气象学基础第二章.doc

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1、第二章大气静力学第一节大气静力学基本方程静止大气中，对每一薄层大气来说，它所受到的力有重力和垂直方向上的气体压力（气压梯度力）一、重力：是纬度的函数，随纬度增大而增大二、大气静力学方程1、大气静力学问题：大气在垂直方向上的气压分布2、公式推导（静力方程三个形式）3、物理意义：它描述了大气压力、密度和高度之间的联系。高度差为dz的高度桑的压力差应等于两高度之间单位截面积上的空气柱所受的重力。4、三点结论第一、气压随高度增加而减小第二、由于g随高度变化很小，所以气压随高度减小的快慢主要决定于密度。第三、将

2、大气静力学方程从任意高度z积分到大气上界，则（公式）表明任意高度z处的气压P等于从该高度向上到大气上界的单位截面积垂直气柱所受的重力。三、气压垂直梯度就是每升高（或降低）单位距离，气压减小（或增大）的数值，通常用表示（公式）四、单位气压高度差是指垂直气柱中，没改变单位气压（通常为1百帕）所需要的上升或下降的高度。单位气压高度差又成气压阶，用h表示，即：（公式）h的大小可以表示气压随高度变化的快慢用途：求海平面气压气压测高法第二节压高公式一、几种大气的压高公式1、均质大气假定大气密度不随高度变化，的大气

3、公式推导均质大气在大范围是不存在的，但在炎热的夏天中午前后，在沙漠地区，由于地面受热太甚，在某一高度之下，可以出现暂时的局部均质大气。2、等温大气温度不随高度变化的大气公式推导等温大气的盖度是无限的。在实际工作张，可将大气分成若干个层次，分别求各层次的平均温度，代入公式计算，然后将各层高度累加起来，就可以得到整个气层的压高关系。3、多元大气假设在大气的垂直方向上温度的递减率为一常数，即大气温度是高度的线性函数，具有这样的大气称为多元大气。公式推导：重点均质大气和等温大气是多元大气的两个特例1、标准大气

4、的压高公式人们根据大量高空探测的数据和理论，规定了一种特性随高度平均分布的最接近实际大气的大气模式，称为标准大气。世界气象组织的定义：所谓标准大气，就是能够粗略地反应出周年、中纬度状况的，得到国际上承认的，假定的大气温度、压力和密度的垂直分布。在11千位势米以下，大气温度随高度降低，平均温度垂直梯度值取0.65度/100米11-20千位势米为等温大气二、压高公式的运用，1、气压测高法：根据不同的高度点的气压值和他们之间气柱的平均温度，可求出亮点之间的高度差2、根据站点的海拔高度、气压和平均温度，可求海

5、平面气压另外，为了得到比较精确的数值，必须对温度加以订正，也就是用平均虚温来代替平均温度。第三节重力位势一、重力位势（位势）：1、重力位势：将单位质量空气从海平面沿任意路径S提升到某一高度A，其克服重力所做的功。称为A点的位势，定义海平面上位势等于零。引人目的：为了理论计算和应用方便，数值上与几何高度相近，但是，它是能量单位。2、位势米：重力位势的单位为焦耳/千克，以9.8焦耳/千克定为一个单位，并称之为位势米，它是一个度量等压面高度的能量单位。3、等位势面：在重力场内空间每一点都有某一确定的位势值，

6、位势值相等的点组成的面，称为等位势面。等位势面处处与重力相垂直，等位势面就是通常所说的水平面。相邻位势面间的距离与该纬度上的重力加速度值成反比。所以相邻位势面之间的距离随高度增加而增加。赤道大于极地，高空大于低空二、等压面的位置高度由空间气压相等的各点所组成的曲面称为等压面。位势高度公式（位势气压公式）：绝对位势高度表明1、气柱的平均虚温越高，两等压面之间的厚度越大2、当气柱的平均虚温相同时，高压上空的其他比低压区上同高度的气压高。3、当平均虚温变化1度时，等压面的相对位势的变化为气压越低，改变值越大

7、。4、当气层平均虚温一定时，等压面的绝对位势受海平面上气压改变的影响都是一样的。总的来说，海平面气压越高，气柱的平均虚温越高，则等压面的绝对位势高度越大。平均来说，850百帕对应1500位势米，700百帕对应3000位势米，500百帕对应5500位势米，这是天气分析的一般规律。第四节：气压的空间分布气压场：气压的空间分布称为气压场一、等高面图等高面和等压面在空间交割成许多曲线，这些交线就是等高面图上的等压线。目前气象台在天气预报工作中绘制的地面天气图，就是高度为零的海平面天气图。二、等压面图实际气象工

8、作中，都采用等压面图来表示高空气压分布。应用绘制地形等高线的方法来绘制等压面的等高线，以表示等压面的空间起伏情况。等压面具有以下特点：上层等压面的气压值总是小雨下层等压面的气压值；等压面与登高面不能相交。实际大气中，等压面与等高面并不重合，而是呈倾斜状态。气象台绘制的高空天气图就是等压面图。三、气压场的基本型式1、高气压：也称为反气旋。由闭合等压线构成，中心的气压比四周高。其空间等压面向上凸起，形如山丘。2、高压脊：由高气压延伸出来的狭长区域，叫高压脊，