金金1-第六章 气压与风.ppt

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1、第六章气压与风引言风的基本概念第一节气压第二节作用于空气的力第三节风定义风的基本概念风的基本特性大气中的风速空气相对于地面的运动称为风。一般情况下，风是指空气运动的水平分量。风向是指风吹来的方向，常用十六方位表示。风速是空气在单位时间内移动的水平距离，常用米·秒-1为单位。空气运动时，总是带有乱流性的，在固定的空间位置上，表现出风向和风速的明显变动，此现象称为风的阵性。因此，在风向、风速的仪器测定和资料使用上，就有瞬时值和平均值两种。大气中水平风速一般为10°—102米·秒-1，最大可达百米以上。垂直运

2、动速度比水平风速小两个量级，为10-2—10°米·秒-1，仅在局部范围短时间内才出现每秒几米、十几米的数值。风向通常用16个方位来表示，有的是用方位度(共分360度)。图4-2风向方位图定义单位大气受到地球引力的作用，具有一定重量。地面上每平方米大约要承受十吨重的大气柱的压力，这个压力、就是大气压力。我们常说某地气压多少，就是指该地的单位面积上大气柱的重量。第一节气压气压随时间的变化气压随高度的变化在通常情况下，早晨气压上升，下午气压下降。冬季气压最高；夏季气压最低。但有时候，如在一次寒潮影响时，气压会

3、很快升高，冷空气一过，气压又慢慢降低。气压的单位用水银柱高度毫米数表示(mmHgh)。气象上常用一种力的单位－毫巴(mb)作为气压单位：1hPa=1毫巴≈0.75毫米水银柱高=3/4毫米水银柱高。P1—P2＝ρ·g·H－为气柱中空气的平均密度静止大气中：重力加速度气柱厚度所取两点的高度Z1与Z2之差气体膨胀系数，等于1/273拉普拉斯压高公式：Z＝18400(1十at)·lg(P1/P2)－两点之间气柱的平均温度例：已知某山脚处海拔高度为130.0米，在山脚下测得气压为1006毫巴．气温为17．8℃;同

4、时,在山顶测得气压为873毫巴，气温为11．2℃。求该山顶的海拔高度是多少米?解：已知P1＝1006mb，t1＝17.8℃，Z1＝130.0米;P2＝873毫巴，t2＝11.2℃，求Z2＝?先求得两点的平均温度t＝14.5℃，代人公式Z2-130.0＝l8400(1十14.5/273)lg(1006/873)解得Z2=1300米，即该山的海拔高度约为1300米．单位气压高度差单位气压高度差是气压降低1hPa时高度升高的距离，单位为m/hPa作用于运动空气的力水平气压梯度力水平地转偏向力惯性离心力摩擦力当

5、空气质点作曲线运动时，受到惯性离心力的作用。其大小为：式中C为惯性离心力；V为空气质点的线速度；r为运动轨迹的曲率半径。水平气压梯度是由高压指向低压的方向上(垂直于等压线方向)，单位距离内气压的改变量。其数值为其中Δp为Δn距离内气压的改变量。气压梯度力的数值为：摩擦力(R)的方向和运动方向相反，其大小和运动速度成正比：R＝-KV式中K是摩擦系数，V为运动速度。在转动的地球上，空气除了受到气压梯度力的作用外，还受到由于地球自转所造成的地转偏向力的作用。水平地转偏向力的大小可由下式表示：A＝2ω · V·

6、  sinφ式中ω为地球自转角速度，等于7.292xl0-5秒-1，V为风速；φ为纬度。（1）与风速成正比（2）与纬度成反比（3）不论空气运动方向怎样改变，地转偏向力总是垂直于运动方向。在北半球，地转偏向力指向运动方向的右方；在南半球指向左方。地转偏向力只能改变运动的方向，不改变空气相对地球的运动速度。自由大气受气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力三个力作用。空气运动遵循风压定律：风速与水平气压梯度成正比，风向与等压线平行，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。南半球则相反。根据风压定律，知道了气压的分

7、布就可以推知风的分布，同样，知道了风的分布也可以反过来推知气压的分布。例如：北京附近等压线呈西南到东北走向，高气压在东南侧，低气压在西北侧，按风压定律就可以知道北京吹西南风。第三节风自由大气中的风摩擦层中的风地转风梯度风自由大气(高层大气)的风(一)地转风1、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。见图4-8图4-8地转风形成示意图2、地转风的方向地转风的方向与水平气压场之间的

8、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。3、地转风的大小∵A=G即-npDDr1=2ω·Vg·sinφ∴Vg=-·Fsin21wrnPDD地转风的风速与水平气压梯度成正比，与空气密度及地理纬度的正弦成反比。并可得出以下几点结论：①当空气密度和地理纬度一定时，地转风的风速与气压梯度成正比。即地转风的风速随等压线的疏密程度而变，当等压线愈密时，地转风的风速愈大，等压线愈稀疏，地转风的风速愈小。②当