气压和风、大气环流资料.ppt
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1、2023/10/29,1,第五章 气压和风 本章要点:气压和气压场 空气运动:作用于空气的力 风与生物:风与农业生产,2023/10/29,2,国际标准单位:帕(帕斯卡 Pa)和百帕(百帕斯卡 hPa)1hPa100Pa100Nm2 标准大气压(0,45NS,海平面上)P0760mm汞柱1013.25hPa,第一节 气 压,一、气压的概念(大气压强)P,单位面积上所受到的大气压力。单位面积上空气柱的重量。,气压的单位,气压与风,2023/10/29,3,二、气压随高度的变化,大气静力学方程,气压与风,2023/10/29,4,压高公式,气压与风,2023/10/29,5,在5,500米高度上,
2、气压值减小为海平面的1/2;在11,000米高度上气压降低为海平面的1/4;而在16,000米高度上则减小到海平面的1/10。说明了随高度增加气压递减快慢的趋势。,气压与风,气压随高度的变化,2023/10/29,6,气压随时间的变化,地面气压的日变化有单峰、双峰和三峰等型式,其中以双峰型最普遍,其日变化的规律是一天中出现一个最高值,一个次高值;一个最低值和一个次低值(如图左)。最高值出现在910时,次高值出现在2122时;最低值出现在1516时,次低值出现在34时。,气压的日变化,气压的年变化是以年为周期的变化波动。由于海洋和陆地热力性质的差异,大陆冬季气压高,夏季气压低;海洋上则相反,冬季
3、气压低,夏季气压高。,气压与风,2023/10/29,7,地面天气形势图(地面天气图、地面图)本站气压 海平面气压等高面(海拔高度为0)上的等压线(每隔2.5hPa)图,三、气压的水平分布,海平面气压场,气压与风,2023/10/29,8,气压与风,2023/10/29,9,气压与风,2023/10/29,10,气压与风,2023/10/29,11,2023/10/29,12,海平面气压场的基本型式(气压系统),低压(低气压、气旋),高压(高气压、反气旋),槽(低压槽),脊(高压脊),D,G,气压与风,2023/10/29,13,高空气压场的基本型式(气压系统),气压与风,2023/10/29
4、,14,第二节 作用于空气运动的力,影响大气运动的作用力,作用于空气的力,气压梯度力 G地转偏向力 A惯性离心力 C摩擦力 R,气压与风,2023/10/29,15,一、水平气压梯度力(G),气压与风,气压梯度力在水平方向上的分力。方向是垂直于等压线,由高压指向低压的。大小为这个方向上单位距离内气压的改变量。负号表示气压梯度的方向是从高压指向低压。水平气压梯度力是形成风的原始动力。,2023/10/29,16,二、水平地转偏向力(科里奥利力、科氏力)A,地转偏向力的方向:与运动方向垂直 北半球指向运动方向的右侧 南半球指向运动方向的左侧,气压与风,2023/10/29,17,水平地转偏向力 A
5、 A2 V sin 224小时 7.2910-5 秒-1 静止 V0 A0 赤道 0 A0 北极 90 A2 V,气压与风,2023/10/29,18,水平地转偏向力的特点,1、水平地转偏向力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的速度;2、水平地转偏向力只在物体相对于地面运动时才存在;3、在北半球,水平地转偏向力与物体运动方向垂直并指向右方,使物体向原来运动方向的右侧偏转,南半球则相反;4、水平地转偏向力的大小与物体运动的速度和纬度正弦成正比;在物体运动速度相同的情况下,水平地转偏向力随纬度的增高而增大;赤道上水平地转偏向力为零。,气压与风,2023/10/29,19,3、惯性离心力(C),气
6、压与风,2023/10/29,20,4、摩擦力(R),摩擦力的方向:与运动方向相反 摩擦力 R RK V K 摩擦系数 摩擦层 R0 自由大气层 R0,气压与风,2023/10/29,21,第三节 风 大气运动分为水平运动和垂直运动两部分,通常将水平运动称为风.风是表示空气运动的物理量,也是具有方向(风向)和速度(风速)的矢量。风向是指风来的方向。气象中常用十六个方位表示。风速是指在单位时间内空气水平移动的距离,单位为m/s或km/h。,气压与风,2023/10/29,22,风力等级,气压与风,2023/10/29,23,气压与风,风向方位图,2023/10/29,24,一、自由大气中的风 1
7、、地转风 地转风的概念和形成 在自由大气中空气作水平运动时会受到水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用,当这两力达到平衡时,空气会作水平等速直线运动,此时的风叫做地转风,以Vg表示。,气压与风,2023/10/29,25,地转风,空气所受的力:G、A 地转风:A=G,低压,高压,G,G,G,A2,A3,V1,A1,V2,V3,P5,P4,P3,P2,P1,气压与风,2023/10/29,26,地转风形成示意图,气压与风,地转风的方向 地转风的方向与水平气压场之间的关系是,在北半球,背风而立,高压在右,低压在左;南半球相反,这个规律称为白贝罗风压定律。,2023/10/29,27,概念 在自由大气
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