气象水文学大气的运动.ppt
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1、气象水文学,大气的运动,2,大气的运动,第一节 气压随高度和时间的变化第二节 气压场第三节 大气的水平运动和垂直运动第四节 大气环流,3,第一节 气压随高度和时间的变化,一、气压及其单位,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。,1Pa=1N/m,气压单位:百帕(hPa),毫米汞柱mmHg,标准大气压:在温度为0,在纬度45N(S)的海平面上的大气压。其值为1013.2 hPa,相当于760mm的水银柱高度。,4,二、气压变化的原因,4,a 水平气流的辐合与辐散,水平气流辐散:前面运动速度快,后面 慢,空气向周围流散,气压降低水平气流辐合:前面运动速度慢,后面快,空气聚积,气压升
2、高,水平气流的辐散(a、c)和辐合(b、d),5,b 不同密度气团的移动,不同性质的气团,密度往往不同。如果移到某地的气团比原来气团密度大,则该地上空气柱质量增多,气压升高。反之,气压降低。,6,c 空气垂直运动,空气垂直运动和气压变化的关系,7,水平气流辐合辐散和垂直运动的关系,二、气压变化的原因,8,三、气压随高度的变化,9,四、气压随时间的变化,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。,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
3、。,10,气压年变化受气温的年变化影响很大,也同纬度、海陆性质、海拔高度等地理因素有关。,四、气压随时间的变化,11,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,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,气压非周期性变化远较低纬度明显。,四、气压随时间的变化,12,第二节 气压场,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气压形势,统称气压系统。,13,一、气压场的表示方法,等压线是同一水平面上各气压相等点的连线。等压线的形状和疏密程度反映着水
4、平方向上气压的分布形势。,1、等压线,14,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。,2、等压面,一、气压场的表示方法,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。,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值可能不同,15,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,一、气压场的表示方法,等压面与等高面
5、的对应关系:1013百帕-0高度(海平面)850百帕-1500米700百帕-3000米500百帕-5500米300百帕-9000米100百帕-16000米,16,二、气压场的基本形式,1)低气压:低压、气旋。定义:三维空间上的大尺度涡旋,同一高度上,其中心气压比四周低。形如盆地。天气:对应的天气不好。强度:中心气压值表示,气压越低,强度越强。,17,简称槽,低压延伸出来的狭长区域。在槽中各等压线曲率最大的点的连线称为槽线,如狭长山谷。对应天气不好,多雨。,2)、低压槽(槽),18,二、气压场的基本形式,3)高气压:高压、反气旋。定义:是三维空间上的大尺度涡旋,同一高度上,其中心气压比四周高。空
6、间等压面形如山丘。天气:对应的天气好。强度:中心气压表示,气压越高,强度越强。,19,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形中狭长山脊。,4)、高压脊(脊),20,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。,5)、鞍形气压场(鞍),二、气压场的基本形式,鞍形气压场示意图,21,第三节 大气的水平运动和垂直运动,一、作用于大气的力,22,地面气压场与风向,高空气压场与风,二、空气的水平运动,23,三、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,1、对流运动:空气团温度
7、与周围大气温度不等时,空气团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。,24,三、空气的垂直运动,2、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的垂直运动。,25,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,三、空气的垂直运动,B(冷)A(热)C(冷),大气的垂直运动,同一水平面气压差异,大气的水平运动,直接原因,地面冷热不均,归纳,27,第四节 大气环流,地球上各种规模的大气运动的综合表现,称为大气环流。,28,大气环
8、流特点,平均纬向环流 平均经圈环流 平均水平环流急流这种不同形式的运动之间相互联系、相互制约,形成一个整体的环流系统。,29,一、大气环流的成因,1、地表获得的太阳辐射差异,辐射梯度,形成向两极的温度梯度引起气压梯度引发环流,30,理想经圈环流,直接热力环流,太阳辐射对地气系统的加热不均是大气环流的根本原因大气在高低纬间热量收支不平衡是大气环流的直接动力,一、大气环流的成因,31,2、地球自转 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,是全球大气环流形成和维持的重要因子。,一、大气环流的成因,32,3.地表性质作用,海陆差异对气流的影响地形起伏对气流的影响,海、陆热力差异
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