渐渐增强，大约在下午23时，风速达到最大，半夜前后出现无风的稳定现象。原因在于上下层动量的传送,F=-kVA=fV,海陆风,山谷风,水平运动与垂直运动辐合辐散,z坐标系连续方程,为速度散度,如果流体不可压缩,则,P坐标系的连续方程,为p坐标系中的垂直速度,p坐标中的垂直速度与z坐标中的垂直速度方向相反上升运动w0,0,不可压缩流体连续方程,可压缩流体连续方程,水平运动与垂直运动的关系：气流辐合伴随上升运动，气流辐散伴随下沉运动,垂直运动：系统性垂直运动和对流运动,系统性垂直运动通常指由于水平气流的辐合、辐散，锋面和地形的强迫抬升作用引起的大范围的上升和下沉运动特点：垂直速度小、持续时间长，能造成连续性降水,对流运动通常指由热力作用引起的垂直运动特点：范围小，发生、发展时间短，垂直速度大，引起阵性降水、雷暴、冰雹和龙卷等强对流天气,作业（1）a、大致画出A、B的风速方向b、假设A、B在30N附近，空气密度1.2kg/m3,求A，B两处的地转风大小c、试问A、B两处的实际风速与之前a中计算的风速大小关系如何，并解释（2）探空气球测得风矢如图，试问该气层中是冷平流还是暖平流，并解释（3）4-14,图（2）,图（1）,气象学(meteorology)：研究大气中各种物理、化学的性质、现象及其变化规律，以揭示大气中的各种物理、化学现象和过程的发生发展本质,气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等,气温：表示空气冷热程度，单位：C，K，F,气压：大气的压强，单位面积上空气柱的重量，单位：hPa，mb1hPa=100N/m2,湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量,饱和水汽压：水汽压达到某极大值，空气呈饱和状态,绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量,即水汽密度,水汽压：大气中水汽所产生的压力（e）,混合比：水汽的质量与干空气质量的比值,相对湿度：实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值，反映了湿空气距离饱和的程度,比湿：水汽的质量与气团总质量的比值，单位g/g，g/kg,饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差，用变量d表示,d=es-e,露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使水汽相对于水面达到饱和时的温度,降水：从天空降落到地面的液态或者固态水降水量单位mm雪深单位cm，雪压单位g/cm2,风：空气的水平运动，包括风速和风向,云：水汽达到饱和，凝结成小水滴或者凝华成小冰晶，漂浮在空气中便成为云或雾云况通常用云量和云状来表示,干空气：除了固、液态微粒及水汽以外的空气，N2、O2、Ar、O3、CO2湿空气：干空气+水汽,水汽越多，虚温越高,单位压强高度差h与压强p成反比，与温度t成正比,辐射太阳辐射到达地面怎样耗散？地面和大气之间的辐射关系如何？气温的日变化、年变化是怎样的？热量大气在上升和下降中的温度变化情况气层的稳定状况运动大气的运动是有规律的？,单位时间落到大气上界任一地点的单位水平面上的辐射能量为,太阳辐射在大气中的减弱吸收、散射、反射,大气吸收：紫外线大部分由臭氧吸收，可见光几乎不吸收，红外线主要由水汽和二氧化碳吸收。,太阳辐射散射：散射分子或者散射质点将入射的辐射重新向各方向辐射出去的一种现象。瑞利散射,米散射,光学散射,直接辐射主要受太阳高度角和大气透明度影响,中国地区的太阳总辐射最大值出现在青藏高原西南部，最小值出现在四川盆地西南部和贵州北部,大气辐射：大气吸收绝大部分的地面辐射，同时也放射辐射能大气辐射一部分向上外逸到太空，另一部分向下到达地面（称之为大气逆辐射）,地面辐射：地面以自己的温度向外放射辐射能,地面有效辐射：地面所放射的辐射量与被地面所吸收的大气逆辐射量之差,地面辐射差额：地面吸收的太阳辐射与地面有效辐射之差,日变化、年变化、随纬度变化、随天空状况变化P47-48,水温日变化：海洋日变化较小，0.5C以下，湖面或者大河25C,海温日变化：最高点发生在15:0016:00，最低点在日出后不久年变化：最高在8月，最低在23月，变幅比陆地要小得多,陆地表面日变化：最高点通常在13:00前后，最低点发生在日出时年变化：与太阳辐射年变化曲线几乎平行，最高在7月，最低在1月,气温日较差：气温最高值与最低值之差，受纬度、季节、下垫面性质、海拔高度、天气状况,气温年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差，与纬度、地表性质、天气情况有关,热量,物理意义(干绝热过程)：1、T仅与P有关2、p升高，T指数升高3、气块上升，T指数下降,凝结高度的近似计算公式：H=123(T0-Td0),干绝热过程：升降气块内部无水相变化，并且与外部无热量交换的过程,湿绝热过程：饱和湿空气在升降过程中内部有水相变化，与外界无热量交换的过程,位温：气块沿干绝热过程移动到标准气压（1000hPa）处所具有的温度,假相当位温：湿空气上升，水汽完全凝结并全部脱离气块，再按干绝热直减率下降到1000hPa高度时的温度，称为假相当位温,位温守恒,稳定度判据,大气运动受力,地转风,方向：背风而立，右手高温区,方向：背风而立，右手方向为高压,梯度风,热成风,方向：与等压线（或等高线）平行，背风而立，右手方向为高压,