《航海气象船长》PPT课件

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1、§1.空气的水平运动(Horizontalmotionofair)§2.大气的垂直运动(Verticalmotionofair)§3.大气稳定度(Atmosphericstability)§4.大气环流(GeneralCirculation)§5.季风(Monsoons)§6.局地环流(Localcirculation)§7.地方性风(Localwind)大气的运动作用在空气微团上的力1.重力(gravity);大小为g≈9.8m/s2,方向向下,指向地心。2.水平气压梯度力(pressuregradi

2、entforce):由于作用在单位质量空气上的压力在水平方向上分布不均匀,引起气压梯度力。大小为:;方向:垂直等压线从高压指向低压。(1)Gn与ρ成反比,Gn与气压梯度成正比。(2)ρ一定时,大,等压线密集,Gn大。(3)一定时,ρ大,空气浓密,Gn小。(4)若=0,两地没有气压差Gn=0无风。Gn是使空气产生水平运动的原动力。作用在空气微团上的力3.水平地转偏向力(deflectionforceofearthrotation)由于地球自转,作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力,称地转偏向力,又称

3、可科利奥里力(Coriolisforce)或科氏力。大小为:A=2ωVsinφω=7.292×10-5/sω:地转角速度V:风速φ:纬度方向:北半球,恒垂直于物体运动方向的右侧90度,南半球相反.讨论:(1)A是物体相对于地球运动才产生的,静止物体不受其作用。(2)地转偏向力是虚拟力,只改变物体的运动方向,不改变速度。(3)在北半球A恒垂直于物体运动的右方,南半球相反。(4)A与sinφ成正比,两极最大,赤道上为零。作用在空气微团上的力4.惯性离心力指物体在作曲线运动时产生的一种虚拟力。大小:与向心力

4、相等方向:与向心力相反。表示:r为曲率半径5.摩擦力运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。表示式:R=-kV方向与运动物体相反。综上所述,根据牛顿第二定律,(地转风风速公式)(1)Vg与水平气压梯度成正比,即等压线密集,Vg大。(2)Vg与空气密度成反比,气压梯度一定时,高空的Vg大于低空的Vg。(3)Vg与纬度的正弦成反比,低纬Vg大于高纬Vg。(4)赤道及其附近不遵守地转风原则。地转风当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时,空气沿等压线(等压面)作无磨擦的直线运动,称地转风。即:风压定律(Buys

5、ballot’slaw)在北半球自由大气中,风沿等压线吹,背风而立,高压在右,低压在左。在南半球自由大气中,风沿等压线吹,背风而立,高压在左,低压在右。它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。风压定律(Buysballot’slaw)在北半球自由大气中,风沿等压线吹,背风而立,高压在右,低压在左。在南半球自由大气中,风沿等压线吹,背风而立,高压在左,低压在右。它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。梯度风定义:在自由大气中,当水平气压梯度力、科氏力和惯性离心力达到平衡时,所产生的风。此时风沿等压线无摩擦地作

6、曲线运动。即:在自然(流线)坐标中,梯度风Vf≥0平衡方程:方程解:低压中的梯度风气旋性环流Vf≥0根号前取正号才有意义。根号内>f则:Vf>0和Vf可以任意大。高压中的梯度风反气旋性环流Vf≥0当根号前也取正号才有意义。气压梯度和梯度风的大小受反气旋曲率限制。曲率愈大(r愈小),气压梯度愈小,梯度风也小。反之相反。关于梯度风的讨论1.在气旋中,G=A+C,只要气压梯度和梯度风按一定比例增大,三力的平衡总可建立。因此,气旋中气压梯度和风速可以任意大。2.在反气旋中,A=G+C,当气压梯度和梯度风按一定比

7、例增大时,C比A增大的快,三力不能保持平衡。只有使气压梯度和梯度风减小,才能三力保持平衡。3.最大水平气压梯度和大风区常位于气旋中心附近和高压边缘区域。4.在中高纬度高压风速大,低纬风速小。梯度风与地转风比较平衡方程利用地转关系Vf2/r+fVf-fVg=0两边同除以fVf得:Vg/Vf=1+Vf/(fr)对于气旋,r>0;则:Vg>Vf=Vc对于反气旋,r<0;则:Vg<Vf=Va因此,在水平气压梯度和曲率半径相同时,Va>Vg>Vc。实际上低压中的风比高压大,原因是低压中G大,不受限制。摩擦中的风在

8、地面天气图上,由于地面作用,实际风不沿等压线吹,而与等压线存在一个交角,并偏向低压。此时的平衡为地面实际风比地转风小,方向偏低压一侧。摩擦层中的风压定律在北半球摩擦层中,风斜穿过等压线吹,背风而立,高压在右后方,低压在左前方。在南半球高压在左后方,低压在右前方。北半球,高压中风穿等压线沿顺时针方向向外辐散,低压中风穿等压线沿逆时针方向向中心辐合。地面高压气流地面低压气流大气的垂直运动1.对流:指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂直方向的

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